Новая НИТТИН-альтернатива камерным электропечам сопротивления с нагревательными элементами из карбида кремния

Предлагается линейка общепромышленных энергосберегающих камерных электропечей сопротивления нового поколения модельного ряда СНО-3.4.2,5/13, СНО-3.6.2,5/13 и СНО-4.8.2,5/13 на номинальную температуру 1300 ^оС торговой марки «НИТТИН». Данный типоразмерный ряд электропечей с металлическими нагревательными элементами из сплава высокого омического сопротивления является альтернативой электропечам на основе карбидокремниевых нагревателей. Электропитание печей – на постоянном токе.

Для проведения технологических процессов в рабочем температурном интервале 1200-1300 ^оС широкое распространение в производственной практике получили общепромышленные электропечи сопротивления периодического действия с нагревателями из карбида кремния. На сегодняшний день их применение связано со следующими основными технологическими процессами:
– нагрев деталей под закалку, ковку или штамповку;
– обжиг исходных материалов, а также изделий из ферритовой и специальной керамики (ферритов, титанатов, статитов и др.);
– восстановление и отжиг металлических порошков;
– спекание металлокерамических деталей;
– высокотемпературный обжиг красок и глазурей;
– производство полупроводниковых изделий, источников флуоресцентного излучения;
– прокаливание люминофорных и фосфоресцирующих порошков;
– отжиг стальной проволоки и ленты, термообработка специальных марок сталей, снятие напряжений после сварки и холодного прессования;
– обжиг строительной керамики и изоляторов;
– спекание стеклянных изделий;
– проведения диффузионных процессов;
– процессы пайки;
– вжигание электродов в элементы датчиков газоаналитических приборов на основе оксидов циркония и другие процессы, а также ряд других термических процессов.
Во многих случаях одно и то же конструктивное типоисполнение электропечи может быть пригодно для проведения целого ряда вышеперечисленных технологических процессов. Однако в некоторых случаях для нагрева изделий по определенной технологии может быть использовано несколько конструктивно различных типоисполнений электропечи.
В этой связи к электропечам сопротивления температурного диапазона 1200-1300^оС проявляется повышенный интерес со стороны пользователей. И в первую очередь их интерес обусловлен к печному оборудованию с повышенными эксплуатационными параметрами (например, увеличенным эксплуатационным ресурсом нагревательных элементов). К большому сожалению, на сегодняшний день электропечам сопротивления периодического действия с нагревательными элементами из карбида кремния присущи существенные недостатки, которые дискредитируют перспективы их использования в промышленности.
Отметим основные недостатки нагревательных элементов из карбида кремния – наиболее уязвимого элемента в конструкции электропечей. Карбид кремния имеет высокое электросопротивление (800…1500 Ом*мм²/м) в диапазоне температур на поверхности нагревателя 1000…1300^оС, поэтому нагреватели из карбида кремния делают с большим поперечным сечением. Из-за большого поперечного сечения и относительно низкой теплопроводности нагреватели имеют низкую устойчивость к термоциклированию при периодическом режиме работы, а также тепловым ударам. Они обладают недостаточной механической прочностью в нагретом состоянии. Незначительные колебания в химическом составе материала нагревателя из карбида кремния в процессе их изготовления существенно влияют на воспроизводимость электрического сопротивления даже в одной партии изделий.
Важнейшим эксплуатационным недостатком нагревателей из карбида кремния является непрерывный рост электрического сопротивления в процессе работы. Это явление в значительной степени объясняется двумя причинами. Первая связана с окислением поверхности нагревателя, которое сопровождается образованием кремнезема в процессе эксплуатации в окислительной атмосфере. Вторая причина связана с полиморфными превращениями в самом кремнеземе в процессе охлаждения нагревателей от рабочей температуры до комнатной. Такой процесс сопровождается ступенчатым увеличением электросопротивления.
Указанные явления называются старением нагревателей. Скорость старения зависит от ряда факторов: величины удельной поверхностной мощности, рабочей температуры, внутрипечной атмосферы, режима работы электропечи, вида регулирования, схемы соединения, а также качества изготовления нагревателей. Старение нагревателей, работающих при постоянном напряжении, приводит к постоянному снижению мощности, а, следовательно, и к снижению температуры в рабочем пространстве электропечи. Поэтому для поддержания постоянного значения мощности при повышении электрического сопротивления нагревателя необходимо соответствующее повышение напряжения.
Для периодического (или постоянного в период работы нагревателя) повышения напряжения используются многоступенчатые трансформаторы, автотрансформаторы, магнитные усилители и тиристорные регуляторы напряжения. Выбор пределов вторичного напряжения трансформатора определяется характером старения нагревателей при конкретных условиях работы. Эти серьезные недостатки являются причиной сокращенного срока службы нагревателей.
С точки зрения энергосбережения, конструкция электропечей с карбидокремниевыми нагревателями также далека от оптимальной. Выведение концов карбидокремниевых нагревателей из тепловой зоны приводит к нарушению герметичности футеровки и, как следствие, к неконтролируемым тепловым потерям. Применение переменного тока также связано с потерями электроэнергии на реактивное сопротивление.
В связи с вышеизложенным, эксплуатация электропечей с карбидокремниевыми нагревателями в условиях современного термического производства является довольно низкоэффективной в сравнении с альтернативными предложениями.
Такой новой альтернативой электропечам с нагревателями из карбида кремния являются электропечи сопротивления СНО-3.4.2,5/13, СНО-3.6.2,5/13 и СНО-4.8.2,5/13 торговой марки «НИТТИН», на номинальную температуру 1300 ^оС с металлическими нагревателями из сплавов высокого электрического сопротивления на постоянном токе, которые свободны от вышеперечисленных недостатков.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НИТТИН-ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ НА ПРИМЕРЕ МОДЕЛИ СНО-3.6.2,5/13-НИТТИН

