Обзор конструкций муфельных печей

За период с 2011-2013 годов наше предприятие освоило выпуск различных видов печей для ювелирной и других отраслей промышленности Украины. Мы начинаем цикл статей  с целью дать нашим потребителям максимально доступную информацию по их конструкции, назначению и условиям эксплуатации. Для нас важно, чтобы наши клиенты, приобретая данное оборудования, разбирались во всех его технических характеристиках и сделали правильный выбор по соотношению цена-качество, производительность- объёмы производства. Многие торговые организации не размещают полную информацию о предлагаемом товаре, либо сознательно замалчивают некоторые его технические данные, при этом покупателю ещё не совсем разобравшемуся - попросту пускают пыль в глаза, с помощью различных рекламных трюков. Мы не рекламируем свой товар , а только даём вам техническую информацию. Что и где покупать – решать ВАМ. Давайте рассмотрим конструкцию муфельных печей для отжига опок применяемых в процессах вакуумного литья по выплавляемым моделям. Единственным производителем предлагающим на Украинском рынке данное оборудование является ф. «Рундист» г.Львов. Мы говорим только о специализированных печах.



На сайте  данной компании представлена модель  F-3000 / R-24.02 /  и её модификации. Также имеется тех.харрактеристики и описание достоинств данного оборудования. Мы возьмём цитаты с сайта и попытаемся их прокоментировать. 


ЦИТАТА :"Основываясь на своем богатом опыте и множестве проведенных экспериментов со снятием и компьютерным анализом температурных данных со всех участков камеры нагрева и отжигаемых в печи опок" цитаты приведены с сайта http://rundist.com/product/osn...  Очень хочется ознакомится с такими прогрессивными методиками температурного анализа.  Я думаю что компьютер просто рядом стоял.       

ЦИТАТА :"перед созданием собственной разработки печи. Нами были разработаны основные критерии, необходимые для создания современной муфельной печи, которые мы, закладываем в свою конструкцию, вот они: Во первых, кем нами- фирмой «Агрента» совместно с ф. Рундист?                                               



                                          Рис 1                                                                                                                   Рис 2

Фото с сайта ф. «Аргента» Польша   (Рис1).Фото с сайта ф.«Рундист» Украина г.Львов (Рис 2)



Откуда богатый опыт - продажи оборудования по всему миру? Есть рецензии крупных промышленных предприятий? Все технологии ювелирного производства, заимствованы, с более крупных промышленных производств и минимизированые т.е применены к меньшим по объёмам производствам . Разработать принципиально новую печь достаточно сложно но приспособить другие разработки к определённым условиям производства безусловно большая заслуга, но не надо напирать на полную новизну конструкции. Критерии не разрабатываются, а существуют не зависимо от разработчика оборудования и задаются в основном технологией производства. Оборудование это ведомый продукт обязанный лучше, либо хуже следовать её законам. Этим и др. критериями определяется его качество и востребованность. Как только возникли незначительные изменения в технологии - сразу  морально устаревает оборудование, и требует замену на новое, либо определённую модернезацию т.е обновление.При всём том ,что мы знаем, что «Рундист» начинал на рынке оборудования как представитель поьских фирм в т .ч. ф . «Аргента». Принцип и конструкция сходны, но в Украине съэкономили на термоизоляции Печи и на кол-ве нагревательных элементов. Сравним другие тех.харрактеристики аналогичных печей:

                                                                                                                                                                     «Аргента»                                                «Рундист»


                                                                

Напряжение питания                                                                                                                                220В                                                            220В

Потребляемая мощность                                                                                                                         2,4                                                              2,9

Максимальная температура                                                                                                                    800                                                             850

Размеры камеры (ширина,глубина,высота)                                                                                       400*450*270                                            420*480*330

Габаритные размеры                                                                                                                                 700*640*530                                           580*680*530

Масса                                                                                                                                                             43                                                               62



Данные взяты с сайтов компаний:
                                                                                              
                                                                                                                     
http://www.rundist.com/product...
 

При аналогичных мощностях у Рундиста происходит увеличение объёма рабочей  камеры в среднем на 7%, при этом- снижение габаритных размеров печи на 12%. При применении аналогичных  термоизаляционных материалов – за счёт уменьшения объёма термоизоляции и в результате повышение потребления электроэнергии, усложняется управление системой поддержания температуры, и как  следствие увеличения теплопотерь. При всём этом макс.температура печи «Рундист» на 50 град.выше, а масса при вей лёгкости использованных современных материалов и меньших габаритных размеров выше почти в полтора раза. ЦИТАТА: "Современные огнеупорные материалы позволяют изготовить камеру печи легкой, большого объема и обеспечить малые теплопотери, что позволяет экономно использовать электрическую энергию при длительных циклах обжига, а также такие материалы не входят в реакцию с вытапливаемым воском из литейных опок." Современные огнеупорные материалы применяются на сегоднящий  день всеми многочисленными производители печей во всех странах в т.ч и в Украине. Они изготавливаются  в Китае и доступны всем для обеспечения малых тепловых потерь. Объём их закладки  для обеспечения требуемой изоляции печи регламентируется их характеристиками теплопроводности в рамках законов такой науки как теплотехника, во все времена.



