Классификация, характеристики, достоинства и недостатки печей для термической обработки

Главное отличие большинства печей для термической обработки металла заключается в том, что металл загружается и выгружается из рабочего пространства при высокой температуре. Кроме того печи для закалки, отжига и отпуска стали обладают повышенной ударопрочностью и повышенной защитой нагревателей. Конструктивно печи могут быть выполнены как в традиционном камерном исполнении, так и в реализации с выкатным подом.

К достоинствам печей для термической обработки металла в традиционном исполнении можно отнести невысокую цену, а к недостаткам – некоторые неудобства при загрузке и выгрузке металла из рабочей зоны. Необходимо также отметить, что при достаточно больших объемах печей для отпуска, закалки и отжига осуществить загрузку металла практически невозможно. Поэтому камерные печи без выкатного пода проектируют и изготавливают малых размеров и для термообработки (нагрева) заготовок в малом количестве и сравнительно небольшого веса. Загрузку и выгрузку производят обычно вручную при малом весе заготовок (до ~ 20…30 кг) или специальной загрузочной машины при большом весе заготовок.

От этих недостатков избавлены закалочные электропечи для термообработки металла с выкатным подом, исходя из чего, размеры рабочего пространства электропечи могут быть практически неограниченны.

Классификация электрических печей

Электрические печи сопротивления являются наиболее распространенным видом электрических печей. Они применяются для нагрева различных изделий и плавки металлов и сплавов.

Существует несколько классификаций промышленных электрических печей по различным параметрам. Одна из классификаций приведена ниже.

Электрические печи сопротивления можно классифицировать:

1) по назначению:

• плавильные;

• нагревательные;

• термические;

• обжиговые;

• сушильные;

2) по типу термически обрабатываемого материала:

• на печи для термической обработки металла;

• печи для обжига керамики и фарфора;

• печи для спекания, изгибания, закалки стекла;

• печи для прокалки опок и другие;

3) по виду использования электроэнергии:

• печи сопротивления;

• индукционные;

• дуговые;

• контактные;

• электронные;

• инфракрасные;

4) по атмосфере в рабочем пространстве печи:

• на печи с окислительной (воздушной) атмосферой;

• на печи с контролируемой средой;

• и вакуумные печи;

5) по конструктивному исполнению:

• плавильные;

• на камерные;

• камерные с выдвижным подом;

• шахтные;

• колпаковые;

• конвейерные и другие;

6) по типу нагревательной камеры:

• камерные печи;

• щелевые;

• проходные;

• тигельные;

7) по типу загрузки:

• горизонтальные;

• вертикальные;

8) по рабочей температуре:

• на низкотемпературные (до 350°C);

• среднетемпературные (до 1000°C);

• высокотемпературные (до 1600°C);

• на более высокие температуры изготавливаются вакуумные электрические печи или электрические печи с контролируемыми атмосферами;

9) по способу терморегулирования:

• ручное управление;

• аналоговые или цифровые терморегуляторы;

• микропроцессорные программаторы нагрева/охлаждения;

10) по роду работы:

• на печи периодического действия;

• на печи непрерывного действия;

11) по циркуляции газовой среды в нагревательной камере:

• с естественной циркуляцией;

• с принудительной циркуляцией;

12) по способу подачи нагреваемых деталей:

• рольганговые;

• конвейерные,

• карусельные (с вращающимся подом);

• барабанные;

• толкательные;

• с шагающим подом;

• с пульсирующим подом;

13) по способу термоизоляции:

• с однослойной или многослойной футеровкой (шамотом, диатомитом, волокнистыми материалами, жаростойким бетоном);

• с жидкостным охлаждением поверхностей.

Камерные печи конструктивно подразделяются на:

• горизонтальные (с распашной или подъёмной дверью);

• вертикальные (садочные и непрерывного действия);

• муфельные;

• с выдвижным подом;

• со сменными подами;

• с вращающимся подом;

• щелевые;

• колпаковые (одностопные и многостопные);

• нагревательные колодцы;

• шахтные печи;

• ямные.

Проходные печи конструктивно подразделяются на:

• методические (двухзонные, трёхзонные, с боковой/торцевой выдачей);

• полуметодические;

• кольцевые.

Из этого перечня видов и конструкций нагревательных печей видно их большое разнообразие, поэтому конкретный выбор типа печи должен проводится с возможно более полным учетом особенностей процесса и возможностей оборудования.

Электрические печи сопротивления, как правило, можно охарактеризовать установленной мощностью, мощностью холостого хода, размерами рабочего пространства, рабочей температурой, производительностью, разновидностью печной атмосферы.

Установленная мощность печи – общая мощность, которую способны выделить все нагреватели электропечи (при расчетном напряжении сети) с учетом мощности электродвигателей всех печных устройств.

Потребляемая мощность всегда меньше установленной и зависит от коэффициента использования печи (старение нагревателей и футеровки).

Мощность холостого хода печи – мощность, забираемая печью в установившемся тепловом режиме при рабочей температуре, без учета мощности нагрева садки и мощности печных механизмов.

Размер рабочей камеры – теоретический (без зазоров) максимальный геометрический размер рабочего пространства печи, который может быть загружен термообрабатываемыми заготовками.

Рабочая температура – температура, которая может быть получена в рабочем пространстве печи при обеспечении достаточного срока службы печного агрегата.

Производительность – количество обрабатываемого материала в единицу времени.

В электрических печах периодического действия изделия загружаются в рабочее пространство через загрузочные отверстия и находятся в нем, как правило, без движения в течение всего технологического процесса.

В электрических печах непрерывного действия обрабатываемые изделия с помощью транспортной системы передвигаются от загрузочного отверстия печи к разгрузочному, разогреваясь до необходимой температуры и претерпевая требуемые по технологическому процессу фазовые превращения.

Печи непрерывного действия по сравнению с печами периодического действия имеют значительно большую производительность; их сравнительно просто комплектовать в поточные и автоматические линии.