Новая линейка многофункциональных вакуумных электропечей элеваторного типа торговой марки «НИТТИН» с высокой однородностью температуры в рабочем пространстве

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «ТЕРМООБРАБОТКА: ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ»

На замену (техническое перевооружение) элеваторных вакуумных электропечей советского производства компания ООО «НПП «НИТТИН» предлагает линейку современных инновационных вакуумных электропечей элеваторного типа: СЭВЭ-3.3/13-ИМ-НИТТИН, СЭВЭ-5.5/13-ИМ-НИТТИН (рис. 1), СЭВЭ-7.7/13-ИМ-НИТТИН. Они также прекрасно замещают целую гамму импортных вакуумных электропечей (импортозамещение) с номинальной температурой до 1300°С для проведения процессов отжига, отпуска, вакуумной пайки, дегазации, а также ускоренного охлаждения или закалки деталей из легированных сталей в инертном газе. Предлагаемые электропечи отличаются от существующих аналогов высокой однородностью температуры в рабочем пространстве — не более ±1°С.

Исполнение электропечей — элеваторное. Тип садки — моноблочный или составной. Направление загрузки — горизонтальное (фронтальное). Способ загрузки — вручную или с помощью вилочного погрузчика (поставляется в комплекте). Форма изделий — любая. Работа электропечей, включая проведение термических процессов и управление вакуумной системой, осуществляется по программе с помощью системы автоматического управления, выполненной на базе микропроцессорных устройств.

Окраска электропечей: вакуумная камера — цвет солнечно-желтый (RAL 1037), остальные элементы конструкции, кроме вакуумного откачного поста, окрашены в цвет — сигнальный, черный (RAL 9004).

СОСТАВ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

В качестве примера приведено трехмерное изображение общего вида электропечи модели СЭВЭ-5.5/13-ИМ-НИТТИН на рис. 1.

Конструкция электропечей состоит из следующих основных типовых узлов, систем и механизмов:

  • вакуумной системы, включающей вертикальную вакуумную камеру и откачной вакуумный пост;
  • прецизионного цельнометаллического нагревательного модуля картриджного типа;
  • телескопического механизма перемещения садки;
  • площадки обслуживания;
  • вилочного погрузчика;
  • системы газового охлаждения;
  • однопроходной системы водяного охлаждения;
  • автономной пневмосистемы;
  • бестрансформаторной системы электропитания нагревательного модуля;
  • модуля электропитания и управления;
  • системы безопасности.

3.1. Вакуумная система

Это совокупность всех взаимосвязанных между собой элементов вакуумной камеры и откачного вакуумного поста для создания, повышения и поддержания вакуума в рабочем пространстве электропечи. Откачной вакуумный пост агрегатируется с вакуумной камерой электропечи.

3.1.1. Вакуумная камера

Вакуумные камеры всех трех типов печей представляют собой сосуды колонного типа со сплошной водяной рубашкой. Материал вакуумных камер и кожухов водяных рубашек — листовая нержавеющая аустенитная сталь типа 12Х18Н10Т. Конструкция вакуумных камер исключает коррозию материала сосуда и кожуха водяной рубашки. Рабочая среда в вакуумных камерах при нагреве, изотермической выдержке и охлаждении — вакуум. При напуске инертного газа осуществляется ускоренный режим охлаждения или закалка. Вакуумные камеры имеют по две функциональные зоны: верхнюю и нижнюю. В верхней зоне вакуумных камер установлены цельнометаллические нагревательные модули, в которых происходит нагрев и изотермическая выдержка садки. В нижней зоне на стенке вакуумной камеры находится загрузочный люк. Через него осуществляется загрузка и выгрузка садки. Крышка люка герметизируется пневмозажимами. В этой же зоне расположена система газового охлаждения садки инертным газом (закалочного или ускоренного) или происходит охлаждение в вакууме.