ЦИТАТА: "Применяемый в наших печах контроллер температуры не «боится» временного пропадания электричества и восстановит движение по циклу обжига и температурный режим в печи после его появления."  В 21 веке все контроллеры обладают этой функцией, кроме этого многие обладают функцией гашения инерции набора температуры каковой в меньшей или большей степени обладают все печи. Также есть функции - связь по интерфейсу и анализа неполадок и др. функции достойные внимания потребителей – в чём тогда прогресс?


ЦИТАТА : "Закрытые нагревательные спирали печи – это одна из необходимых опций, поскольку не позволяет напрямую воздействовать выпариваемой влаге из формовочной смеси на спирали, предохраняя их и обеспечивая длительную жизнедеятельность печи."  Согласен, но на двери печи Аргента и Рундист выводы спирали открыты.Кроме этого нагревательные элементы расположены внутри камеры печи, т.е в непосредственной близости от расположенных в ней опок. При недостаточной термоизоляции камеру, ввиду  больших теплопотерь нагревательные элементы вынуждены постоянно включатся, для поддержания заданной температуры. При этом их температура значительно выше температуры печи в момент нагрева. Крайние опоки, а именно их части расположенные рядом со спиралями, постоянно воспринимают изменения температуры.  ЦИТАТА :" Количество, расположение спиралей нагрева в камере печи, расчет их мощности и д.р. позволяет достичь более равномерного прогрева литейных опок находящихся в камере во время обжига. Это немаловажно при использовании высоких опок, а также большого их количества."   

 Бред! Нет нижней основной спирали - чем обогревается нижняя часть опок? Боковые спирали сколько не поставь( хоть на дверь)эффективность имеют только в верхней части своего расположения ( поскольку горячий воздух стремится вверх) и при слабой термоизоляции данной печи о нормальном распределении температур не может быть и речи, низ – холодный –верх горячий -стенки из-за потерь постоянно охлаждаются и заставляют включатся нагреватели которые при каждом включении по инерции повышают температуру выше заданной а при выключении температура понижается. И всё повторяется - где стабильность?  Только нормальная термоизоляция может это погасить. Для любых размеров опок температура должна быть одинаковой.

 ЦИТАТА : "Конструкция корпуса печи и материал, из которого он изготовлен, горячие зоны корпуса (например, дверная рамка) должны быть выполнены из жаропрочных материалов и также обеспечивать длительный срок эксплуатации.



Писал человек далёкий от техники!!!!!!!!!!!!!!  В технике известен только несколько марок жаропрочных сталей.Это стали с высоким уровнем легирующих элементов как хром, никель, молибден и пр. Конкретно это  нержавеющая сталь 20Х23Н18 .Все корпуса изделий типа печь выполняются из легко деформированных сталей –Ст0,8, Ст-3, разработанных именно для таких операций как гибка ,сварка с последующей покраской различными эмалями обеспечивающие сохранность их от факторов внешней коррозии, а сохранность от воздействия температуры- только достаточная термоизоляция печей. Покажите мне, хоть одну печь, вышедшею из строя из-за износа корпуса. Я видел много старых корпусов с давно поменявшейся начинкой внутри.   

 ЦИТАТА :Размер, конструкция и расположение вентиляционного отверстия печи должно быть рассчитано и обеспечивать отвод газов во время обжига, при этом, не давая остывать литейным формам (опокам).



По законам гидравлики вентиляционное отверстие для любого замкнутого помещения - резонно расположить в верхней точки этого помещения и по центу- именно туда устремятся все летучие соединения,  за счёт разности давления на уровнях -каким образом они обойдут лит формы двигаясь снизу вверх или подобно броумовскому движению молекул они хаотически метаются по камере печи?

Из паспорта печи Рундист: "Категорически запрещается закрывать вентиляционное отверстие в верхней крышки печи, или уменьшать его проходное сечение! Это приводит к перегоранию нагревателей и лишению потребителя гарантии."  Почему? Ведь производитель уверяет, что нагреватели защищены от различных паров. Кроме этого от превышения температуры их защищает терморегулятор. Как проводить отжиг при открытом вентиляционном канале? Ещё увеличим теплопотери печи? Печь должна быть оборудована заслонкой, позволяющей пропускать пары от воска и влаги на начальных стадиях процесса, и перекрывать вент. канал на последующих этапах.


