ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Вам понравилась эта статья?! Добавьте ее в свои закладки.

Имя*:

E-mail*:

Тема:

Сообщение*:

Код*:

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
e-mail: info@metotech.ru

Электрические печи сопротивления. Классификация конструкций и характеристики нагревательных элементов

Статья "Электрические печи сопротивления. Классификация конструкций и характеристики нагревательных элементов" рассказывает об электрических печах сопротивления. В статье описаны области применения данных печей, принцип работы, классификация по различным признакам. Подробно описаны материалы, которые используются для изготовления нагревателей электрических печей.

Описание электрических печей сопротивления, их области применения, принцип действия

Электрическими печами сопротивления (ЭПС) называется обширный класс электротермических установок, предназначенных для нагрева различных изделий в результате пропускания тока либо через сами изделия (устройства прямого действия) либо через систему проводников (устройства косвенного действия).

ЭПС широко используются в промышленности, лабораторных и научных исследованиях для плавления, сушки, предварительного нагрева, обжига, закалки и других видов термической обработки разнообразных материалов благодаря следующим достоинствам:
  • Возможность равномерного нагрева изделий до температур в 2500 °С
  • Компактность конструкции и высокая мощность нагрева
  • Автоматизация управления, возможность интегрирования в промышленные технологические цепочки
  • Простота регулировки рабочих режимов, в том числе при сложных графиках температурного воздействия
  • Использование эффективных средств герметизации – вакуум, среда защитных газов, совместимость с режимами специальной атмосферы при химико-термическом воздействии (при азотировании, цементации и т.п.)
Электрическая печь прямого действия предусматривает нагрев размещенного в ней металлического изделия путем пропускания тока непосредственно через него. Это позволяет обеспечить стремительный нагрев детали до необходимых температур за считанные секунды. Однако громоздкость и другие конструктивные сложности, а также трудность с оперативной регулировкой режимов ограничивают применение таких установок. Большая часть ЭПС выполняется по косвенной схеме, с использованием нагревательных элементов из жаропрочных материалов. Проволочный либо ленточный нагреватель из таких прецизионных сплавов, как нихром или фехраль, характеризуется долгим сроком службы, надежностью, точным соблюдением задаваемых температурных параметров и рядом других достоинств. Промышленностью изготовляется весьма широкий ассортимент печей косвенного воздействия, с обеспечением теплопередачи за счет конвекции, излучения, теплопроводности либо комбинации этих факторов.

Классификация электрических печей сопротивления

Электрические печи сопротивления классифицируются:
  • По режиму работы – имеются установки непрерывного и периодического действия.
  • По способу применения – лабораторные, для единичных исследований, и промышленные, для объемной и постоянной термообработки.
  • По атмосфере в рабочей камере – с контролируемой атмосферой, в том числе вакуумные, либо функционирующие в воздушной среде (окислительные).
  • По виду обрабатываемых изделий – установки для термической металлообработки, печи для воздействия на стекло, керамику, фарфор и др.
  • По типу конструкции – шахтные, камерные, колпаковые, плавильные и конвейерные ЭПС. Имеются установки с выдвижным и пульсирующим подом, карусельные, барабанные, толкательные и другие конструкции.
  • По рабочей температуре – наиболее наглядной характеристике электропечей сопротивления:
    • Низкотемпературные (нагрев до 400 °C) и среднетемпературные (нагрев до 1000 °C), в качестве нагревательных элементов используются нихром марок Х15Н60, Х20Н80 и др.
    • Высокотемпературные (нагрев до 1600 °C) установки на основе фехраля марок Х27Ю5Т, Х23Ю5Т и др.
    • Особо высоких температур (нагрев до 1800 °C), в них нагревательные элементы изготовлены из керамических материалов – хромита лантана, дисилицида молибдена, карбида кремния
    • Сверхвысоких температур (нагрев до 2500 °C) – работают в вакуумной среде с использованием тугоплавких металлов тантала, вольфрама, молибдена либо композитных углеродосодержащих сплавов в качестве нагревателей.

