Лабораторные печи — виды и назначение

Производители

Рынок сталеплавильной электродуговой техники завален предложениями о поддельных, кустарных моделях по низкой цене. Поэтому планируя покупку, найдите в интернете сайт производителей подобной техники и закажите печи напрямую или через официальных дилеров. Покупая агрегаты у непроверенного продавца, вы рискуете приобрести некачественную и недолговечную конструкцию, пускай и за небольшие деньги.

Приведем краткий список компаний производителей электродуговых печей:

Группа компаний «Thermal Technology» производит разнообразные по конструкции и мощности сталеплавильные агрегаты для лабораторных исследований и металлургической промышленности. Высокотемпературные печи могут проводить плавку в вакууме или при атмосферном давлении. Во всех случаях проводится тщательный контроль состояния воздуха в камере с расплавом. Технику используют не только в сталеплавильной отрасли, она успешно работает при выращивании монокристаллов и для получения оптоволокна.
Российский производитель, компания «Оптим Толедо» выпускает электрические сталеплавильные печи для промышленных установок под маркировкой «ДППТ» и «ЭШП». Модели «ДППТ» — одни из самых мощных промышленных сталеплавийных электродуговых печей. В них собран весь запас конструкторов и эксплуатационников при проведении разработки проекта для плавильных устройств, работающих на переменном электрическом токе. Мощные преобразователи постоянного тока работают для обслуживания печей, модели ДСП.
Дуговая сталеплавильная печь от Тайваньской компании «LEGNUM» — популярная марка производителей на российском рынке. Тиристорные электрические плавильные печи работают не только с металлами. Простота и надежность конструкции позволяет выполнять устройства в 2 вариантах. Они могут поставляться с гидравлической модификацией или редукторной. Отлично подходят для малого и среднего сталеплавийного предприятия с 3уровнем производительности свыше 2000 тонн в течение года.
С 1989 года на российском рынке успешно работает научно – техническая компания «ЭКТА», специализирующаяся на выпуске термического промышленного оборудования. Научные методы, используемые при разработке и проектировании печей позволяют компании конкурировать с зарубежными производителями, особенно по соотношению цены и качества продукции. Дуговые печи переменного и постоянного тока могут использоваться для производства сплавов алюминия и других металлов.
Печи от китайской компании «Чжэнчжоу Ланьшо промышленная печь» обеспечивают быструю плавку при пониженной себестоимости работы агрегата. Минимальные габариты при большом объеме загрузки, отличные показатели по теплоотводящим характеристикам и минимальный уровень загрязнения окружающей среды при полной загрузке и плавления шихты – это не полный список достоинств этой техники. Модели «KGPS 200кВт» применяются для производства нержавейки, чугуна, всех видов легированных, жаропрочных и конструкционных сталей. Можно использовать для получения цветных и драгоценных металлов.

Цены указывать нет смысла, они очень быстро меняются. Поэтому, советуем обратиться к производителям напрямую и узнать стоимость на интересующую вас технику.

Устройство

Дуговая печь с подовым электродом или другой конструкции имеют единый принцип устройства таких агрегатов:

графитированные электроды для электродуговых печей – 3 шт. их устанавливают в специальные держатели, к которым подключены кабели подводящие электроэнергию;
корпус печи выполняется цилиндрической формы. Нижняя часть выполнена в виде сферы, в нее укладывается шихта. В пространстве между электродами, после подачи нагрузки, возникает дуга, и плавильный материал постепенно расплавляется и доводится до жидкого состояния. Внутренняя часть пода выкладывается из огнеупорного материала, способного выдерживать длительное воздействие высоких температур;
наружная часть закрывается при помощи стального корпуса, в плоскостях которого закреплена управляющая автоматика с множеством датчиков и термопар. Модели печей могут дополнительно оснащаться системой водяного охлаждения;
для слива расплава изготовлен специальный желоб;
на лицевой стороне выполнены несколько полостей с дверками для контроля над ходом плавки, забора проб для химического анализа готовности и качества стали;
в корпусе делается несколько полостей для удаления шлаков и добавления легирующих добавок и внесения корректировки в состав стали.

Для нормальной работы потребуется оснастить конструкцию высоковольтным понижающим трансформатором, подключенным к линии ЛЭП, ковшами для слива готовой стали и кранами для загрузки шихты и других добавок. Для обеспечения работы агрегатов устанавливается предохранительная арматура и система аварийного отключения питания, а также блок автоматического управления работой печи.

Такое общее устройство имеет дуговая плавильная печь. Но конструкция может изменяться при разных вариантах печей.

На рисунке указана общая схема электродуговой печи.

