Такие изделия были известны и активно использовались еще в XIX веке, затем с развитием технического процесса, постоянно растущим спросом на сталь с более высокими прочностными характеристиками для применения в аэрокосмической, атомной промышленности стали использовать вакуумные печи различной конструкции и процессом плавления. Основным конструктивным элементом таких устройств является герметический объем, в котором происходит нагревательный процесс и плавление металлов. В зависимости от принципа действия печи, они используются для плавки, пайки или дугового переплава и могут применяться в промышленности, исследовательских лабораториях при НИИ, а простые — в быту, для приготовления пищи.
Содержание:
- Вакуумная индукционная печь
- Вакуумные электродуговые печи
- Вакуумные плавильные печи
- Вакуумные печи азотирования
- Печи вакуумно-дугового переплава
- Вакуумные печи пайки
- Вакуумные печи для отпуска
- Применение вакуумных индукционных печей
Вакуумная индукционная печь
Устройства используются для периодического плавления металлов, их сплавов в разряженном пространстве со значениями до 7•10-4-10-6 мбар, а принцип функционирования основан на нагревании токами высокой частоты. Такие речи могут изготавливаться с горизонтальной или вертикальной загрузкой.
Вакуумная индукционная печь
Серия VIM10—500:
- температура плавления — 1700° C;
- загрузка — 10-500 кг;
- номинальная мощность преобразователя — 100-500 кВт;
- вакуум — 6,67•10-5 мбар.
Изделия VICM:
- создаваемый вакуум — 7•10-5 мбар;
- напряжение генератора — 300-550В
- мощность — 175-1000 кВт;
- температура — 1750° C;
- вес загружаемого металла — от 150 кг до 2 т.
Широкий модельный ряд аналогичных устройств позволяет использовать их в лабораториях с тиглями от 10 кг, а также на больших промышленных комплексах, где загрузки увеличиваются до нескольких тонн. Плавить можно специальные сплавы на основе никеля, химически активные металлы, жаропрочные и магнитные соединения, при производстве цветных аналогов или их сплавов.
Вакуумные электродуговые печи
Вакуумные электродуговые печи
Их назначение — выплавка слитков особо прочного металла и жаропрочных сплавов на никелевой и Ni-Co основе. Изделие с маркировкой ДТВ-3.0Г0.5 расшифровывается так:
- вид нагревателя — дуговой (Д);
- выплавляемый металл — титан (Т);
- среда, в которой производится плавка — вакуум (В);
- максимальный диаметр кристаллизатора — 3,0 дм;
- Г — глухой катализатор;
- 0,5 — максимальная масса слитков в тоннах.
- Технические параметры электродуговой печи:
- скорость плавки — 2～10 кг/мин;
- производительность — до 1200 т/год;
- максимальный вес одной загрузки — до 500 кг;
- диаметр кристаллизатора при выплавке Ti и его сплавов — 220-280 мм;
- мощность изделия — 720 кВА;
- ток переплавки max —12 кА;
- напряжение — 15～44В;
- плотность потока магнитного соленоида — 0～70 Гс;
- уровень вакуума (рабочий) — 1,3•10-3～0,67•10-2 мбар;
- предельное разряжение — 0,67•10-3 мбар.
Слитки, получаемые по технологии вакуумной дуговой плавки, отличаются минимальным загрязнением примесей газа и неметаллическими вкраплениями, центр слитков имеет место минимальное разделение или микросегрегация.
Вакуумные плавильные печи
Такое оборудование используется в основном для плавки различного материала, но в основном — металла, рассчитаны они не для массового производства, а только литейного, чтобы переплавлять алюминий, разные марки стали, благородные металлы.
Вакуумные плавильные печи
Например, муфельные печи часто используются в исследовательских и химических лабораториях при НИИ. Главный конструктивный элемент — муфель, который изготавливается из разных материалов, но лучший из них — керамика. Потребляет довольно много электрической энергии и долго нагревается, что можно отнести к его негативным качествам.
В промышленности плавильные печи используют для выплавки алюминия, который имеет температуру расплавления в 600° C, в тигле таких изделий алюминиевый лом раскладывают среди углей. Промышленные аналоги потребляют много энергоресурсов, а установка и монтаж осуществляется только квалифицированными специалистами.
Сфера применения плавильных вакуумных печей довольно широкая: машиностроение, строительство, применяют для выплавки высококачественных сталей и жаропрочных сплавов на основе железа, кобальта или никеля, в производстве цветных металлов и их сплавов.
Кроме перечисленного выше, аналогичные изделия используются для зонной очистки, термообработки металлических деталей, варки стекла и получения монокристаллов.
