Шахтные общепромышленные электропечи периодического действия нового поколения торговой марки "ОТТОМ"

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «ТЕРМООБРАБОТКА: ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ»

New Generation Electric Pit Batch-Type Furnaces OTTOM
The article describes the innovative development of constructing single- and multi-zone electric pit furnaces with modular design. This approach makes it possible to construct new electric pit furnaces of the middle temperature range (900-1200 °C) with various diameters and heights of working space, suitable for all kinds of industrial conditions. It also helps to significantly decrease the time necessary for design and manufacturing, facilitate the delivery, installation, setting up and starting up the equipment. At the same time, the total price for furnace supply is likely to decrease noticeably.

Описано инновационное направление работ по созданию одно- и многозонных шахтных электрических безмуфельных печей методом модульного конструирования. Этот подход позволяет создавать новые шахтные электропечи среднетемпературного диапазона (900–1200°С) с различными диаметрами и высотой рабочего пространства для любых производственных условий, значительно сократить сроки проектирования, изготовления, доставки потребителям, монтажа, наладки, пуска. При этом общая стоимость поставки печей может заметно снизиться.

Шахтные безмуфельные электропечи по масштабам применения наряду с камерными электропечами составляют основную часть действующего парка общепромышленных печей периодического действия. Они наиболее просты по конструкции и в эксплуатации. Представляют собой вертикальный цилиндрический кожух из листовой и профильной стали. Изнутри они футеруются огнеупорными и теплоизоляционными материалами. На независимых элементах крепления устанавливаются нагреватели.

Основное отличие безмуфельных шахтных печей от камерных состоит в том, что при их загрузке или выгрузке садка перемещается в вертикальном направлении. Печи этого типа имеют относительно небольшие размеры рабочего пространства. Для них характерен диаметр рабочего пространства 600 мм, 1000 мм, 1500 мм и высота, равная диаметру или удвоенному его значению. Они используются для тех же целей, что и камерные электропечи широкого назначения во многих отраслях промышленности. Их широко применяют для нагрева деталей при единичном и серийном производстве для проведения всех видов термической обработки. В шахтных печах возможна обработка деталей любой конфигурации, которые, как правило, загружают в корзины, контейнеры или на приспособления типа крестовин. Их максимальный диаметр соответствует диаметру рабочего пространства.

Шахтные безмуфельные электропечи незаменимы для нагрева длинномерных деталей в подвешенном вертикальном состоянии до температуры не выше 1200°C под закалку, отжиг, нормализацию в воздушной атмосфере. Диапазон рабочих температур для этих печей ограничен применением металлических нагревателей (T <= 1200°C), т. к. использование нагревателей других типов, например карбид-кремниевых (SiC), конструктивно затруднено. Нагреватели обычно выполнены в виде проволочных зигзагов, как наиболее надежная конструкция. Возможно использование спиральных нагревателей, уложенных в специальные каналы. Материал нагревателей — никель-хромовые и железо-хромо-алюминиевые сплавы соответственно для печей с номинальной температурой 1000 и 1200°С. Питание нагревателей — от сетевого напряжения.

Деталь считается длинномерной, если один из ее геометрических размеров имеет величину более 0,3 м, а остальные — менее 0,3 м. На практике к длинномерным деталям относятся валы, оси, трубы, ходовые винты, шнеки, штанги, торсионы, штоки, ножи гильотин и др., нагрев которых в горизонтальном положении может приводить к их деформации. Длинномерные детали подвешиваются с опорой в верхней части рабочего пространства, где предусматривается местное усиление металлоконструкции кожуха и устанавливаются более прочные элементы в футеровке. Глубина рабочего пространства таких печей может быть больше 4 000 мм. Для их промышленной эксплуатации шахтную печь помещают в котлован с тем, чтобы загрузочный проем находился на удобной для обслуживания высоте (не более 800 мм над уровнем пола).

Маркетинговое исследование, предварявшее разработку проекта, показало целесообразность выпуска многопрофильного оборудования: одно-, двух-, трех- и многомодульных моделей шахтных электрических печей. При этом учитывали прочность и экономичность конструкции, требования технической эстетики и гибкость производственного процесса.

В состав печи входят: подовый модуль, нагревательные модули, крышка и автоматизированный шкаф управления, изготовленный с использованием современной контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой для поддержания заданного температурного режима в рабочем пространстве. Особенности конструкции: исключение влияния механических нагрузок, действующих на огнеупорные и теплоизоляционные материалы от смежных модулей, четкость композиционного построения составных частей, внешняя эстетика конструкции, возможность видоизменения проекта с учетом интересов заказчика.

