Лабораторные печи термическое оборудование для лабораторий и медицины

0
3759

Лабораторные электрические печи отличаются небольшим объемом рабочей камеры и равномерностью распределения температуры в её пространстве. По сути, такие печи – это электротермические установки, в которых тепло выделяется за счет протекания тока по проводнику с активным сопротивлением – электрические печи сопротивления (ЭПС).

Навигация:

  1. Муфельные лабораторные печи
  2. Электропечи лабораторные камерные
  3. Электропечи лабораторные трубчатые
  4. Электропечи плавильные раздаточные – тигельные
  5. Вакуумные лабораторные печи
  6. Назначение вакуумных печей

ЭПС наиболее применимы для нагрева различных материалов и термообработки стеклянных, фарфоровых, керамических, металлических изделий (нагрев, закалка, обжиг, нормализация), для обработки в окислительной среде, пайки и плавки металлов и чугуна, нагрева перед обработкой высоким давлением. Так же в электропечах проводятся процессы полимеризации и химико-термической обработки,.

Широкое применение ЭПС получили, благодаря их достоинствам:

  • нагрев до любой температуры ≤3000°С;
  • равномерный нагрев изделий, достигаемый распределением нагревательных элементов по сторонам печной камеры или принудительной циркуляцией атмосферной среды внутри печи;
  • автоматическое управления мощностью, необходимой для поддержания температурного режима в печи;
  • механизация и автоматизация печных процессов, а так же включение ЭПС в автоматические линии;
  • высокая герметизация, что позволяет осуществлять нагрев в вакууме, антиокислительной газовой среде или специфической атмосфере, необходимой для химико-термических процессов цементации, азотирования;
  • компактность и др.

Лабораторные электрические печи сопротивления являются печами нагревательными высокотемпературными, оснащаются устройствами для автоматического регулирования температурного режима.

Классифицируются ЭПС по следующим признакам:

  • по типу обрабатываемого материала (для термообработки металла, обжига керамики и фарфора, печи для спекания, изгибания, закалки стекла, печи для прокалки опок и др.)
  • по технологии назначения:
    • термические – разновидности термической и термохимической обработки металлов и прочих материалов (стекла, керамики, металлокерамики, пластмасс);
    • плавильные – плавление легкоплавких цветных металлов и тугоплавких металлов и сплавов, химически активных;
    • сушильные печи для сушки лакокрасочных покрытий, литейных форм, обмазок сварочных электродов, металлокерамических изделий, эмалей и т. п
  • по характеру протекания рабочего процесса:
    • периодические;
    • непрерывного действия;
  • По температурному режиму:
    • умеренные температуры: 100С-500С;
    • средние температуры: 400С-900С;
    • высокие температуры: 900С-1400С;
    • сверхвысокие температуры: 1400С-1650С (2000С) (на более высокие температуры изготавливаются вакуумные электропечи или электропечи с контролируемыми атмосферами)
  • По конструктивному исполнению:
    • Камерные (камерные с выдвижным подом);
    • трубчатые;
    • Вертикальной загрузки (тигельные, шахтные, горшковые);
    • Колпаковые (с отделением от пода);
    • Горизонтальной загрузки (муфельные, простые).
  • По принципу действия:
    • косвенного действия (тепло выделяется в нагревательных элементах)
    • прямого действия (тепло выделяется в нагреваемом изделии).
  • по атмосфере в рабочем пространстве печи:
    • воздушные – нагрев в окислительной воздушной среде (общее назначение);
    • газонаполненные – нагрев в защитной газовой среде (нейтральные газы, восстановительные, азотирующие и др.);
    • вакуумные – нагрев в вакууме.

В основном в ЭПС применяется нагрев косвенного действия. Тепло передается элементам рабочей зоны печи от электрических нагревательных элементов, благодаря инфракрасному излучению и теплопроводности материалов, распределяется конвекцией.

Печь состоит из металлического кожуха, внутри которого находится теплоизоляционный слой и огнеупорная кладка футеровки, по стенкам которой располагаются нагревательные элементы. Это сооружение покоится на жароупорной подовой плите, образуя рабочую камеру печи. Все элементы печи внутри рабочей камеры изготовлены из жаропрочных сталей и других жаростойких материалов.

ЭПС косвенного действия для расплава легкоплавких металлов (свинец, алюминиевые и магниевые сплавы, баббит) имеют в своей конструкции металлический тигель с наружным обогревом (тигельные печи) или ванну с расположенными над ней электронагревателями (отражательные печи).