Вакуумные плавильные устройства идеально подходят для плавки низкоуглеродистых сталей, незагрязненных азотом, водородом или кислородом.
Вакуумные печи азотирования
Такие процессы отличаются сложностью проводимых химических реакций, результат которой определяется температурой, давлением, количеством потраченного времени, потенциалом азота и многими другими составляющими. Для достижения правильного баланса по газу многие производители устанавливают высокоточный контроллер, который позволяет автоматически рассчитать и отрегулировать подачу газа в рабочую камеру.
Вакуумные печи азотирования
Стабильность температуры варьируется в пределах ±1° C, а равномерность ее распределения — ±5° C.
Модель печи VKA:
- рабочая температура — 700° C;
- диапазон изменения температуры — 150-700° C;
- напряжение — 380В;
- мощность — 100-350 кВт;
- применяемые газы — NH3, CO2 и простой воздух с давлением до 1 бар;
- создаваемый вакуум —< 5•10-2 мбар;
- вес одной закладки — от 400 кг до 2 тонн;
- габариты рабочей камеры — 400•400•600-1000•1000•1200 мм;
- масса печи — 4,5-12,0 т.
Для контролирования процесса устанавливаются надежные и простые в управлении контроллеры, а вакуумные трубки, датчики, измеряющие давление газов, термопары — используют для сбора необходимых данных и последующей их обработки в блоке управления.
Печи вакуумно-дугового переплава
Печи вакуумно-дугового переплава
Устройства серии VAR имеют следующие основные характеристики:
- вес закладки варьируется от 1кг до 3 т;
- сила тока — ≤ 25—240 тыс. А;
- напряжение в рабочем отсеке — 20-40В;
- предельное разряжение — 6•10-2-6•10-4 мбар;
- скорость натекания — 0,02 мбар/ч
Область применения аналогичных установок:
- жаропрочные сплавы, применяемые в авиакосмической промышленности;
- медь и ее сплавы для изготовления высоковольтных предохранителей;
- стали высокой прочности для изготовления элементов космических ракет и посадочных шасси трубопроводов высокого давления;
- производство подшипниковых сталей;
- сталь для инструментов, фрез, сверел и т. п.;
- металл для изготовления промышленных штампов.
Печи класса ВДП используются и в литейном производстве таких металлов, как титан, цирконий и их сплавов, а затем они применяются в авиакосмической, нефтегазодобывающей, атомной и электронной промышленности.
Вакуумные печи пайки
Серия VHTB применяются для пайки тугоплавким припоем любых металлов, в том числе и содержащих Ti, Zr, Nb или Mo.
Вакуумные печи пайки
VHTBH:
- вес садки — от 250 кг до 3 т;
- мощность нагревания — 75-480 кВт;
- температура — 1100-1350° C;
- вакуум — 2•10-5-6•10-5 мбар;
- применяемый для охлаждения газ — аргон или азот;
- скорость натекания — 5•10-3 мбар/ч.
В промышленности применяются печи с горизонтальными или вертикальными рабочими камерами, у первых установок габариты 400•400•600—1300•1200•4500 мм, а у вторых — диаметр и высота от Ø300•400 до Ø1500•2000 мм.
Вакуумные печи для отпуска
Такие устройства работают с возможностью конвективного нагрева отдельных деталей для последующей ковки, но основной технологический процесс — светлый отпуск. Можно проводить и следующие виды обработки: старение, азотирование, карбонизацию.
Вакуумные печи для отпуска
В стандартной линейке представлены модели ERSTEVAK серии VT:
- габариты камеры — от 300•300•400 до 900•900•1500 мм;
- вес одной закладки — от 50 кг до 1,5 тонны;
- максимально допустимая температура — 750° C;
- давление газа для охлаждения — 0,8-2,0 бара;
- используемый газ — Ar/N;
- вакуум — 5•10-2—10-5 мбар;
- скорость натекания — 6,7•10-4мбар/ч;
- колебание температуры — ±5° C;
- мощность нагревателей — 30-250 кВт.
По отдельному заказу производители аналогичного оборудования могут изготовить печь с нестандартными габаритами рабочей зоны.
Применение вакуумных индукционных печей
Задействуются такие довольно дорогие установки во многих отраслях промышленности, где они играют важную роль.
Применение вакуумных индукционных печей
Например:
- авиакосмическая промышленность и ракетостроение;
- атомная энергетика;
- металлургическое производство.
Для нормального функционирования этих отраслей нужны стали высокого качества, которые смогут выдержать эксплуатацию не только в любых экстремальных условиях на планете, но и при долгом использовании в открытом космосе. Без участия такого оборудования достичь требуемого качества не представляется возможным.
