Читать статью в формате PDF => Трубчатая печь НИТТИН для нагрева в воздушной атмосфере
Разработана трубчатая лабораторная электропечь сопротивления СУОЛ-0,18.1,7/12,75-НИТТИН для нагрева в воздушной среде до 1275 °C. Печь выполнена в виде односекционного нагревательного модуля как сопрягаемое оборудование к серийной испытательной машине для испытаний трубной заготовки методом скручивания. Расширен диапазон рабочих температур до 1275 °C. Обеспечены высокая точность поддержания и стабильность регулирования температуры, а также быстродействие нагревателя.
Основными характеристиками для оценки технологической пластичности металла трубной заготовки при горячем прессовании и теплой прокатке труб являются:
- число скручиваний цилиндрических образцов;
- максимальный крутящий момент;
- максимальное усилие при скручивании в условиях повышенных температур.
Этот метод испытаний предусмотрен в нормативной документации на трубную заготовку. Он также используется при проведении исследований по выбору новых металлов и сплавов для изготовления труб специального назначения, используемых в энергетике и машиностроении. Испытания проводят по разработанной ГП «НИТИ» и ЦНИИЧерМет методике РМИ-24-7-06 «Определение технологической пластичности металла методом скручивания образцов при комнатной и повышенной температурах». Для проведения контроля технологической пластичности металла трубной заготовки методом скручивания в заводских лабораториях и научных организациях используют серийную испытательную машину.
Стандартная испытательная машина снабжена односекционной горизонтальной печью сопротивления с максимальной температурой нагрева 1200 °C. Однако испытания трубных заготовок из новых марок специальных сталей требуют расширения диапазона рабочих температур до величины 1275 °C, что привело к необходимости разработки новой трубчатой лабораторной электропечи сопротивления для этой испытательной машины. Это первая причина для проведения разработки.
Второй причиной такой разработки стали неудовлетворительные параметры существующей лабораторной электропечи по допустимым колебаниям температуры нагрева образца по длине его рабочей части. В настоящий момент они составляют ±6 °C. Стабильность поддержания температуры образца на заданном уровне обеспечивается с погрешностью ±5% от измеряемой величины во всем диапазоне температур 500-1000 °C. Указанная величина погрешности нагрева образцов не позволяет на сегодняшний день проводить испытания при конкретно заданной температуре нагрева.
Третья причина – это ограниченный ресурс работы нагревателей. В данной печи эта проблема решена путем увеличения сечения нагревателей и снижения питающего напряжения до 36 В, а также открытой конструкцией нагревательных элементов.
Вышеуказанные проблемы решены разработанной электропечью сопротивления трубчатой лабораторной СУОЛ-0,18.1,7/12,75 специального назначения торговой марки «НИТТИН».
Цель данной публикации – ознакомить разработчиков, изготовителей и потребителей серийных испытательных машин с новой трубчатой лабораторной электропечью сопротивления.
Для того чтобы уяснить суть усовершенствований предлагаемой электропечи, отметим особенности конструкции традиционной трубчатой лабораторной электропечи общего назначения, как прототипа.
Рабочее пространство традиционных лабораторных электропечей образовано керамической трубкой, из-за которой электропечи получили название трубчатых. На эту трубку навит нагревательный элемент. Пространство между внешним кожухом и керамической трубой с нагревательным элементом заполнено теплоизоляцией. Отличие между трубчатыми лабораторными электропечами, работающими в различных диапазонах температур, состоит только в применяемых конструкционных материалах. Недостатком этих электропечей является то, что металлический нагреватель при высокой температуре перегревается из-за того, что наглухо закрыт керамической трубкой и теплоизоляционным материалом. По этой причине печь обладает высокой тепловой инерцией, а нагревательный элемент быстро выходит из строя.
Известны также конструкции лабораторных электропечей для серийных испытательных машин, в которых нагреватели размещены внутри трубчатой футеровки и обращены непосредственно к образцу. Этим обеспечивается быстродействие нагревателя, а, следовательно, кратковременность испытательного цикла и высокая производительность. Проблема равномерного нагрева образца решается неоднородным распределением мощности по длине печи. В предлагаемой печи нагреватель двухсекционный. Проволочный нагреватель зигзагообразной конструкции выполнен из сплава высокого омического сопротивления диаметром 3,6 мм.
Применение нагревателя такой конструкции обеспечило уникальность электропечи по таким параметрам, как высокая точность поддержания и стабильности регулирования температуры в рабочем пространстве в пределах ±1 °C в диапазоне температур 1000-1275 °C и ±0,5 °C в диапазоне температур 500-1000 °C. Напряжение, подаваемое на нагреватель, составляет 36 B. Для этого разработана новая безтрансформаторная схема электропитания. Такое техническое решение позволило существенно увеличить сечение нагревателя, а, следовательно, и ресурс их работы в несколько раз. Также такое решение исключает поражение электрическим током оператора печи при случайном касании нагревателя металлическим предметом. Исполнение печи стало электробезопасным.
В таком виде односекционный нагревательный модуль электропечи используется как сопрягаемое оборудование к серийной испытательной машине для испытания методом горячего скручивания трубных заготовок из специальных марок высоколегированных сталей в диапазоне температур 1200-1275 °C. Блок электропитания с пускорегулирующей аппаратурой выполнен в отдельном корпусе. Имеется возможность контактного измерения температуры испытуемого образца. Температурный режим в рабочем пространстве электропечи поддерживается, контролируется и регулируется автоматически по заданной программе. Система управления обеспечивает бесконтактное управление нагревательным элементом. Архивирование параметров процесса осуществляется с помощью персонального компьютера. Имеется технологическая и аварийная световая сигнализация, система блокировок для безопасной эксплуатации печи.
Общий вид электропечи представлен на рисунке.
Рис. Лабораторная трубчатая электропечь сопротивления СУОЛ-0,18.1,7/12,75-НИТТИН
Таким образом, электропечь лабораторная трубчатая СУОЛ-0,18.1,7/12,75-НИТТИН предназначена для испытания образцов на скручивание в окислительной (воздушной) атмосфере при температуре рабочего пространства камеры нагрева до 1275 °C.
Вид климатического исполнения электропечи – УХЛ, категория размещения – 4 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.
Электропечь сохраняет свои характеристики в пределах норм, установленных в конструкторской документации. Окружающая среда должна быть невзрывоопасной, с допустимым содержанием агрессивных газов, паров и пыли в концентрациях, не превышающих величин, установленных ГОСТ 12.1.005-88.
Основные технические данные и характеристики электропечи лабораторной трубчатой модели СУОЛ-0,18.1,7/12,75-НИТТИН
|
Наименование параметра |
Норма параметра |
| Номинальная мощность, кВт, не более |
2,0 |
| Номинальная температура в рабочем пространстве, °C |
1275 |
| Погрешность регулирования температуры в рабочем пространстве электропечи (садки), % |
±0,5 |
| Стабильность поддержания температуры, °C |
±2 |
| Параметры питающей сети: | |
| – напряжение, В |
220 |
| – частота тока, Гц |
50 |
| – число фаз |
1 |
| Рабочее напряжение, В |
36 |
| Число электрических (тепловых) зон |
1 |
| Среда в рабочем пространстве |
окислительная (воздушная) |
| Размеры рабочего пространства, мм: | |
| – диаметр |
18 |
| – длина |
170 |
| Масса электропечи, кг, не более |
30 |
| Полный установленный срок службы электропечи, лет, не менее |
4 |
| Полный средний ресурс нагревателей до отказа, ч, не менее |
4000 |