В печах прямого действия изделие нагревается путем непосредственного прохождения тока через него, что сопровождается выделением на нем большей мощности и более быстрым нагревом (секунды, доли минуты).

К лабораторным ЭПС относятся трубчатые, муфельные и камерные печи с небольшим объемом рабочих камер, термостаты и сушильные шкафы.

В ЭПС периодического действия изделия помещаются в рабочую камеру через загрузочное отверстие и до окончания технологического процесса находятся в неподвижном состоянии.

Электропечи непрерывного действия называют методическими. При обработке больших партий изделий они транспортируются в пространстве печи от загрузки к разгрузке, по ходу нагреваясь до заданных температур и подвергаясь изменениям в соответствии с заданной технологией. Такие печи имеют высокую степень механизации, высокий КПД — более производительны, экономичны, способны к комплектации в поточные автоматические линии.

В ЭПС периодического и методического действия, где рабочий процесс происходит при температурах до 700°С, применяются вентиляторы с целью принудительной циркуляции газов. Вентиляторы могут быть встроенными в рабочее пространство печи или вынесенными, образующими вместе с нагревателями электрокалориферы.

Рабочая камера ЭПС изготавливается из жаропрочных материалов высокого качества. Высокотемпературные нагреватели, размещаемые вдоль боковых стенок, на поде, своде, задней стенке или крышке электропечи, устанавливаются с помощью специальных керамических трубок.

При нагреве в окислительной атмосфере при разных температурных режимах применяют электронагреватели, изготовленные из разных материалов:

  • В печах с температурой рабочих камер до 1150 °С используются нихромы  Х20Н80, Х15Н60;
  • В ЭПС с нагревом до 1400 °С – фехраль Х23Ю5Т, Х27Ю5Т;
  • В ЭПС при сверхвысоких температурах до 1800 °С – керамические материалы (карбид кремниядисилицид молибденахромит лантана);
  • В ЭПС с нагревом до 2500 °С в вакууме используются нагреватели из тугоплавких металлов (молибденвольфрамтанталниобий) или из материалов, содержащих углерод (графит, углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ)).

ЭПС с нагревательными элементами из карбида кремния широко применяются в технологиях с нагревом до 1000 — 1400°С.

Печи с карбидокремниевыми нагревателями лучше агрегатов с металлическими нагревателями по следующим технико-экономическим показателям:

  • по температуре максимального нагрева в рабочем процессе;
  • по возможности скоростного нагрева и форсированном выводе на рабочий режим;
  • по возможности процессов в окислительной атмосфере, а также
  • по выдаче большей мощности при одинаковых объемах рабочего пространства.

ЭПС с нагревателями из дисилицида молибдена применяются во многих отраслях промышленности. С применением таких нагревателей возможен нагрев до 1600 — 1700°С.

Муфельные лабораторные печи

Муфельная печь — это нагревательное устройство, служащее для нагрева разных материалов до некоторой заданной температуры. Главной особенностью муфельных печей, является сам муфель, в котором происходит нагрев. Муфели бывают керамические высокоглиноземистые и огнеупорные. Пространство внутри муфеля является рабочим, туда помещается садка – обрабатываемый материал. Муфель защищает обрабатываемый материал.

муфельные лабораторные печи
муфельные лабораторные печи
муфельные лабораторные печи

Муфельные печи, в отличие от камерных печей других типов, обладают недостатками, снижающими возможные области их применения. Муфелирование нагревательных элементов, мешает использованию рабочего пространства печи для нагрева > 1100°С. Это связано с повышением температуры на электронагревателях выше допустимой. Для снижения разницы температур между температурой внутри муфеля и нагревательным элементом, муфеля изготавливаются из керамики с высокой теплопроводностью, что связано с её плотностью. Высокоплотный муфель имеет низкую термостойкость, что ограничивает скорость его разогрева и количество теплосмен (нагрев-охлаждение), которое он способен выдержать не разрушаясь. Таким образом в муфельных печах невозможны скоростные режимы термообработки. Также невозможно осуществлять в них термообработку металла с необходимостью выгрузки/загрузки материала из/в разогретой печи.

Муфельные печи требуют дополнительного расхода электроэнергии на разогрев массивного муфеля. По той же причине тепловой процесс в них более длительный.

Для ликвидации прямого излучения нагревающих элементов на обрабатываемый материал их располагают внутри керамических трубок.

