Печь сопротивления представляет собой футерованную камеру. Тепло выделяется в нагревателе, после этого отдается нагреваемому изделию.

Электронные печи сопротивления по методу перевоплощения электронной энергии в термическую делятся на печи косвенного действия и установки прямого нагрева.

Систематизация печей нагрева сопротивлением по технологическому предназначению

По технологическому предназначению печи сопротивления косвенного нагрева можно поделить на три группы:

1) тепловые печи для разных видов тепловой и термохимической обработки темных и цветных металлов, стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс и других материалов;

2) плавильные печи для плавки легкоплавких цветных металлов и химически активных тугоплавких металлов и сплавов;

3) сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п.

Систематизация электронных печей нагрева сопротивления по принципу работы

Электронные печи сопротивления обычно используют для термообработки изделий, которые должны изменять свою температуру в соответствие с данным режимом обработки. По первому методу изделие помещается в камеру печи и изменяют температуру изнутри камеры в согласовании с графиком обработки, позже изделие выпускают, загружают новое, цикл повторяется. Таковой метод принят в печах повторяющегося действия (садочные печи). Есть два вида садочных печей – камерные и шахтные.

Для печи повторяющегося действия (садочной) типично постоянное положение нагреваемого тела (садки) в течение всего времени пребывания в печи. Цикл работы печи включает загрузку, термическую обработку по данному режиму и выгрузку. Печь может работать круглые сутки (тогда циклы безперерывно следуют вереницей) либо с перерывами – в одну либо две смены.

По второму методу камерные печи сопротивления делают несколько температурных зон в согласовании с требуемым графиком обработки изделия. Обрабатываемое изделие перемещается с данной скоростью от загрузочного окна к разгрузочному. При таковой организации процесса может быть движение изделий непрерывным потоком. Это печи непрерывного действия (методические).

Эти печи употребляют в целях серийного производства, автоматизация технологического процесса подразумевает обеспечение:

1. Автоматического перемещения изделия с данной скоростью снутри печи.

2. Автоматическую подачу необработанных изделий и уборки обработанных.

3. Автоматическая стабилизация t° в температурных зонах печи.

Печи непрерывного действия в особенности целесообразны для работы в поточных технологических линиях с металлообрабатывающими станками и другими агрегатами и устройствами.

Систематизация электронных печей нагрева сопротивлением по температурному режиму

Печи сопротивления косвенного нагрева делятся по температурному режиму на низко-, средне- и высокотемпературные.

У первых верхняя температурная граница лежит в границах 600–650°С и процессы термообмена идут со значимой либо даже преобладающей ролью конвекции. Низкотемпературные печи нередко именуют конвекционными печами.

В средне- и высокотемпературных печах термообмен изнутри печи осуществляется в основном излучением, а роль конвективного термообмена малозначительна. Печи с преобладающим лучистым термообменом время от времени именуют радиационными.

Среднетемпературные печи имеют верхнюю температурную границу 1200–1250 °С, определяемую возможностью внедрения для нагревательных частей особых сплавов сопротивления. Технологические внедрения этих печей очень распространены: процессы закалки, нормализации, отжига, термохимическая обработка темных металлов, нагрев под обработку давлением темных и цветных металлов и т. п.

Нареченные группы печей отличаются как конструктивно, так и механизмом передачи тепла от нагревателя к изделию. Таким образом, в низкотемпературных печах главным механизмом передачи тепла является конвекция, т.е. в таких печах тепло передается потоком циркулирующего воздуха. Для интенсификации процесса теплопередачи низкотемпературные печи обычно снабжают вентилятором и нагреватель время от времени располагается в отдельной камере. Эта камера связана с основной камерой каналами для циркуляции воздуха. В средне и высоко температурных печах основное тепло от нагревателя к изделию передается излучением. Т.о., в данных печах установка вентилятора не нужна, но нужно наличие оптической связи меж нагревателем и изделием, т.е. они должны быть расположены в общей камере.

Другие конструктивные отличия связаны с устройством футеровки и материалом нагревательных частей. В низкотемпературных печах футеровка содержит только теплоизоляционный слой, а твердость футеровки обеспечивается 2-мя связанными меж собой наружными и внутренними каркасами.

В среднетемпературных печах в футеровке возникает огнеупорный слой, выполненный их легковеса. Этот слой имеет механическую связь с наружным каркасом печи, в связи с чем надобность во внутреннем каркасе отпадает.

В высокотемпературных печах огнеупорный слой выполнен из шамота. Меж огнеупорным слоем и слоем термоизоляции вводится дополнительный слой легковеса для понижения температуры термоизоляции до допустимой.

В низко и средне температурных печах используются железные нагреватели из фехраля и константана при t° до 800 °С и нихрома до 100 °С.

