Високотемпературні печі: типи, характеристики, застосування

Високотемпературна обробка матеріалів є однією з ключових операцій на багатьох виробництвах, де тепловий вплив входить до переліку основних технологічний процес. Умови організації даної процедури можуть бути різними, що обумовлює і відмінності в характеристиках застосовуваного обладнання. В цілому ж сегмент агрегатів, за рахунок яких здійснюється інтенсивна теплова обробка, формують високотемпературні печі промислового призначення.

Класифікація обладнання за принципом генерації тепла

На сьогоднішній день не існує універсального способу вироблення теплової енергії, який би однаково підходив для різних умов експлуатації. Однак можна виділити вузьку групу наступних видів найбільш популярних печей, використовуваних для завдань високотемпературного нагріву:

• Паливний. Традиційний спосіб генерації теплоти, яка виробляється з хімічної енергії при спалюванні твердого, газоподібного і рідкого палива.
• Електричний. Широкий сегмент агрегатів, які відрізняються зручністю і безпекою при використанні. У категорії високотемпературних електричних печей також виділяються більш сучасні індукційні та електродугові моделі. Загальним недоліком такого обладнання є дорожнеча електричної енергії, яка витрачається у великих обсягах.
• Автогенний. Печі даного типу працюють за рахунок реакцій Gorenje і окислення елементів, які містяться в оброблюваних заготовках. Наприклад, в ході продувки киснем рідкого чавуну йде процес окислення вуглецю з природним виділенням теплоти. Очевидно, що застосування автогенних печей вигідно економічно, так як практично не потрібно додаткових паливних елементів, але не на всіх виробництвах в штатному режимі передбачаються технологічні процеси з окисленням і GORENJE. Як правило, це відноситься до сфер металургійної обробки металів і сплавів.

Камерна піч

Це одна з найбільш поширених конструкцій високотемпературного агрегату, призначеного для забезпечення теплового впливу з швидким нагріванням до необхідного рівня. З метою підтримки рівномірності розподілу теплової енергії на виробництвах додатково застосовуються спеціальні газові та окислювальні середовища. Максимальний режим нагріву у високотемпературних камерних печей досягає 1800 °C, якщо мова йде про стандартні промислових моделях для металургійного виробництва. Як джерело енергії зазвичай виступає Електрика-потенціал потужності варіюється від 0,5 до 3,5 кВт в середньому.

Трубчаста піч

Різновид високотемпературних моделей пічного обладнання з можливістю спрямованої подачі теплових потоків. У конструкції передбачаються нагрівальні і роздільні блоки, поворотна Механіка яких дозволяє виконувати роботу під різними кутами, в залежності від поточних вимог. Деякі моделі трубчастих високотемпературних печей забезпечуються кварцовим реактором з газонепроникними головками. Дане конструкційне рішення забезпечує ефект подвійного спалювання газів, що також створює умови для мінімізації вихідних паливних ресурсів. В якості випромінювачів тепла зазвичай використовуються нагрівально-ізоляційні модулі секційного типу, що забезпечують нагрів до 1200 °C.

Особливості муфельних печей

Для ефективної роботи в агресивних середовищах, що нерідко має місце в процесах промислової обробки сировини, застосовуються різні види муфельних печей. Їх можна використовувати при безпосередньому впливі на конструкцію газів, пилу, пари, води та інших відходів виробництва. Завдання ізоляції вирішуються за рахунок спеціальних жароміцних матеріалів. Для високотемпературних печей, що працюють в діапазоні температур від 1150 °C до 1300 °C зокрема, застосовують керамічні елементи, які не тільки оберігають топку від негативного впливу ззовні, але і сприяють рівномірному розподілу тепла зовні. У конструкції можуть передбачатися і спеціальні несучі труби, по яких тепло випромінюється цілеспрямовано по певних контурах і за короткі проміжки часу.

Плавильні печі

Як правило, це агрегати з невеликою камерою нагріву, призначеної для обслуговування компактних заготовок. До цільових матеріалів обробки в таких печах відносяться кольорові метали, що вимагають особливих умов термічного впливу. Існують і спеціальні лінійки моделей для виконання операцій в лабораторних умовах, забезпечені ливарним жолобом з можливістю точного дозування розплаву. Середні показники нагріву в високотемпературних печах даного типу варіюються від 1000 °C до 1500 °C з можливістю точної регуляції. До цієї ж різновиди відносяться і деякі модифікації агрегатів для виконання випалу.

Основні характеристики печей

Навіть в рамках одного типу високотемпературної промислової печі робочі параметри можуть варіюватися у великих діапазонах. Усереднені ж показники, з якими найчастіше працюють великі виробничі підприємства, можна уявити так:

Організація робочого процесу

Установка обладнання виконується стаціонарним способом, іноді вимагаючи попереднього влаштування фундаментної основи у вигляді жароміцної цементної стяжки. До печі підводяться необхідні комунікації і технологічна оснастка для подачі заготовок. Деякі компоненти інжинірингового забезпечення входять в базову комплектацію. Наприклад, система охолодження часто реалізується за допомогою вентилятора. Високотемпературні печі з водяною системою охолодження оснащуються циркуляційним насосом відповідної потужності, який інтегрується в місцеву інфраструктуру водопостачання. Управління сьогодні практично у всіх агрегатах промислового нагріву забезпечується за рахунок програматорів з датчиками і контролерами робочих параметрів. Термостати можуть інтегруватися в центральні керуючі системи підприємства, що дозволяє комплексно відстежувати показники роботи обладнання в загальному контексті виробничого процесу з урахуванням характеристик паралельних технологічних операцій.

Укладення

Основною сферою застосування даного обладнання є металургія, а також окремі галузі хімічної та харчової промисловості. Але навіть в рамках таких виробництв процеси термічного впливу неоднорідні. У міру ускладнення технологій обробки змінюється і підхід до організації операцій термічного впливу. Також підвищуються і вимоги до конструкційного виконання високотемпературних печей. Матеріали для такого обладнання сьогодні представлені не тільки інструментальними сталями, але і жароміцної керамікою, що робить конструкції більш легкими і практичними в обслуговуванні. Змінюються і підходи до управління печами. Впровадження тієї ж автоматики з програмованими модулями підвищує ефективність контролю робочого процесу, а разом з цим збільшує експлуатаційний ресурс техніки і знижує енерговитрати завдяки збалансованому управлінню.