Электропечи лабораторные муфельные с полезным объемом от3 до 10 литров предназначены для проведения аналитических работ с различными материалами и термообработки в воздушной среде до температуры 1150°С.

Рабочая камера электропечей образована керамическими муфелями с запрессованными в них спиральными железо-хромо-алюминиевыми проволочными нагревателями. Нагрев в муфелях на 3 и 6 литров идет с боков и сверху, а на 10 литров – с боков, сверху и снизу.

Печи перечисленных объемов имеют две модификации:

  • для нагрева до 1050°С – нагреватели целиком запрессованы в керамику муфеля;
  • для нагрева до 1150°С – нагреватели запрессованы частично.

Температурный режим в процессе термообработки в лабораторных ЭПС устанавливается программируемыми цифровыми микропроцессорными регуляторами.

В серийных выпусках ЭПС возможно программно задавать длительность нагрева и выдержку при достигнутой температуре. По индивидуальным заказам возможна установка на ЭПС других микропроцессоров автоматически осуществляющих более сложные технологии термообработки.

При нагреве материалов возможно выделение продуктов сгорания, возгонки, паров. Для отвода их предусматривается вытяжка естественным путем через трубу в верхней части рабочей камеры. Печи с вытяжной трубой должны устанавливаться в вытяжной шкаф или под вытяжную вентиляцию.

Электропечи муфельные лабораторные находят успешное применение в производственных лабораториях, в учебных лабораториях образовательных учреждений и в исследовательских подразделениях различных промышленных производств.

В лабораториях химической промышленности и пищевой нашли применение универсальные лабораторные муфельные печи с программным управлением – МИМП-П (количество сохраняемых программ/количество ступеней в программе – 16/9) и электронным цифровым регулятором температуры – МИМП-УЭ в диапазоне от 1ᵒ до 1150ᵒ с дискретностью в 1ᵒ. Это высококачественные и надежные печи, а продолжительность срока службы позволяет отнести их к категории долговечных. Достоинства этих печей не только в гибкости настроек, но и в экономичной и безопасной работе. Выполненные из современных материалов, они имеют оптимальное соотношение габаритов и веса.

Электропечи лабораторные камерные

Электрические лабораторные камерные печи с объемом рабочей камеры на 6 и 12 л применяются для термообработки в воздушной среде при нагреве до 1250°С. Тепло идет с боков и снизу. Спиральные нагреватели выполнены на керамических трубках. Печной под представляет из себя прочную карбидокремниевую плиту с высокой теплопроводностью, обеспечивающую равномерный нагрев внутри пространства камеры. В качестве футеровки используются легкие и ультралегкие жаростойкие материалы, ускоряющие разогрев, что имеет следствием повышенную экономичность печи. Загрузочный проем печи выполнен из высокопрочного материала. Температура регулируется цифровыми микропроцессорными регуляторами, программно управляющими процессом нагрева. В серийно выпускаемых ЭПС длительность нагрева и выдержка задается регуляторами. Другие модели регуляторов в печах по индивидуальным заказам позволяют осуществлять программы сложнейших процессов в автоматическом режиме. В камерных печах СНОЛ 6/12-В и СНОЛ 12/12-В для удаления продуктов, выделяемых при нагреве, предусматривается естественная вытяжка в виде трубы вверху рабочей камеры, устанавливаются такие ЭПС в вытяжные шкафы или под зонт вытяжной вентиляции. Электропечи лабораторные камерные нашли применение в лабораториях металлургических предприятий, в ювелирных и художественных мастерских, в производстве керамики и т.п.

Лабораторные камерные высокотемпературные печи с двенадцатилитровым рабочим объемом применяются при термообработке материалов в атмосфере воздушной среды до 1350– 1650°С. Продолжительная работа в высокотемпературных режимах в воздушной атмосфере и быстрый нагрев до заданной температуры в течение 30–40 минут является их преимуществом. Достигается это благодаря применению новых хромитолантановых термостойких электронагревателей и теплоизоляции высокого качества из керамоволокна на основе Al2O3. Сдвигаемая в сторону дверь, принудительное воздушное наружное охлаждение кожуха удобны в эксплуатации. Микропроцессорное регулирование с помощью программатора с тиристорным питанием дает возможность с высокой точностью управлять режимами термообработки со сложной технологией на 2, 8 или 20 участках без необходимости присутствия оператора. Конструктивное исполнение Печи с нагревом до 1350°С, 1550°С, и 1650°С имеют одинаковую конструкцию и отличаются разными футеровочными и теплоизоляционными материалами. Камерные лабораторные высокотемпературные ЭПС используются в лабораториях для исследований и анализа, в ювелирном деле, при производстве керамики и пр.