Положительные результаты проведенных исследований и 3D-моделирования позволили разработать, изготовить, смонтировать и сдать в промышленную эксплуатацию 4 модульную шахтную электрическую печь нового поколения СШО 6.40/10 ОТТОМ (рис. 1).

В отличие от камерных печей, для установки которых обычно не требуется выполнение фундамента, монтаж данной печи требует наличие котлована. Печь монтируется в котловане на фундаменте и состоит из модулей, крышки и пода. Футеровка модулей (камеры) изготовлена из легковесного огнеупора, который не может нести больших нагрузок и поэтому конструктивно разгружена от сжимающих усилий, вызванных массой верхних слоев. Под выложен из шамотно-каолинового легковесного кирпича. Межмодульное уплотнение выполнено из муллито-кремнеземистого рулонного материала. Подъем и опускание крышки производятся электромеханическим приводом. Управление режимом «подъем-опускание» осуществляется непосредственно со специального кнопочного поста, установленного на ручке поворота крышки. Поворот крышки ручной.

Применение современных высококачественных легковесных огнеупорных и теплоизоляционных волокнистых материалов позволило существенно уменьшить массу печей, а также уменьшить их наружный габарит. Конструктивной особенностью печи является наличие опорного кольца из жаропрочного материала между верхним модулем и крышкой. Кольцо передает нагрузку от подвешенных деталей на каркас кожуха.

Система управления нагревом всех шахтных электропечей разработана с учетом их многозонности. В шахтных печах торговой марки «ОТТОМ» новой модульной конструкции количество зон нагрева по высоте может достигать 10 и более. Система управления имеет автономные терморегуляторы на каждую зону. Терморегуляторы реализуют ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный)-закон регулирования мощности. Задаваемые параметры — скорость нагрева и время выдержки на площадках. Управление площадками происходит через тиристорные ключи с выработкой широтно-импульсного сигнала управления.

Контроль и регулирование температуры в электропечи, включение и отключение электропитания осуществляются автоматически (автоматика электронного типа) через шкафы управления серии ШОТ (шкаф одностороннего обслуживания для термических электропечей) торговой марки «ОТТОМ». Система управления нагревом выполнена на базе микропроцессорного контроллера. Эта система позволяет работать в ручном (наладочном) и автоматических режимах. При этом на дисплее сенсорной панели оператора, находящейся на двери шкафа управления выводятся данные по температуре по каждой зоне. Архивирование режимов каждого процесса термообработки производится в электронном виде с возможностью последующей распечатки на бумажный носитель.

Упрощенный вариант системы управления позволяет достичь точности поддержания температуры до ±5°C на участках разогрева и до ±5°C на участках выдержки. В более сложной системе управления терморегуляторы зон являются приборами нижнего уровня. Эти приборы связаны с компьютером, с помощью которого выполняются функции предварительного выравнивания температуры по зонам, регистрации в памяти текущих параметров термической обработки, определения коэффициентов ПИД-закона, тестирования печи.

В целом концепция и конструкторская разработка модульных электрических печей развивает тенденцию блочного проектирования. Теперь имеется возможность выпускать модули, из которых для заказчика можно выбрать наиболее подходящие модели и сформировать шахтные электропечи с нужным диаметром и высотой рабочего пространства (см. таблицу, рис. 2 и рис. 3).

ВЫВОДЫ

1. Инновационная система модульного проектирования позволяет оперативно разрабатывать и изготавливать шахтные электропечи нового поколения с различным диаметром и высотой рабочего пространства.

2. Исключение влияния механических нагрузок на футеровку шахтных электропечей дало возможность использования новых высокоэффективных огнеупорных и теплоизоляционных материалов с низкой механической прочностью. Благодаря этому были существенно снижены весо-габаритные характеристики шахтных печей и улучшены их технико-экономические показатели, в частности энергосбережение.

3. Применение модульного принципа обеспечивает удобство погрузки-разгрузки, а также транспортировки шахтных электропечей с большой высотой рабочего пространства на большие расстояния в виде отдельных полностью зафутерованных нагревательных модулей и частично разобранных элементов конструкции от производителя к потребителю, быструю установку и монтаж, пуск и наладку.

4. Высокая степень ремонтопригодности печи достигается благодаря легкости демонтажа, восстановления или замены вышедшего из строя элемента печи и последующего монтажа в условиях предприятия, эксплуатирующего печь. Поэтому значительно снижается время проведения текущего и восстановительного ремонта.

«ОТТОМ»
Украина, 61108, г. Харьков а/я 10363
www.ottom.com.ua;  e-mail: v.shulaev@kipt.kharkov.ua

Похожие статьи


Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.