Характеристики материалов для нагревательных элементов ЭПС

Очевидно, что любой нагреватель в электропечах сопротивления должен быть жаростойким, жаропрочным, обладать высоким удельным сопротивлением, постоянством электрических свойств и достаточной обрабатываемостью. Немалое значение имеет бюджетная доступность прецизионных материалов для нагревателей. Такому комплексу требований отвечают сплавы на основе железа, хрома, никеля и алюминия, в первую очередь хромоникелевые и железохромоникелевые соединения.

Хромоникелевые прецизионные сплавы, например, Х20Н80 обладают высокой механической стойкостью, хорошо свариваются, отличаются незначительной намагничиваемостью и долговечны в использовании. Кроме того, на их поверхности образуется тугоплавкая пленка из окисла хрома, которая не растрескивается при многократных циклах нагрев/охлаждение. Ограничение использование хромоникелевых сплавов связано с экономическими причинами – они достаточно дорогостоящие, и температурным диапазоном – рекомендуемый нагрев не более чем до 1000°C. В ряде случаев целесообразно применение фехралей, более дешевых, чем нихром. Такие железохромоалюминиевые сплавы способны к длительной работе в печах при температурах:
  • Х15Ю5 – до 800°С
  • Х23Ю5 – до 1200°С
  • Х27Ю5Т – до 1300°С
  • Х23Ю5Т – до 1400°С
Однако, следует учитывать, что по сравнению с нихромами фехралевые сплавы имеют ряд эксплуатационных недостатков. Они более хрупкие и менее стойкие к коррозии и магнитному воздействию. При работе термическое удлинение нагревателей из фехраля достигает заметных величин, что должно быть учтено при проектировании камер ЭПС. Футеровку печей с фехралевыми нагревателями следует выполнять из кирпича или обмазки с высоким содержанием глинозема, обычная шамотная футеровка здесь неприменима. Перспективными разработками в области нагревательных элементов для ЭПС являются сплавы вида Х27Н70ЮЗ или Х15Н60ЮЗ – они жаростойки, инертны к окислам железа, сочетают механическую прочность и пластичность.

Нагревательные элементы в большинстве моделей электрических печей сопротивления выполняются из проволоки либо имеют ленточную конструкцию. В промышленных ЭПС в основном используется нихромовая (фехралевая) проволока диаметром 3-7 миллиметров, но также встречаются печи, в которых нагреватели сделаны из проволоки большего диаметра. При формировании спиральных нагревателей из прецизионных проволок они должны быть достаточно жесткими, иметь плотность намотки и соотношение диаметр/шаг с оптимальной теплопередачей. Дело в том, что высокая плотность намотки и большой диаметр способствуют росту мощности только до определенного предела. С дальнейшим ростом густоты укладки возрастает экранирующее влияние одних витков на другие – то есть снижается эффективность использования.

Из современных конструкций проволочных нагревателей значительное распространение получили модели на керамических трубках. Их излучаемая мощность значительно превышает аналоги в полочках и пазах, они универсальны как по внутрикамерному расположению, так и использованию различных марок жаропрочных сплавов.

Ленточные нагреватели для ЭПС изготовляют в виде зигзагов, их размер зависит от необходимой мощности печи. Крепление лент выполняется на керамических стойках или жаропрочных сплавах. Для обеспечения достаточной прочности излучающих лент и минимального экранирования соседних полос наиболее распространено соотношение толщины ленты к ее ширине в пределах 1:10.

Заключение

Электрические печи сопротивления получили широкое распространение в различных областях промышленности благодаря своим практически полезным качествам. На данный момент это один из самых популярных вариантов печей, которые используются повсеместно от гончарных мастерских до крупных металлургических заводов.

"Метотехника"
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта :: Скачать браузер Нихром
       Rambler's Top100               Яндекс цитирования