Размер электродуговой печи может повлиять на выбор мощности трансформатора, габариты электродов и толщину стен, но общий принцип конструкции остается неизменным.

Размеры электродов подбираются согласно данным установочных документов.

Какие стали можно получить в дуговых печах?

На вопрос, какие стали можно получить в дуговых печах, опытный металлург, не задумываясь, ответит – всевозможные и даже чугун. Даже в сетевых играх «space engineers» и «immersive engineering» вы найдете способы постройки таких печей и производства различных сплавов и сталей. Электродуговые конструкции используются для производства в промышленных и лабораторных или домашних масштабах:

конструкционной или легированной стали с различными уровнями содержания углерода и легирующих добавок;
тугоплавких сплавов;
расплава золота, серебра и других металлов в небольших количествах для ювелирной или домашней мастерской;
изготовление всех марок чугуна и для переплавки его в легированную сталь;
высокотемпературные стали используются для выращивания монокристаллов, плавки оптического стекла и волокон.

Изготовление печи

Если нет возможности купить печь для термической обработки металлов, ее можно собрать самостоятельно. Для этого нужно подготовить инструменты, расходные материалы.

Инструменты и материалы

Выбор расходных материалов, инструментов зависит от типа будущей печи. Примерный набор:

Листовой металл.
Шамотные кирпичи.
Металлические профиля, уголки.
Нагревательные элементы.
Жаростойкий герметик.
Петли, огнестойкое стекло.
Термометр, провода, механизм для регулировки температурного режима.
Сварочный аппарат.
Болгарка с дисками по металлу, камню.
Электродрель со сверлами.
Щетка по металлу.
Антикоррозийный состав.
Кельма, шпатель, кладочный огнеупорный состав (можно использовать глину).

Дополнительно понадобится спецодежда, защитные очки, респиратор.

Подготовительные работы

Прежде чем начинать сборку печи нужно выполнить подготовку:

Сделать надежное, ровное основание. Лучше, если оно будет изготовлено из бетона или блоков газобетона.
На металлические листы, уголки, швеллера нанести разметку, обрезать их по требуемым размерам.

Шамотный кирпич (Фото: Instagram / terrakot45)

Для закалки

Сборка печи для закалки металла:

Из досок сколотить опалубку цилиндрической формы.
Залить ее глиной, которую нужно предварительно замочить на 3 дня в воде.
Подготовить на опалубке выступы, в которых будет закреплена нагревательная спираль.
В месте, где нагревающая проволока будет выходить наружу, закрепить керамическую втулку.
Подключить проволоку к трансформатору с регулятором напряжения, опробовать печь.

Для ковки

Для ковки металла нет смысла собирать сложную электрическую печку. Можно сделать классический газовый горн:

Из шамотного кирпича собрать корпус рабочей камеры. В верхней части оставить небольшое отверстие под закрепление горелки.
Кирпичи соединить на жаропрочный герметик.
Из металлических уголков сварить корпус для ручного горна.

Останется сделать дверцу, подвести горелку.

Самодельный газовый горн (Фото: Instagram / kovka.mebel.sochi)

Для плавки

Для плавки металлов можно собрать такую же печь, как для закалки

Важно установить больше рядов нагревательной проволоки, мощный трансформатор с возможностью регулировки напряжения

Как правильно выбрать?

В этом вопросе обязательно обратите внимание на несколько факторов, указанных в таблице

Характеристика
Краткое описание
Цена
Если планируется покупка муфельной конструкции обязательно помним о ее высокой цене. Не рекомендуем смотреть на дешевую, даже акционную распродажу. Стоит понимать, из чего складывается высокая цена таких приборов:
объема отсека для укладки глиняных изделий, в зависимости от их габаритов;
требуемой мощности;
толщины металла. Этот фактор особенно влияет при частом использовании печи. Тонкий металл быстро разрушается. Если делаем самоделку из старой бочки – ее хватит на несколько обжигов. Но цена старой бочки, купленной в скупке металла, позволит приобрести несколько десятков таких «заготовок» и сделать новые печи.

Мощность
Не рекомендуем покупать мощный аппарат с большим отсеком для заготовок, если планируется производство глиняных свистулек.
Для такой работы лучше сделать или купить маленькую, маломощную конструкцию. Формула расчета необходимой производительности прибора приведена выше.

Тип загрузки изделий
Верхняя загрузка на печах уменьшает окончательную стоимость прибора, но качество обжига остается на уровне

И контролировать процесс обжига становится легче.
Но закладывать глиняную продукцию потребуется очень осторожно. Боковая загрузка облегчает укладывание деталей и позволит разместить их на оптимальном расстоянии, но такая печь тяжелая и больших габаритов

Самая дорогая и производительная – колпаковая печь.