3.1.2. Откачной вакуумный пост

Независимо от типоисполнения вакуумной электропечи откачной вакуумный пост состоит из двух линий. Первая линия состоит из форвакуумного и бустерного механических насосов, а также диффузионного паромасляного насоса с водяной ловушкой. Основная линия обеспечивает откачку вакуумной камеры электропечи до остаточного давления не хуже 1,33·10–2 Па (1·10–4 мм рт.ст.). Вторая линия — форвакуумная, имеет один форвакуумный насос. Этот насос также выполняет функцию резервного. Форвакуумная линия используется для предварительной откачки вакуумной камеры. Кроме того, вакуумная система включает запорную арматуру, вакуумные трубопроводы, сильфонные компенсаторы, датчики контроля остаточного давления (преобразователь избыточного давления), вакуумметр (включены в Реестр средств измерений Госстандарта России). Остаточное давление контролируется датчиками, установленными на входе форвакуумного насоса и на выходе из вакуумной камеры. Скорость натекания в электропечи не более 0,04 л·Торр./с. Время вакууммирования до включения нагрева — не более 45 мин.

3.2. Прецизионный цельнометаллический нагревательный модуль картриджного типа

Основным элементом конструкции электропечей является нагревательный модуль. В англоязычной литературе распространено название «hot zone» — «горячая зона». Поэтому при разработке «горячей зоны» или нагревательного модуля для вакуумной термообработки весьма критично надлежащее проектирование и подбор высокотемпературных материалов. В связи с ростом требований к энергосбережению основные усилия ООО «НПП «НИТТИН» по проектированию направлены на улучшение теплоизоляционных характеристик нагревательных модулей. Одновременно с этим ООО «НПП «НИТТИН» решает задачи повышения однородности температурного поля в рабочем пространстве нагревательного модуля (±1°С), что необходимо для однородного разогрева садки и, следовательно, улучшения качества продукции (рис. 2). Также в ООО «НПП «НИТТИН» ведутся работы по увеличению ресурса нагревательных элементов. В случае молибдена это достигается путем применения молибдена, легированного различными добавками, включая оксиды иттрия и лантана. В то же время решаются проблемы сервисного обслуживания и замены нагревательных элементов. В данных электропечах восстановление функциональных характеристик нагревательного модуля занимает не более одной смены. Данный тип нагревательных модулей использован в наших новых электропечах.

Основные элементы конструкции нагревательного модуля картриджного типа — остов, экранно-вакуумная теплоизоляция, нагревательные элементы, электроизоляторы, крепежные детали. Остов нагревательного модуля выполнен в форме цилиндра. Материал остова — листовая нержавеющая аустенитная сталь марки 12Х18Н10Т. Экранно-вакуумная теплоизоляция состоит из листов молибдена и листов полированной нержавеющей стали. Нагревательные элементы картриджного типа выполнены из молибдена. Подовые опоры и столик для размещения садки изготавливаются из молибдена. Крепежные детали из молибдена. Номинальная температура электропечи — 1300°C. Равномерность температуры (максимальный перепад) в загруженном деталями рабочем пространстве электропечи — не более ± 1°C в установившемся тепловом режиме в диапазоне температур от 600 до 1300°C. Измерение температуры — с помощью двух платиновых термопар с характеристикой типа S.

3.3. Телескопический механизм перемещения садки

Для проведения термических процессов на верхнюю опору телескопического механизма транспортировки садки устанавливается загруженный подовый стол-пробка. Садка помещается в нагревательный модуль при подъеме телескопического механизма. При опускании в промежуточную зону происходит охлаждение нагретой садки в вакууме или ускоренное охлаждение инертным газом.

3.4. Площадка обслуживания

Площадка обслуживания электропечи предназначена для разводки коммуникаций, удобства обслуживания верхней части вакуумной камеры, обслуживания короткой силовой части, токовводов и верхней термопары, которые установлены на высоте более 2,0 метра от уровня пола. В настоящее время площадка обслуживания — это необходимый элемент конструкции современных вакуумных элеваторных электропечей нового поколения. Она устанавливается в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, которые Утверждены Министерством энергетики РФ, Приказ № 6 от 13 января 2003 г. Вся конструкция площадки обслуживания служит для удобства и безопасности обслуживания электропечи оперативным персоналом.