Электропечи лабораторные трубчатые

Трубчатые лабораторные электрические печи применяются для химических анализов, аналитических операций, определения содержания серы в металлах и для нагрева в воздушной среде рабочей камеры до 1250°С. В качестве рабочего пространства камеры используется горизонтальная керамическая труба. Рабочая зона открыта с обоих концов трубы для загрузки обрабатываемых образцов. При сравнительно небольшом потреблении мощности номинальная температура в печи достигается довольно быстро. Нагрев осуществляется цифровым микропроцессорным регулированием температуры, что дает высокой точность технологического процесса по заданной программе. Серийно выпускаемые трубчатые ЭПС имеют регуляторы задания длительности нагрева и выдержки. ЭПС, заказываемые индивидуально, могут иметь отличающиеся модели регуляторов, осуществляющими регулированием усложненными температурными процессами в автоматическом режиме. ЭПС могут иметь нестандартные размеры по желанию потребителя.

Трубчатые печи могут быть также вертикальными и вращающимися.

Трубчатая печь лабораторная предназначена для применения на промышленных предприятиях и научно-исследовательских институтах

электропечи лабораторные трубчатые

Немецкая компания Nabertherm производит трубчатые печи модельного ряда RD 15/150/11 — RD 30/200/13, обладающие компактными габаритами и небольшим весом. Максимальный нагрев в печи до 1100оС (1300оС). Скоростной нагрев происходит благодаря намотке нагревателя на рабочую трубу.

электропечи лабораторные трубчатые

Трубчатая лабораторная печь модельного ряда R 50/250/12 — R 120/1000/13 c интегрированными регулировочными устройствами. Максимальная температура нагрева 1200оС или 1300оС.

электропечи лабораторные трубчатые

Трубчатая печь серии R с пакетом подачи газа

 

Электропечи плавильные раздаточные – тигельные

Плавильные раздаточные электропечи предназначены для плавки и выдержки расплавов легкоплавких цветных металлов. Расплав происходит в тиглях. Печи имеют три модификации для плавки:

  • олова и свинца – при рабочей температуре до 400°С;
  • алюминия – при рабочей температуре до 1050°С;
  • бронзы – при рабочей температуре до 1250°С.

Печи соответствуют требованиям сохранения качества расплава и малых его потерь, оптимального использования электроэнергии, низкого уровня тепла и шума, оказывающего влияние на оператора, удобного обслуживания и ремонта.

электропечи плавильные раздаточные – тигельные
электропечи плавильные раздаточные – тигельные
электропечи плавильные раздаточные – тигельные

Футеровка тигельных печей хорошего качества, сочетает в себе плотные огнеупорные материалы и плиты из керамоволокон, что обеспечивает качественную теплоизоляцию и малые потери при аккумуляции тепла в футеровке. Это дает быстрый разогрев и эффективность работы печи. Плавильные печи СШОЛ 10/10-Т и СШОЛ 60/12-Т имеют поворотные крышки, а печи СШОЛ 2/4Т – откидывающиеся. Они имеют футеровку из легких материалов и герметично закрывают загрузочные отверстия. Это уменьшает теплопотери во время плавки.

Печной под имеет в качестве опоры прочную подложку для установки тиглей. Инфракрасное излучение от нагревательных элементов в виде керамических трубок с намоткой из токопроводящего материала, расположенных со всех сторон рабочей камеры, нагревает тигель равномерно, что продлевает его пригодность для использования.

Для плавки алюминия в печи СШОЛ 10/10-Т используется шамотно-графитовый стационарный тигль ТГ-30 вместимостью 10 кг. Раздача расплава осуществляется черпанием ковшом для разлива.

Для плавки бронзы в печи СШОЛ 60/12-Т используется тигль ТКГ-50Т вместимостью 50 кг. Раздача расплава проводится черпанием или разливкой из вынимаемого из печи тигля.

Для плавки олова и свинца используется встраиваемый в печь металлический тигль вместимостью 20 кг. Температура регулируется и контролируется с помощью электронных блоков управления с цифровой индикацией.

Блоки управления электропечей СШОЛ 10/10-Т и СШОЛ 2/4-Т помещены в корпус и являются частью конструкции печи.