Важно! Цена на печи для обжига керамики – основной критерий выбора и определения возможной подделки. Профессионалы отдают за такую конструкцию 100000 р, для кустарного производства и верхней загрузки, стоимость составит до 35000 р.

Обзор моделей

Модель	Характеристики. Габариты в мм (Ш., Г, В)	Цена в рублях
Печь «Боссерт Технолоджи ПМ-1700 п»	Габариты камеры для изделий из глины – 230/495/150. Наружный размер – 550/625/360. Модель оснащена многоступенчатым терморегулятором. Рабочая температура – 11500, мощность 2,4кВта, работает от переменного тока 220 В. Масса – 26 кг.	48000
«РОСмуфель 18/1100/3кВт/220Вт»	Габариты – 410/390/500. Работает от сети переменного тока в 220 В. Объем рабочей камеры – 80 л. Рабочая температура – до 11000. 3 программный выносной или стационарный блок управления. Мощность – 6 кВт. Тэны открытого типа.	105000
Печь «Мастер 45»	Объем камеры 216 л. Нагревательные элементы из сплавов «Суперфехраль» и «Еврофехраль» 3-х программная система управления с многоканальным терморегулятором. Корпус из нержавеющей стали. Рабочая температура – до 13000. Внутренняя отделка выполнена из легкого огнеупорного материала.	Цена договорная, зависит от уровня автоматики, материала отделки внутреннего слоя
«ARIES.11.M.00»	Автоматика поддерживает 10 циклов работы с 4 режимами нагрева керамики. Мощность 24 кВта. Масса 30 кг. Габариты печи – 410/560/650. Рабочая температура – 11000.	123000
«Мастер 45 АГНИ»	Вертикальная загрузка. Рабочая температура – 12500. Объем камеры – 45 л. Мощность 3,2 кВта. Вес – 85 кг.	От 109000

Что представляет собой муфельная печь

Муфельные печи — это оборудование для нагрева различных материалов — керамики, золото, серебра, платины, химических веществ. По своей особенности широкого спектра и применяются практически везде.

Электрическая муфельная печь применяется для термической обработки материалов на многих производствах в основном химических лабораториях и научных институтах. Муфель в ней используется в основном керамический.

В технически устаревших печах сфера применения муфельных печей ограничивается температурным максимумом – 1150 градусов. Это объясняется расположением нагревательных элементов за керамическим муфелем, что не позволяет применить данные агрегаты при температуре рабочего пространства свыше 1150 градусов.

Это происходит из-за необходимости увеличения температуры на нагревательных элементах, выше возможного уровня их использования.

Для снижения перехода температур между температурой внутри муфеля и нагревателя, муфель изготавливается из керамики.

Принцип работы отличается еще и большим расходом электроэнергии, поскольку массивный муфель разогревается не быстро. Этим объясняется использование некоторыми производителями муфелей из волокнистых материалов. В такой печи нагревательные элементы находятся внутри.

Принцип работы устройства – устранение прямого излучения нагревателей на материал, поддающийся термообработке.

Однако у волокнистого муфеля есть серьезный недостаток: волокно неустойчиво к газовыделению, что происходит особенно активно при обжиге керамики, обработке металлов. Выделение солей и выгорание масла разрушают волокно.

Муфельная печь с выносным блоком управления нагрева являются новой веткой в развитии электрических печей сопротивления.

Рабочая камера сделана из высокотемпературного и прочного термоизоляционного материала.

Нагреватели расположены в пазах электропечи, что облегчает их замену и препятствует их замыканию при соприкосновении с садкой.

Она может использоваться при стандартной температуре от 50 до 1250 градусов, но может быть изготовлена и до 1600 градусов.

Муфельные печи используются по своему прямому назначению для обжига, закалки металлов и стали при высоких температурах, разнообразных лабораторных исследованиях.

На сегодня существует большое разнообразие данного вида печей, но каждая из них может применяться для отдельных вариантов обработки и закаливания материала, а именно:

получение и создания особенных ювелирных изделий из серебра и золота;
применяя высокие температуры, для переплавки драгоценных металлов и изделий с наличием повреждений;
создание более прочной структуры и обжига изделий на основе керамики;
формирование необходимого изделия и выплавки на основе воска;
закалка металлических изделий, производство форм для литья металлов.