В высокотемпературных печах обычно употребляют неметаллические нагреватели (карборундовые, графитовые, угольные). Такие нагреватели могут существенно изменять свое сопротивление при нагреве и в процессе использования. Не считая того, для надежной работы такие нагреватели должны разогреваться равномерно при малой мощности (по другому они растрескаются).

Учет этих специфичных особенностей приводит к необходимости использовать в высокотемпературных печах те либо другие средства управления подводимого напряжения (автотрансформатор, регулируемый трансформатор).

Для многих технологических процессов требуются вакуум либо инертные газы в рабочем пространстве печи, потому в ряде всевозможных случаев печи сопротивления делают вакуумными, газонаполненными либо вакуумно-компрессионными.

Типы и конструкции печей сопротивления косвенного нагрева

Электронные печи сопротивления повторяющегося действия

Электропечи сопротивления повторяющегося действия многообразны по конструкции, их используют в личном либо малосерийном производстве. Из них более широко распространены колпаковые, элеваторные, камерные и шахтные печи.

Колпаковая печь – печь повторяющегося действия с открытым снизу подъемным нагревательным колпаком и неподвижным щитом. Нагреваемые детали (садка) 5 при помощи подъемно-транспортных устройств помещаются на щит 1. Сверху них поначалу устанавливается жаропрочный колпак – муфель 3, а потом основной колпак 2 камеры печи, выполненной из железного каркаса с огнеупорной футеровкой. Нагревательные элементы 4 размещены по боковым стенам колпака и в кладке щита. Питание нагревательных частей осуществляется при помощи гибких кабелей и штепсельных разъемов.

Печи сопротивления повторяющегося действия:
а – колпаковая; б – элеваторная; в – камерная; г – шахтная; 1 – щит; 2 – камера печи; 3 – жаропрочный муфель; 4 – нагревательные элементы; 5 – нагреваемое изделие (садка); 6 – опускающийся поддон; 7 – подъемное устройство; 8 – свод; 9 – механизм подъема свода

По окончании нагрева электропитание колпака отключается и он переносится на примыкающий щит, где уже установлена еще одна загрузка для нагрева. Остывание садки происходит на щите под жароупорным муфелем, что обеспечивает нужную скорость остывания.

В колпаковых печах при каждом цикле пропадает только теплота, запасенная в муфеле и кладке щита, что составляет 10–15 % от теплоты, запасенной в кладке колпака.

Мощность колпаковых печей доходит до нескольких сотен кв. Благодаря тому что колпак и муфель могут быть герметизированы, нагрев и остывание садки можно проводить в защитной атмосфере.

Элеваторная электропечь – печь повторяющегося действия с открытой снизу неподвижной камерой нагрева 2 и с опускающимся поддоном 6. Она представляет собой цилиндрическую либо прямоугольную камеру, установленную на колоннах на высоте 3–4 м над уровнем пола цеха.

Поддон печи подымается и опускается гидравлическим либо электромеханическим подъемником, который установлен под камерой нагрева. Нагреваемые изделия – садку 5 нагружают на телегу, потом при помощи лебедки продвигают под печь и поднимают подъемником 7, вдвигая в камеру. По окончании технологического процесса поддон опускается и изделие снимается.

В низкотемпературных печах нагреватели 4 размещены на стенах. В высокотемпературных печах нагреватели размещены на стенах и в поддоне.

Элеваторные печи служат для отжига, эмалирования, цементации, обжига глиняних изделий, спекания и металлизации деталей.

Печи оснащаются многоступенчатыми трансформаторами.

Камерная электропечь – печь повторяющегося действия с камерой нагрева, загрузка и разгрузка садки которой выполняются в горизонтальном направлении. Камерная печь состоит из прямоугольной камеры 2 с огнеупорной футеровкой и термоизоляцией, перекрытой сводом 8 и помещенной в железный кожух. Печь загружается и выгружается через закрываемое дверью отверстие в фронтальной части.

В поддоне камерной печи обычно имеется жароупорная плита, на которой размещены нагреватели 4. В печах до 1000 К термообмен обеспечивается за счет излучения либо принужденной конвекции, обеспечиваемой замкнутой циркуляцией печной атмосферы.

Шахтная печь представляет собой круглую, квадратную либо прямоугольную шахту. Корпус печи заглублен в землю и перекрывается сверху крышкой с затвором и электроприводом. Нагревательные элементы в ней установлены обычно по боковым стенам. Печи с номинальной температурой до 1800 К работают как с воздушной, так и контролируемой атмосферой. В больших печах загрузка и разгрузка механизированы.