3.5. Однопроходная система водяного охлаждения

Во всех типоисполнениях элеваторных вакуумных электропечей используется однопроходная система водяного охлаждения, которая пристыковывается к системе оборотной технической воды предприятия-потребителя. Эта система предназначена для охлаждения составных частей электропечей, имеющих температуру выше +45°C. Система состоит из стойки водоохлаждения, напорных и сливных шлангов, соединяющих конструктивные элементы электропечи со стойкой. Напорный коллектор стойки водоохлаждения подсоединяется к водопроводной магистрали (или к трубопроводу системы оборотного водоснабжения), а сливной коллектор — к магистрали сливной канализации (или к водосборнику).

В состав системы водяного охлаждения также входят следующие элементы: краны шаровые запорные; краны балансировочные; расходомеры крыльчатые с электронными блоками дискретного счета; термометры сопротивления; манометры механические; обратный клапан; устройство магнитной обработки и подготовки воды для предотвращения образования накипи в нагретых частях электропечи (например, токовводы); фильтр грубой очистки, самопромывной фильтр тонкой очистки.

На случай отсутствия системы оборотного водоснабжения электропечи комплектуются чиллером. Кроме того, система водяного охлаждения может быть двухступенчатой, по индивидуальному заказу.

3.6. Автономная пневмосистема

Для нормальной работы пневмосистемы вместе с электропечью поставляются воздушный компрессор с ресивером и блоком подготовки воздуха (состоит из фильтра-регулятора, маслораспылителя и коллектора) и воздушной магистрали из полиэстеровых трубок, фитингов, шарового крана. Управление пневмосистемой осуществляется через электропневматический распределитель. Сжатый воздух подводится к исполнительным механизмам (пневмоклапанам вакуумной системы, пневмозажимам крышки загрузочного люка, аварийных клапанов на форвакуумных насосах).

3.7. Погрузчик вилочный

Погрузчик предназначен для загрузки (выгрузки) изделий в электропечи. Вертикальное перемещение вил с садкой осуществляется гидродомкратом с ручным приводом. Горизонтальное перемещение погрузчика вдоль оси электропечи осуществляется по полу цеха. Ход каретки — 100 мм.

3.8. Система газового охлаждения садки

Основные конструктивные элементы модуля охлаждения: газодувка, содержащая центробежный вентилятор, электродвигатель, упругую муфту и опорный фланец; теплообменники; колпак с крышкой; патрубки для напуска инертного газа и подвода электропитания к двигателю. Газодувка работает только в среде инертного газа при абсолютном давлении не выше 1,0 кгс/см2. Управление подачей охлаждающей воды в теплообменники и инертного газа в камеру электропечи производится в автоматическом режиме. При необходимости электропечь может комплектоваться генераторами азота.

3.9. Бестрансформаторная система электропитания нагревательных элементов

Питание нагревательных элементов электропечи осуществляется от силовой сети предприятия-заказчика через автоматический выключатель, силовой контактор и полупроводниковый регулятор мощности. В данной схеме электропитания нагревательных элементов понижающий печной силовой трансформатор отсутствует,чем достигается заметное энергосбережение, а также улучшаются параметры электрической сети (cosφ) за счет снижения реактивной нагрузки, обусловленной работой трансформатора. Обеспечена защита нагревательного модуля от возникновения вакуумно-дуговых и искровых разрядов.

3.10. Модуль электропитания и управления

Подвод электропитания к электрооборудованию выполнен проводами и кабелями. Они проложены в гофрированных пластиковых трубах и коробах монтажных. Кабели к токовводам нагревателей подсоединены с помощью специальных болтовых зажимов и закрыты защитными кожухами. Система электропитания работает от сетевого напряжения 380/220 В, с частотой 50 Гц. Отдельные компоненты системы электропитания запитываются напряжением 24 В DC.

