Водородные печи для отжига – это печи, в которых материал отжигается в атмосфере водорода. Получили широкое применение в разных сферах промышленности, применяются для разных технологических процессов. Для обеспечения этой потребности существует большое разнообразие оборудования.
Содержание:
- Принцип действия водородной печи
- Водородная печь – устройство
- Водородная печь - виды
- Водородная печь - преимущества
- Сферы использования
Во время отжига обрабатываемый материал нагревается до необходимой температуры в печи, а после медленно остужается до температуры комнаты. Отжиг в водороде имеет свои преимущества – повышение однородности материала, устранение окислов на его поверхности и прочее.
Принцип действия водородной печи
Принцип действия водородной печи
Водородные печи применяются для нагревания садки в атмосфере водорода. Все устройства, вне зависимости от разновидности, действуют по похожему принципу:
- Материал для обработки загружается в рабочую камеру, дверцы печи герметично закрываются.
- Рабочая камера продувается инертным газом для откачки воздуха. Запускается водород. Может применяться сухой водород или насыщенный водяными парами. Первый вариант хуже, так как при длительном восстановлении сухим водородом продукт может загрязниться углеродом и различными газами.
- Температура внутри камеры повышается до тех значений, которые необходимы для отжига обрабатываемого материала. Чтобы провести полный отжиг, температура должна быть выше на 30-50 градусов верхней критической точки. При неполном отжиге температура внутри камеры должна находиться в пределах между нижней и верхней критическими точками.
- Происходит изотермическая выдержка материала внутри камеры при установленной температуре.
- Температура внутри камеры постепенно снижается, что необходимо для равномерного остывания материала до комнатной температуры.
После отключения нагревательных приборов печь переходит в режим охлаждения. Рабочая камера продувается инертным газом для полного вытеснения водорода. После этого процесс термообработки подходит к концу.
Водородная печь - устройство
Водородная печь - устройство
Несмотря на то, что существует большое разнообразие видов водородных печей, их конструкцию можно представить по единой схеме. Выделяют следующие конструктивные элементы оборудования:
- рабочая камера, которая может иметь цилиндрическое или прямоугольное сечение;
- передвижная подставка;
- газовая система;
- система, предотвращающая взрывы;
- системы контроля, электропитания и охлаждения.
Все технологические процессы внутри камеры контролируются единым микропроцессором, который программируется логическим контроллером.
Водородная печь – виды
Водородная печь – виды
Водородные печи могут классифицироваться по действию. Они могут быть:
- С непрерывным действием. Устанавливается единая температура внутри рабочей камеры для всего технологического процесса. Материал загружается в печь, после чего непрерывно или периодически перемещается по всей ее длине до нагрева до заданной температуры. Затем выходит с другого конца печи. Такое оборудование применяется в промышленности.
- С периодическим действием. Внутрь помещаются материалы для отжига. Температура внутри меняется в зависимости от этапов технологического процесса. Используются в индивидуальном или мелком производстве.
Печи периодического действия также могут быть классифицированы по нескольким критериям. По типу исполнения они могут быть:
- Камерные. Бывают однокамерные и двухкамерные печи. Подходят для отжига небольшой партии материалов. Изделия остаются неподвижными по отношению к печи в течение всего периода нагрева.
- Колпаковые. Их конструкция включает два колпака – внутренний и наружный. Внутренний колпак изготовлен из огнеупорного материала, предотвращает окисление обрабатываемой продукции. На наружном колпаке находятся нагревательные элементы печи.
- Шахтные. Рабочее пространство печи продолговатое, вытянутое вверх, с прямоугольным или круглым сечением. Такие печи имеют высокую производительность, высокий КПД. Материал для обработки загружается в печь сверху, а после нагревания уже готовый продукт выводится снизу. Состоит из таких конструктивных элементов: кокошник, шахта, горна и фурма.
- Элеваторные. Конструктивно сходны с колпаковыми. Также состоят из двух колпаков – подъемного и нагревательного. В отличие от колпаковых печей, в элеваторных нагревательный колпак неподвижен, а стенд с материалами поднимается вверх к колпаку. После выполнения отжига стенд опускается в первоначальное положение, и изделия выгружаются.
В зависимости от температуры стенок технологической камеры бывают двух типов – с горячими и холодными стенками.
В первом случае температура стенок равна той, что имеется внутри камеры. Для печей такого типа применяется муфельная (реторная) камера с цилиндрическим или прямоугольным сечением. Изготавливается из жаростойкого материала, кварца или керамики. Такое оборудование может использоваться при температурах до 1100 градусов. Печи с холодными стенками могут применяться в температурном диапазоне 100-3000 градусов Цельсия.
Водородные печи - преимущества
Водородные печи - преимущества
Водородные печи обладают следующими преимуществами:
- Они предназначены для обработки деталей не только в водородной среде, но и в азоте, смеси газов.
- Применение водородных печей существенно сокращает стоимость термообработки, что обусловлено снижением энергопотребления до 30%.
- Оборудование безопасно при работе с водородом за счет применения автоматической системы управления.
- Отжиг осуществляется в бескислородной среде, происходит обезгаживание металла, удаление окислов с его поверхности. После отжига в водородной среде улучшаются свойства материала.
- Процент получения высококачественной продукции после применения водородной печи является достаточно большим.
- Водородные печи имеют высокую производительность, работают в автоматическом режиме, позволяют регулировать режимы нагрева.
Печи могут работать в различных температурных диапазонах, что зависит от разновидности оборудования. Максимально возможные температуры внутри рабочей камеры составляют 3000 градусов Цельсия.
Сферы использования
Водородная печь используется для термообработки материалов в водородной, азотной или газовой среде. Охлаждение продукции после нагрева также происходит сначала в водородной, а затем – в азотной среде.
Сферы использования
Печи подходят для обработки различные металлов (вольфрам, медь, никель и прочие), а также сплавов. Их используют для выплавки чугуна, железа и других материалов, для отжига известняка и так далее.
Оборудование применяется в цветной и черной металлургии, в машиностроении, авиакосмической отрасли, для изготовления мелкой электроники.