Электропечи сопротивления непрерывного действия (методические печи)

При установившемся технологическом процессе термической обработки для роста производительности желательно использовать непрерывнодействующие печи. Зависимо от требований технологического процесса в таких печах не считая нагрева изделий до данных температур можно создавать выдержку при этой температуре, также их остывание. В таком случае печи делают состоящими из нескольких зон, протяженность которых находится в зависимости от определенных критериев проведения технологического процесса.

Нередко печи непрерывного действия объединяют в один стопроцентно механизированный и автоматический агрегат, состоящий из нескольких печей. А именно, такая линия может включать в себя закалочную и отпускную печи, закалочный бак, моечную машину и сушилку.

Конструкции печей непрерывного действия различаются в основном механизмами перемещения нагреваемых изделий в рабочем пространстве печи.

Конвейерная печь – печь непрерывного действия с перемещением садки на горизонтальном конвейере.

Схема конвейерной электропечи:
1 – теплоизолированный корпус; 2 – загрузочное окно; 3 – нагреваемое изделие; 4 – нагревательные элементы; 5 – сборочный поток

Поддон печи представляет собой сборочный поток – полотно, натянутое меж 2-мя валами, которые приводятся в движение особыми двигателями. Нагреваемые изделия укладываются на сборочный поток и передвигаются на нем через рабочее место печи. Конвейерная лента может быть выполнена плетеной из нихромовой сетки, штампованных пластинок и соединяющих их прутьев, также для тяжелых нагреваемых изделий – из штампованных либо литых цепных звеньев.

Сборочный поток располагается полностью в камере печи и не остывает. Но валы сборочного потока находятся в очень тяжелых условиях и требуют водяного охлаждения. Потому нередко концы сборочного потока выносят за границы печи. В данном случае существенно облегчаются условия работы валов, но растут утраты тепла в связи с остыванием сборочного потока у разгрузочных и загрузочных концов. Нагреватели в конвейерных печах в большинстве случаев располагаются на своде либо в поддоне под верхней частью ленты сборочного потока, реже – на боковых стенах.

<p»>Конвейерные нагревательные печи в основном используются для нагрева сравнимо маленьких деталей до температуры около 1200 К.

Схема толкательной печи:
1 – толкатель с приводным механизмом; 2 – нагреваемые изделия;
3 – теплоизолированный корпус; 4 – нагревательные элементы; 5 – подина печи; 6 – закалочная ванна

Для больших температур (выше 1400 К) используются печи непрерывного действия с перемещением садки методом проталкивания вдоль рабочего места – толкательные печи. Они используются для нагрева как маленьких, так и больших деталей. На поддоне таких печей устанавливаются направляющие в виде труб, рельсов либо роликового поддона, сделанных из жароупорного материала, и по ним в сварных либо литых особых поддонах передвигаются нагреваемые изделия.

Перемещение поддонов обеспечивается электромеханическими либо гидравлическими толкающими устройствами. Основное преимущество таких печей перед другими типами – их относительная простота, отсутствие сложных деталей из жароупорных материалов. Их недостатки – наличие поддонов, применение которых ведет к повышению теплопотерь и к завышенному расходу электроэнергии, ограниченный срок службы поддонов.

Толкательные печи, созданные для нагрева больших заготовок правильной формы, делают без поддонов. При всем этом нагреваемые изделия укладывают в печь впритирку конкретно на направляющие.

Толкательные водородные печи созданы для разных технологических процессов, требующих нагрева в водороде либо диссоциированном аммиаке. Они обширно используются в электроламповом производстве, при производстве металлокерамических деталей и жестких сплавов, для обжига и спекания керамики, для отжига и пайки железных деталей и т. д.

При использовании в качестве защитного газа водорода либо диссоциированного аммиака на загрузочных и разгрузочных камерах печи предусмотрены «свечи» для контроля наполнения ее рабочим газом. Состав рабочего газа каждой печи регулируется без помощи других и расход его контролируется при помощи расходомеров для водорода и азота. Разгрузочные камеры печей имеют предохранительные клапаны для защиты от разрушения в случае образования в них взрывоопасной консистенции.

Протяжная электропечь – печь непрерывного действия для нагрева проволоки, прутьев либо ленты методом непрерывной протяжки через камеру нагрева. Она представляет собой муфель с нагревателями, через который пропускается нагреваемое изделие.

Протяжная электропечь:
1 – теплоизолирующий корпус; 2 – нагреватель; 3 – муфель; 4 – нагреваемое изделие

В протяжных печах применяется также смешанный метод нагрева; прямой – при помощи контактных приводных роликов и косвенный – при помощи нагревателя. Косвенный нагрев обеспечивает термическую обработку концов прута сначала и в конце процесса, когда прямой нагрев не может быть осуществлен.