Устройство

Независимо от того, делаете ли вы печь для керамики из бочки или используете промышленный вариант, каждая конструкция выполняется из нескольких, основных частей:

Наружный корпус агрегата может изготавливаться из нержавеющей стали или старого холодильника. Его главная задача – создание силового каркаса вокруг внутренней топки и жарочного шкафа. Стальные конструкции не конкуренты кирпичным корпусам, которые прослужат долгое время. Для изготовления стального наружного корпуса используем сталь, толщина листа от 2 мм.
Внутреннего слоя теплоизоляции. Для этого используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, способный выдержать температуру нагрева свыше 2000. От теплоизоляционных качеств этого слоя зависит производительность аппарата и потери тепла.
Слой теплоизоляции между внутренним слоем и корпусом печи. Используют минеральную, базальтовую вату, перлит. Не рекомендуется использовать листовой асбест. При высокой температуре материал выделяет вредные для человека вещества.
Камеры для закладки глиняных изделий и нагревательных элементов. Для электропечей используются спирали из нихрома или воздушные Тэны. Эти устройства устанавливаются в пазы, которые выбраны в шамотном кирпиче. Нихромовая проволока – это оптимальный вариант для электропечей. Для газа устанавливаются газовые горелки.

Виды и назначение

По своему строению и функциональному назначению печи туннельного типа очень сильно различаются. Существуют громоздкие кирпичные конструкции для обжига кирпича, вращающиеся клинкерные цементные печи, выполненные в виде огромной металлической трубы.

Также есть компактные стальные печи для кондитерских и хлебобулочных изделий, мощные энергоемкие установки для термической обработки стали, а также небольшие агрегаты для керамических изделий и глиняной посуды.

Обжиг кирпича и цемента

Свое наибольшее применение нагревательные установки туннельного типа получили в производстве строительных материалов – кирпича и цемента. Клинкерная вращающаяся печь для производства цемента представляет собой огромные трубы, длиной до 230 метров, открытые с торцов и вращающиеся со скоростью 1 – 1.5 оборота в минуту. Печь устанавливается под небольшим наклоном к горизонту в 3 – 4 градуса. В таком устройстве выделяют 6 зон, таких как:

Сектор подсушки сырья (испаритель влаги).
Сектор нагрева.
Участок декарбонизации.
Участок спекания.
Зона экзотермии.
Зона охлаждения сырья.

Процесс спекания цемента протекает после загрузки в приподнятую часть сырья, а с нижней части подается топливо в виде смеси воздуха и горючего. Готовый продукт ссыпается в специальное холодильное устройство.

Туннельные печи для обжига кирпича представляют собой галерею с вагонеткой, ручной тележкой или конвейерной лентой. Стены и свод такого агрегата выложены из огнеупорного шамотного кирпича. Снизу или сверху поступает нагретый воздух, а в противоход ему происходит газо- и дымоудаление.

Количество подаваемого тепла и отводимого остывшего воздуха регулируется с помощью системы специальных шиберов или заслонок. Сырой кирпич сначала подогревается, потом происходит его обжиг, а затем охлаждение. Температура при обжиге кирпичных изделий внутри основной камеры установки может достигать 900 градусов Цельсия. После этого тележка с кирпичами отправляется в сушильную камеру, которая работает на выходящих их печи нагретых газах. Она конструктивно совмещена с печью.

Обжиг керамических изделий

Для изготовления изделий из керамики применяются устройства, похожие на кирпичные туннельные печи. Размер таких конструкций меньше, что обусловлено небольшими объемами выпуска керамической и глиняной продукции. Сам принцип функционирования таких печей многим повторяет процесс обжига и сушки кирпича.

В металлургической промышленности

В термической обработке сталей и сплавов туннельные печи применяют для отжига и нагревания металлических деталей перед другими процессами нанесения покрытий. Также в подобных агрегатах происходит закалка изоляторов для нужд электротехнического производства.

Производство хлебобулочных изделий

В хлебобулочном производстве применяют металлические туннельные печки, выполненные в форме вытянутого короба и снабженные конвейерной подачей выпекаемого продукта. Внутри такого агрегата находятся горелка, пароувлажнитель, конвейерная лента, система вытяжки, а также механизмы регулировки подачи тепла в разные отсеки печи.

Размеры их составляют от 10 до 25 метров, используются они на хлебозаводах, в домашних мини-пекарнях применять такие установки экономически невыгодно. Работают они на природном газу или электрической энергии, как наиболее безопасных для пищевой промышленности видах топлива. Гораздо реже применяются мазутные установки.

Выпечка кондитерских изделий

Кондитерские туннельные установки практически полностью аналогичны хлебобулочным печкам, с той разницей, что они обладают меньшими габаритами и более точными температурными режимами выпечки. В кондитерских изделиях используются различные кремы, что требует точной настройки температуры внутри печи, а также меньшего времени их обработки.