Общее представление об этих печах можно получить по рисунку, где представлен внешний вид электропечи СНО-3.6.2,5/13, который характерен и для других типоисполнений. Главная особенность этих электропечей – нагрев осуществляется постоянным током при подводимом переменном сетевом электропитании. Такая особенность нагрева присуща только общепромышленным электропечам торговой марки «НИТТИН», единственным в мире, которые переводятся на постоянный ток. Этим достигается достаточно заметное энергосбережение за счет использования только активной нагрузки при одновременном исключении реактивной составляющей.
Печь состоит из нагревательной камеры и системы управления. Основными составными частями нагревательной камеры являются: корпус, футеровка, металлические нагревательные элементы, подовая плита и заслонка.
Корпус печи сварен из листовой стали и окрашен термостойкой краской. Футеровка печи выполнена многослойной. Использованы современные высококачественные энергосберегающие легковесные корундовые огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Нагреватели выполнены из сплава высокого омического сопротивления. Места токоподводов закрыты кожухами.
Подовая плита – карбидокремниевая на нитрид-кремниевой связке, предохраняет футеровку пода печи от разрушения в процессе загрузки и разгрузки садки. Заслонка теплоизолирована муллито-кремнеземистым рулонным материалом, установлена в направляющих, примыкающих к кожуху. Привод механизма открытия заслонки – электромеханический.

Система управления электропечью разработана на основе широко применяемых компонентов и элементов автоматизации отечественного производства. Она обеспечивает автоматическую работу электропечи. После загрузки садки в рабочее пространство и включение нагрева весь цикл «нагрев-выдержка» отрабатывается автоматически с контролем и поддержанием температуры на заданном уровне. Неоднородность температуры в рабочем пространстве — не выше +/- 5 ^оС. В качестве силовых управляющих элементов применены тиристорные ключи. По желанию Заказчика регистрация режимов нагрева может производиться на электронный или бумажный носители. В качестве датчика температуры используется термопара по желанию Заказчика.

БУКВЕННО-ЦИФРОВАЯ МАРКИРОВКА ПЕЧИ

С – нагрев сопротивлением

Н – камерная

О – среда в рабочем пространстве – окислительная (воздушная)

3 – ширина рабочего пространства, дм

6 – длина рабочего пространства, дм

2,5 – высота рабочего пространства, дм

13 – номинальная температура, сотни °С

НИТТИН – торговая марка российского разработчика и производителя электропечей.

.

.