ЦИТАТА :Только при соблюдении всех этих параметров, можно рекомендовать короткие циклы обжига 4- 6 часов для малых и средних диаметров опок без опасения растрескивания формомассы в опоках.  Растрескивание смеси в опоках происходит по совершенно другим причинам- это либо в результат не удалённой влаги, либо быстро удалённой, либо это вызвано вырывающими от воска газами оставленными в форме.


 На Рис 3 показана принципиальная конструкция муфельной печи типа ПМ-1 – ПМ-3, освоенной в производстве ЧП «ВТК»

 

Камера печи изготовлена из жестких, огнеупорных, высокотемпературных плит (1) LYTX-534B , которые изготавливаются из керамического волокна с использованием органических и неорганических связующих. Плиты представляют собой прочный, жёсткий, хорошо обрабатывающийся механическим способом, обладающий высокой упругостью, имеющий большой диапазон рабочих температур и толщин, технологичный изоляционный материал.

Основные технические характеристики              

Ед,измерения

                 LYTX-534B

 Температура применения:                                       град С                               1427


максимальная:                                                             1300                             


рабочая                                                 

Плотность
                                                                      кг/м3                                300

Коэффициент теплопроводности при:                  Вт/м*К

600 0С                                                                                                                        0,10

800 0С                                                                                                                        0,15

1000 0С                                                                                                                      0,17

Теплоемкость при температуре 1000 0С               Дж                                     1130

Предел прочности на сжатие/изгиб
                      кПа                                     >400/>600


Химический состав: 

Al2O3
                                                                              38-40

SiO2                                                                                43-45

ZrO2
                                                                                15-17


Плиты между собой стянуты монтажными винтами и проклеены с помощью специального графитового герметика   для высокотемпературных камер. В пазы плит уложены парные спиральные нагреватели 2 с резьбовым стержнем на конце. Стержни выведены через заднюю стенку и скреплены токопроводящими шинами, за  пределом термоизоляции печи. От рабочей камеры спирали защищены керамической облицовкой в виде плит 3 из шамотной керамики. Плиты легко извлекаются из корпуса за счёт пазов,  освобождая доступ к нагревательным элементам для их замены, в случае выхода из строя.К примеру, Печь ПМ-3, с камерой 250х250х500 мм- состоит из 6-ти независимых нагревательных элементов.Пазы в камере печи устроенны ввиде желоба , для удобства замены нагревателей.При замене нагревательный элемент приподнимается вверх и в сторону и без труда извлекается, отсоединив резьбовой контакт.Таким же образом на его место устанавливается новый. Данная конструкция сделала печь доступной в ремонте и обслуживании силами предприятия проводящим эксплуатацию.Материал нагревателей сплав хорошо зарекомендовавший себя в эксплуатации муфельных печей- фехраль сплав Х23Ю5Т по ГОСТ 10994-74.  Фехраль используется для нагревательных элементов с предельной рабочей температурой 1400 °C в промышленных и лабораторных печах. Спирали изготовленны из проволоки Ф3мм, что гарантирует их долговечность и устойчивость к скачкам напряжения в сети.Равномерное расспределение температуры гарантирует наличие нижнего нагревателя, защита нагревателей керамической облицовкой и серьёзная термоизоляция камеры муфеля. Первый слой одеяло LYTX-512 толщиной 25мм, два слоя базальтовой термоизоляции каждый по 50мм, слой базальтовой изоляции 25 мм с теплоотражающим экраном из аллюминевой фольги. Данная термозащита делает возможной применения печей ПМ до температур 1250 С, при соответствующей модернизации системы контроля температуры. Муфельные печи ПМ выпускаются с двумя системами открывания двери. ПМ-1 и ПМ-2 имеют обычное открывание двери, рассположенной на двух петлях , в сторону поворотом относитьльно оси петель. Для печи печи ПМ-3, предусмотренна система,при которой плоскость двери движенся паралельно передней стенки печи. Этим обеспечивается не только надёжное запирание камеры, но и удобный доступ к ней для работающего персоонала.




Дверь расположена на отдельном  кронштейне  совершающем движение вокруг петель. Система рычагов сохраняет параллельность двери к камере при её открывании. Полностью открытая дверь обеспечивает свободный доступ оператора к проёму камеры для загрузки и выгрузки изделий. Все печи типа ПМ оснащены патрубком для подключения к системе вытяжной вентиляции с целью отвода газов, паров в различных производственных процессах. Патрубок оснащён регулируемой заслонкой. При необходимости можно проводить процессы как при открытом ,  так и при закрытом положении заслонки. Выход патрубка за пределами корпуса печи защищён термоизоляцией. 

