Вакуумные элеваторные печи.
Контрольные вопросы
1. Назначение элеваторных печей
2. Перечислите основные конструктивные характеристики элеваторных печей
3. Где размещаются нагреватели?
4. Как осуществляется герметизация элеваторных печей. 5.Индексы элеваторных печей
Рис. 3.28,а. Элеваторная печь /Свенчанский, с. 116/: 1- кожух; 2- футеровка; 3- боковые нагреватели; 4 – пневматические защелки пода; 5- платформа с рельсовым путем; 6 – платформа плунжера; 7 и 9 – колонны; 8 – плунжер; 10 – подовые нагреватели; 11- футеровка тележки; 12 – песочный затвор; 13 - тележка
Применяются для отжига деталей из легкоокисляющихся материалов (Ti, Zn), трансформаторных и электротехнических сталей, пермаллоя, термодиффузионной обработки различных деталей, термообработки с интенсивным охлаждением в аргоне деталей из аустенитных сталей и других видов обработки. Эти печи позволяют:
1) защитить материал от окисления;
2) обезгаживают нагреваемый металл и рафинировать его от окислов и примесей, испаряющихся при температуре его обработки;
3) получать очень высокие температуры.
Промышленность выпускает вакуумные печи с низким (> 100 Па), средним (100-10-1 Па), высоким (10-1 - 10-5 Па) и сверхвысоким (< 10-5 Па) вакуумом.
Вакуумные печи обычно выполняются периодического действия, т. к. создать непрерывную вакуумную печь очень трудно. Поэтому они бывают шахтные, элеваторные, колпаковые или камерные.
Для невысоких температур порядка 600…650 °С вакуум создается в муфеле, а при более высоких температурах под вакуумом держат всю печь иначе муфель не смог бы выдержать атмосферное давление.
Муфельные печи с температурой более 650 °С должны иметь муфели малого диаметра. При больших размерах муфеля и температурах 1000…1100 °С приходится держать под вакуумом и муфель и печь. Причем в самой печи поддерживают грубый вакуум 130…13 Па при помощи насоса, а в муфеле высокий вакуум двумя насосами: механическим форвакуумным и пароструйным (для получения высокого вакуума).
В высокотемпературных печах с низким вакуумом применяют нормальную конструкцию печи с футеровкой, а при необходимости высокого вакуума стараются избегать футеровки вследствие поглощения ею газов и длительного времени ее обезгаживания. В таких печах футеровка заменяется системой экранов из металлических листов керамики или гранита, снимающих тепловые потери печи. В зоне температур до 1100 °С экраны выполняются из жароупорной стали, а в зоне 1100…1700 °С из молибдена, свыше 1700 °С - из вольфрама.
Корпус печи выполняют из листовой стали, с водяным охлаждением. Также охлаждаются резиновые и фланцевые уплотнения.
Преимущества вакуумных печей: отпадает необходимость в установках для получения контролируемых атмосфер, проще поддерживать высокотемпературные режимы, уменьшается расход электроэнергии.
На рис. 3.29показана вакуумная элеваторная печь для отжига СЭВ-5.5/11,5. Загрузка и выгрузка изделий производится специальным механизмом снизу. Наличие холодильника резко увеличивает производительность электропечей и обеспечивает осуществление технологических процессов с различными режимами охлаждения.
Вакуумные печи представляют герметичный, охлаждаемый водой стальной кожух, в котором помещена нагревательная камера, легко извлекаемая для осмотра и ремонта. Отечественная промышленность выпускает вакуумные элеваторные, камерные и шахтные печи с вакуумом до 1,3 ▪ 10 –3 Па (10-5 мм рт. ст.). Максимальная температура 3000 °С.
Рис. 3.29. Элеваторная вакуумная печь типа СЭВ: 1 – нагревательная камера; 2- крышка; 3 – футеровка; 4 – нагреватель; 5-механизм подъема; 6 – привод; 7 – камера охлаждения; 8- корзина (контейнер); 9 - дверца
В комплект установки входят: понижающий трансформатор, автотрансформатор, вакуумный блок, маслонапорная установка, механизмы перемещения садки, щиты управления и автоматического регулирования температуры и вакуумное водоохлаждение камеры. Рабочая температура в печи 1150 °С.
Нагреватели высокотемпературных печей выполняются из проволоки в виде зигзага, шпилек из прутков, сетки, жести. Токоподводы в свою очередь могут быть водоохлаждаемые (рис 4.29) и неводоохлаждаемые (рис. 4.30 см. альбом).
На рис. 4.31 (см. альбом) приводятся схемы высокотемпературных вакуумных садочных печей, а на рис. 4.32 (см. альбом) - печей непрерывного действия.
Недостатки садочных печей является их низкая производительность и малый КПД, так как после каждого нагрева охлаждают печь, снимают вакуум, а потом после замены садки вновь откачивают.
Поэтому садочные печи заменяют при массовом производстве непрерывными с шлюзовыми камерами. Компромиссным решением является конструирование садочных печей с камерой охлаждения (рис4.31, д- альбом). Камера охлаждения установлена над печью, в нее закладывается изделие, она быстро откачивается, после открывается вакуумный затвор между нею и нагревательной камерой и изделие опускается в камеру для нагрева. После окончания нагрева изделие поднимается в верхнюю камеру, обе камеры изолируются друг от друга затвором и происходит остывание изделия. Затем изделие вынимается из камеры охлаждения и заменяется новым. Таким образом, камера нагрева все время нагрета и находится под вакуумом, повышается КПД печи, увеличивается ее производительность.