Високотемпературни пещи: видове, характеристики, приложения

Високотемпературната обработка на материалите е една от ключовите операции в много отрасли, където топлинното въздействие е един от основните фактори технологични процеси. Условията, при които се извършва тази процедура, могат да се различават, което води и до различия в характеристиките на използваното оборудване. Като цяло индустриалните високотемпературни пещи са сегмент от съоръжения, които се използват за интензивна топлинна обработка.

Класификация на оборудването според принципа на производство на топлина

Понастоящем не съществува универсален метод за генериране на топлинна енергия, който да е еднакво подходящ за различни условия на работа. Въпреки това е възможно да се определи тясна група от следните типове най-популярни пещи, използвани за задачи по високотемпературно отопление:

• Гориво. Традиционен начин за генериране на топлина от химическа енергия чрез изгаряне на твърди, газообразни или течни горива.
• Електрически. Широка гама от устройства, които са удобни и безопасни за използване. В категорията на високотемпературните електрически пещи има и по-модерни индукционни пещи и модели с електрическа дъга. Общият недостатък на тези пещи е високата цена на електроенергията, която се изразходва в големи количества.
• Автогенни. Този тип пещи работят чрез реакциите на горене и окисление на елементите, съдържащи се в обработваните детайли. Например разтопено желязо се обдухва с кислород, а въглеродът се окислява с естествената топлина, която се генерира в процеса. Очевидно е, че използването на автогенни пещи е икономически изгодно, тъй като на практика не са необходими допълнителни горивни елементи, но не всички производствени съоръжения рутинно предвиждат процеси с окисляване и изгаряне. Това обикновено се случва в областта на металургичната обработка на метали и сплави.

Камерни пещи

Това е един от най-рентабилните процеси на автогенно изгаряне най-често срещаните дизайни високотемпературният модул, който е предназначен за осигуряване на топлинен ефект с бързо нагряване до необходимото ниво. За да се поддържа равномерно разпределение топлинна енергия Освен това в производствените процеси се използват специални газообразни и окислителни среди. Максималната скорост на нагряване на тези високотемпературни камерни пещи може да достигне 1800 °C за стандартните камерни пещи в стоманодобивната промишленост. Източникът на енергия обикновено е електроенергия - мощността варира средно от 0,5 до 3,5 kW.

Тръбни пещи

Разнообразие от модели високотемпературни пещи с насочена топлинна мощност. Дизайнът включва отоплителни и сплит модули с въртяща се механика, която позволява различни ъгли на работа в зависимост от текущите изисквания. Някои модели високотемпературни тръбни пещи са оборудвани с кварцов реактор с газонепроницаеми глави. Това конструктивно решение осигурява ефекта на двойно изгаряне на газовете, което също така свежда до минимум първоначалното влагане на гориво. Секционните модули за отопление и изолация с температура до 1200 °C обикновено се използват като излъчватели на топлина.

Особености на муфелните пещи

За агресивните условия на околната среда, които често възникват при обработката на промишлени суровини, могат да се използват различни видове муфелни пещи. Те могат да се използват, когато конструкцията е пряко изложена на газове, прах, пара, вода или други производствени отпадъци. Проблемите с изолацията се решават чрез специални топлоустойчиви материали. За високотемпературните пещи, които работят в температурния диапазон от 1150 °C до 1300 °C, се използват керамични елементи, които не само предпазват пещта от външни влияния, но и допринасят за равномерното разпределение на топлината навън. Пещта може да бъде проектирана със специални поддържащи тръби, чрез които топлината се излъчва в определени зони и на кратки интервали.

Пещи за топене

Обикновено това са устройства с малка нагревателна камера, предназначени за компактни детайли. Материалите, които се обработват в тези пещи, са цветни метали, които изискват специални условия на термична обработка. Съществуват и специални серии модели за лабораторни приложения с улей за леене с точно дозиране на стопилката. Средните стойности на нагряване на този тип пещи варират от 1000 °C до 1500 °C и могат да се регулират прецизно. Тази гама включва и някои версии на стрелкови установки.

Основни характеристики на пещите

Дори в рамките на един тип високотемпературна промишлена пещ работните параметри могат да варират в широки граници. Средните стойности, които често се използват от големите производствени предприятия, могат да бъдат представени по следния начин:

Организация на работния процес

Монтажът се извършва чрез стационарна система, като понякога се изисква основен слой от топлоустойчива циментова замазка. Пещта е оборудвана с необходимата комунална и технологична техника инструментална екипировка за Подаване на детайлите. Някои от инженерните компоненти са включени в основното оборудване. Например охладителната система често се реализира с вентилатор. Високотемпературните готварски печки с водно охлаждане се оборудват с циркулационна помпа с подходящ капацитет, която е интегрирана в местната водоснабдителна система. Днес почти всички промишлени отоплителни системи се управляват от програматори със сензори и контролери за работните параметри. Термостатите могат да бъдат интегрирани в централните системи за управление на предприятието, което дава възможност за цялостно наблюдение на работата на оборудването в цялостния контекст на производствения процес, като се вземат предвид характеристиките на паралелните етапи на процеса.

Заключение

Основните области на приложение са в металургията и в някои клонове на химическата и хранително-вкусовата промишленост. Но дори и в тези видове инсталации процесите на термична обработка не са хомогенни. С усложняването на операциите по обработката се променя и подходът към управлението на топлината. По-високи изисквания се поставят и към конструкцията на високотемпературните пещи. Материали за такова оборудване вече се предлага не само от инструментална стомана, но и от термоустойчива керамика, което прави конструкциите по-леки и по-практични за поддръжка. Подходът към управлението на пещите също се променя. Внедряването на същата автоматизация с програмируеми модули повишава ефективността на управлението на работния процес и същевременно увеличава експлоатационния живот на машините и намалява разходите за енергия чрез балансирано управление.