Блоки управления для печей СШОЛ 60/12-Т выполнены в виде отдельных модулей, которые можно закрепить на стене помещения, в котором установлена печь. При заказе это нужно учитывать и указывать желаемую длину соединительного кабеля.

Вакуумные лабораторные печи

ООО «О.З. ВНИИЭТО» производит лабораторные электрические печи сопротивления, наиболее точно отвечающие требованиям заказчика.

Назначение вакуумных печей

Вакуумные лабораторные печи находят широкое применение во многих областях. Это дегазация металлов и сплавов, минимизация угара при плавке и рафинировании драгметаллов, выплавка металлов высокой чистоты, прецизионное литьё по выплавляемым моделям, получение заданной кристаллической структуры сплавов, спекание тугоплавких и легко окисляющихся материалов, сушка, также привычные операции термообработки: закалка, отжиг, отпуск.

Вакуумные печи  подразделяются по способу нагрева на электрические печи сопротивления, индукционные, дуговые (с расходуемым и нерасходуемым электродом), плазменные и электронно-лучевые.

По рабочей температуре они могут быть низко- и высокотемпературными с предельной температурой
≥2500°С.

Разрежение в рабочей камере вакуумной печи создается специальным насосом. Величина его может иметь значение 10-6 мм ртутного столба. Многие модели работоспособны и в среде инертных газов, давление при этом превышает атмосферное. Высокие температуры в вакууме определяют особые отличия в футеровке.

Вакуумные печи некоторых моделей выполняются с металлическими или керамическими экранами в конструкции теплоизоляции. Они легко дегазируемые и предотвращают попадание в рабочую камеру
посторонних примесей. Керамические экраны применяются при давлении до 10-2
мм ртутного столба. Также в составе футеровки могут быть использованы такие вещества, как жаростойкий бетон на основе диоксида циркония, тугоплавкие карбиды некоторых металлов и графит. Также применяется водяное охлаждение.

Использование вакуума экономичнее, чем использование очищенных инертных газов.

В зависимости от требований, выбираются вакуумные лабораторные электрические печи:

  • Шахтные – с блоками нагревателей из углерод-углеродных композиционных материалов. Используются для проведения различных термических процессов спекания, в том числе твёрдых сплавов, дегазации и т.п. в вакууме. Температура вакуумной электропечи с нагревательными блоками из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) — 2200 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной чистоты при избыточном давлении не более 0,02 МПа (0,2 кгс/см2).
  • Шахтные вакуумные печи сопротивления с блоками нагревателей из тугоплавких металлов.

    назначение вакуумных печей

Используются для проведения различных термических процессов (пайки, отжига, дегазации, спекания и т.п.) в вакууме при температуре до 2500 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной чистоты при избыточном давлении не более 0,02 МПа (0,2 кгс/см2). Эти вакуумные печи могут применяться в атомной, электронной, авиационной и других отраслях промышленности.

  • Камерные электрические – с блоками нагревателей из углерод-углеродных композиционных материалов.

назначение вакуумных печей

Применяются для проведения различных термических процессов (спекания, в том числе твёрдых сплавов, дегазации и т.п.) в вакууме при температуре до 2200 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной чистоты при избыточном давлении не более 0,02 МПа (0,2 кгс/см2). Эти печи могут применяться в атомной, электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Электропечи имеют водоохлаждаемый корпус, выполненный из нержавеющей стали.

  • Камерные печи сопротивления с блоками нагревателей из тугоплавких металлов.

назначение вакуумных печей

Используются для проведения различных термических процессов (пайки, отжига, дегазации, спекания и т.п.) в вакууме при температуре до 2000 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной чистоты при избыточном давлении не более 0,02 МПа (0,2 кгс/см²). Эти лабораторные вакуумные печи могут применяться в атомной, электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Стоимость вакуумных печей рассчитывается в зависимости от конфигурации и начинается от 2 850 000 рублей.

  • Колпаковые вакуумные печи сопротивления с блоками нагревателей из тугоплавких металлов.

    назначение вакуумных печей

Используются для проведения различных термических процессов (отжига, дегазации, спекания и т.п.) в вакууме при температуре до 1500 °C. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной чистоты при избыточном давлении не более 0,02 МПа (0,2 кгс/см2), а также в токе осушенного водорода при температуре до 1300 oC (тип СГН). Эти печи могут применяться в атомной, электронной, авиационной и других отраслях промышленности.

Важно! Вся продукция ВНИИЭТО Истра являются экологически безопасным оборудованием.