Система управления обеспечивает автоматический и ручной (наладочный) режим управления электропечью. Она обеспечивает выполнение следующих функций:

  • ручное (наладочное) и автоматическое управление электропечью;
  • регулирование (по введенной в контроллер программе) необходимого температурного режима, а также формирование и сохранение программ технологического цикла нагрева;
  • бесконтактное управление мощностью нагревателей с помощью полупроводникого регулятора мощности;
  • управление работой вакуумного оборудования электропечи в ручном (наладочном) и автоматическом режимах;
  • контроль вакуума в камере электропечи и в вакуумной системе;
  • контроль подачи, расхода и температуры охлаждающей воды во всех водоохлаждаемых полостях и водяных магистралях;
  • контроль реального и заданного значения температуры при нагреве и охлаждении;
  • контроль обрыва и короткого замыкания термопар;
  • автоматическое отключение электропитания нагревателей при возникновении аварийных ситуаций;
  • управление напуском атмосферы и инертного газа;
  • регистрацию и архивацию параметров процесса на съемный Flash-носитель показаний температуры и вакуума в процессе нагрева и остывания электропечи в электронном виде, а также визуальный контроль текущих значений технологических параметров и состояния исполнительных устройств на дисплее сенсорной панели оператора в виде цветных графиков и таблиц с возможностью их распечатки на принтере с помощью персонального компьютера. Принтер и компьютер входят в комплект поставки;
  • световую индикацию;
  • световую и звуковую сигнализацию предаварийных и аварийных состояний систем электропечи.

Регулирование температуры осуществляется системой, состоящей из:

  • первичного термоэлектрического преобразователя (термопары);
  • вторичного прибора — модуля аналогового ввода;
  • контроллера;
  • сенсорной панели оператора;
  • регулирующего устройства — полупроводникового регулятора мощности.

График температуры технологического процесса задается и автоматически поддерживается контроллером.

3.11. Система безопасности

Электропечь полностью соответствует требованиям безопасности, предусмотренным ГОСТ 12.2.007.9-93. По способу защиты от поражения электрическим током электропечь относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0–75 (2001). Степень защиты, обеспечиваемая оболочками, код IР 10 по ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) для электропечи, а для шкафов управления — IР 40. Электропечь обеспечивает безопасные условия труда в процессе эксплуатации и ремонта в соответствии с действующими нормативными документами по технике безопасности и отвечает требованиям стандартов безопасности труда. Электропечь оснащена предохранительным клапаном, который обеспечивает аварийное автоматическое отключение нагревательного модуля при увеличении остаточного давления в процессе нагрева, изотермической выдержки и охлаждения выше 1·10–1 мм рт. ст., а также отвечает всем требованиям по охране труда и экологической безопасности.

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные параметры и размеры электропечей приведены в табл. 1.

Средний срок службы электропечей — не менее 20 лет при правильной эксплуатации в соответствии с Руководством по эксплуатации.

При использовании оригинальных запчастей и частичной модернизации, по согласованию с производителем, срок службы может достигать 40 лет. Для этого весь период эксплуатации электропечей необходимо пользоваться только оригинальными расходными материалами и запасными частями от производителя.

Выводы

Таким образом, промышленным предприятиям предложена новая линейка серийных вакуумных элеваторных электропечей моделей СЭВЭ-3.3/13-ИМ-НИТТИН, СЭВЭ-5.5/13-ИМ-НИТТИН, СЭВЭ-7.7/13-ИМ-НИТТИН нового поколения как эффективное оборудование технического перевооружения отечественных предприятий, которое обладает уникальными техническими характеристиками:

  • высокой однородностью температуры (±1°С) в рабочем пространстве (прецизионные электропечи);
  • характерной (по сравнению с существующими аналогами) конструкцией вакуумной камеры с оригинальным телескопическим механизмом перемещения садки;
  • бестрансформаторной системой электропитания нагревательных элементов;
  • цельнометаллическим нагревательным модулем картриджного типа;
  • защитой нагревательного модуля от возникновения вакуумно-дуговых и искровых разрядов;
  • повышенным энерго- и ресурсосбережением по сравнению с существующими аналогами;
  • непревзойденно высоким ресурсом работы при соблюдении правил технической эксплуатации согласно прилагаемому руководству.

ООО «НПП «НИТТИН»,
г. Белгород, Россия
тел.: +7-4722-777-8-44
e-mail: nittin.ru@gmail.com,
сайт: www.nittin.ru

 

Похожие статьи


Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

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