        

В качестве управляющего элемента печи используется измеритель-регулятор температуры программируемый ТРП09-ТП. Прибор обладает следующими характеристиками:

- можно установить до 5-ти программ по термообработке;


- на каждом шаге программы устанавливается: рабочая температура, время нарастания и время удержания заданной температуры;

- начало выполнение программы можно выполнить с любого шага;


- имеется отдельно индикатор на температуру и индикатор на шаг программы;

- прибор имеет две отдельные группы параметров для работы: параметры для оператора технологического процесса и параметры для наладчика прибора на печь;


- в приборе есть 2 режима работы: позиционный закон регулирования и ПИД (Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования);

- в приборе имеется функцию автоматической настройки ПИД параметров;


- прибор имеет модификацию с  интерфейсом  RS485, который позволяет соединить прибор через адаптер с персональным компьютером через СОМ порт.

Данная конструкция муфельных печей позволяет использовать их в различных областях промышленности:

- в процессах вакуумного и центробежного литья;


- для термической обработки металлов;

- для обжига керамических изделий;


- для анализа в различных лабораториях; 

- для плавки металлов;

- в стекольной промышленности и т.д.


В последнее время востребованными становятся муфельные печи с более крупными  по объёму камерами.

Предлагаем Вашему вниманию рассмотреть конструкцию печей с вращением камеры – ПК-1 и ПК-2 производимых компанией «ВТК». На рис 4



показана в разрезе камера печи ПК-1.

Электропечь сопротивления карусельная для отжига (далее именуемая «электропечь») предназначена  проведения операции выплавки воска и отжига опок в процессах вакуумного и центробежного литья по выплавляемым моделям. На печи установлен программатор, который позволяет проводить полный цикл подготовки к литью без участия оператора. Электропечь состоит из сварного корпуса 1, в котором расположена камера из жаростойкой стали 2, и подвешена дверца печи 3,запорающая камеру керамической накладкой. По периметру дверцы установлен теплоизоляционный уплотнитель в форме жгута. Дверца имеет систему параллельного открывания 11в форме поворотной полки. Запирание дверцы происходит с помощью кронштейна 9.



Внутри камеры располагается чугунный поддон 5 для опок, круглой формы , (в ПК-2 имеется два поддона расположенных на одной оси друг над другом).

К оси  поддона , за счёт муфты, подключен мотор-редуктор 6 привода поддона, закреплённый к корпусу печи 1. Вокруг камеры установлены три керамических плиты 7, в пазах которых расположены спиральные нагревательные элементы. Расстояние между камерой печи и кожухом заполнено теплоизоляцией.



 Печь оборудована патрубком с заслонкой 8 для подключения её к системе вытяжной вентиляции. Нижняя часть камеры выполнена в виде воронки ( рис.2) с выходным отверстием и соединена трубопроводом 12 со съёмной ёмкостью для сбора воска10. На трубопроводе установлен пластинчатый нагреватель14, для подогрева стекающего в ёмкость воска 10.

Материал камеры жаропрочная сталь 20Х23Н18 – это обеспечивает её долговечность. Нагревательные элементы расположены в пазах плит выполненных из материала LYTX-534B. Три плиты расположены симметрично вокруг камеры, обеспечивая равномерный нагрев. Поддон для опок изготовлен из чугуна методом литья, он прекрасно удерживает тепло в нижней части камеры. Это, не мало важно, поскольку конструкция камеры не предусматривает расположенный внизу нагреватель. Равномерному распределению температуры в камере способствует постоянное круговое вращение опок совместно с поддоном. В результате этого в печи постоянно происходит смешивание воздушных потоков (конвекция). Распределение температуры в печах такого типа гораздо равномернее, чем в обычных муфельных, это способствует более качественному проведению процесса обжига при литье по выплавляемым моделям



 Применения сварного поддона из нержавейки (как в печах турецкого производства)  нежелательно, так как он не обладает свойствами поддона и чугуна. Кроме этого, он подвержен постепенному выгоранию и деформации.


Надеемся, что предоставленная Вам информация, поможет более точно подобрать оборудования для создания и развития вашего производства. Удачи Вам господа!  С Ув. Директор компании «ВТК» Бутузов Ю.Э.


Р.S. Реакция ф."Рундист" на статью незамедлительно появилась на их сайте:  http://www.rundist.com/product...