Серия Диамант
Горизонтальная вакуумная печь
Корпус, сосуд под давлением, герметичен, в нём создаётся вакуум или давление до 1.49 Бар абс, в режиме интенсивного охлаждения. Внутри корпуса печи находится камера нагрева – тепловой контур, где располагается садка с изделиями для термообработки. Теплоизоляция камеры нагрева выполнена 4 экранами из нержавеющей стали.
Техническое описание
1.1Корпус печи
Корпус печи представляет сосуд под давлением, имеет водяное охлаждение – «водяную рубашку». Внутренняя стенка корпуса изготовлена из нержавеющей стали 20Х23Н18, наружная из углеродистой стали 09Г2С.
Корпус герметичен, в нём создаётся вакуум или давление до 1.49 Бар абс, в режиме интенсивного охлаждения. Внутри корпуса печи находится камера нагрева – тепловой контур, где располагается садка с изделиями для термообработки. Теплоизоляция камеры нагрева выполнена 4 экранами из нержавеющей стали.
Корпус печи разработан для работы в вакууме и обладает следующими характеристиками:
- Цилиндрическая форма, дверь и задняя стенка печи имеют эллиптическую форму.
- Корпус печи, задняя крышка и фронтальная дверь являются водоохлаждаемыми, в системе охлаждения осуществляется контроль температуры и давления. «Водяная рубашка» цилиндрической части корпуса печи разделена на 6 отсеков, дверь и задняя стенка печи имеют по 2 отсека каждая.
- Изнутри корпус печи окрашен специальной вакуумной краской.
- Байонетный механизм закрытия двери печи. Привод поворота кольца пневматический, открытие двери происходит вручную. Время открытия печи составляет около 5 мин.
- Корпус печи сверху оснащен упорами для установки модуля трансформаторов нагревателей.
- По периметру корпуса располагаются все необходимые вводы для систем вакуумирования, охлаждения, подачи газа, контроля температуры камеры и садки, нагрева и т.д. Все распределительные системы осуществлены необходимыми запорными клапанами и клапанами безопасности. Используются только импортные клапана с прокладками до Т=250 С
1.2 Камера нагрева
Камера нагрева изготовлена из нержавеющей стали и изолирована 4 тепловыми экранами.
1.3 Нагрев
Система нагрева представлена 6 зонами и 12 кольцевыми нагревателями из нихрома. Питание на нагреватели подается медными охлаждаемыми тоководами от трансформаторов. Управление и контроль нагревом осуществляется при помощи тиристорного преобразователя мощности и термопар S-типа.
Описание работы системы нагрева:
Печь имеет режимы нагрева: конвективный, вакуумный, парциальный.
Конвективный нагрев: может быть установлен до температуры 750 С, при этом режиме в печь после откачки воздуха подаётся азот, давление 0,05 – 1 Бар, работает конвективный вентилятор, установленный на дверце печи. По окончании конвективного нагрева происходит откачка до заданного вакуума, что означает переход на радиационный режим нагрева в вакууме.
Радиационный нагрев: нагрев в вакууме
Парциальный режим: нагрев при парциальном давлении инертного газа макс. до 5 мБар
1.4 Вакуумная система
Требуемый Вакуум в рабочей камере создается использованием 4 ступенчатой насосной группы состоящей из:
Leybold SOGEVAC SV 630 BF
Leybold WAU2001
Leybold DIP30000
Leybold TRIVAC D16B
Перед входом в диффузионный насос со стороны печи установлена криогенная ловушка влаги и паров масла Polycold 550 cryogenicrefrigerationsystem. Температура - 60 …- 80 С создаётся тепловым насосом, имеющий свой чиллер.
Контроль и измерение уровня вакуума осуществляется двумя вакуумметрами типа Пирани и Пеннинга
1.5 Система подачи и охлаждения инертного газа
Подача инертного газа осуществляется в печь при помощи пневмоклапанов.
Система охлаждение газа осуществляется в отдельном вакуумном плотном модлуле, смонтированном на печи, который включает в себя теплообменник газ-вода и турбину с электроприводом. При необходимости данный модуль может быть установлен рядом с печью. Хотя компоновка модуля наверху печи позволяет минимизировать трубопроводы системы охлаждения, что уменьшает расход газа.
1.6 Система водяного охлаждения
Система охлаждения печи и состоит из входного и выходного коллекторов, коллектора подачи воды на охлаждения корпуса печи, кранов и электромагнитных клапанов, приборов контроля расхода (ротаметры), температуры и давления по каждому контуру охлаждения
Группа контуров охлаждения №1
Коллектор подачи воды на охлаждения корпуса печи, вода в него подаётся из входного коллектора через электромагнитный клапан. При открывании печи прекращается подача воды в данный контур. Данная схема необходима для предотвращения образования конденсата на внутренних стенках мечи при открытой печной двери. Включает в себя: 8 контуров охлаждения корпуса печи и 2 контура фронтальной двери.
Группа контуров охлаждения №2
Включает в себя: контур охлаждения конвекционного вентилятора и контур токовводов нагревателей.
Контур охлаждения №3
Включает в себя: контур охлаждения инертного газа в теплообменнике газ-вода в отдельном модуле.
Все органы управления, распределения охлаждающей воды и устройства контроля контуров охлаждения смонтированы на отдельной панели вместе с входным и выходным коллекторами, для удобства контроля рабочим персоналом, обслуживания и быстрого обнаружения возможных проблемных ситуаций.
Старт нагрева печи невозможен в отсутствие сигнала от реле потока. В случае аварийной ситуации срабатывает рыле потока по расходу (либо расход ниже требуемого, сообщение предупреждения, ещё ниже расход – остановка нагрева) или по температуре (по превышению заданного значения температуры происходит остановка нагрева)
Если забиты каналы, то происходит повышение температуры в одном из контуров и происходит аварийная остановка печи.
Замкнутая система водяного охлаждения, рассчитанная на 2 печи.
Данная система является комбинированной: охлаждение воды происходит в градирне закрытого типа и/или в чиллере, т.е. система имеет два независимых контура охлаждения: градирня и чиллер. Основной теплосъём происходит в градирне – примерно 70% от общей мощности охлаждения. В каждом контуре установлены по 2 центробежных насоса: основной и дублирующий. Всего 4 группы насосов: на градирню, на чиллер, на печь, на теплообменник. В состав системы входят баки горячей и холодной воды, насосы, ручные краны, электромагнитные клапаны, датчики температуры и давления, фильтры, система заполнения и поддержания уровня воды, трубы.
Возможны два режима работы: условно назовём «лето» и «зима». В летнем режиме работы основной поток воды проходит через градирню, и, в случае если градирня не справляется, и температура горячей воды на входе превышает 45 С, то включается чиллер. При этом горячий воздух от чиллера выбрасывается на улицу. В зимнем режиме работы основной чиллер работает постоянно, горячий воздух подаётся в цех, в случае повышения температуры воды на входе свыше 45 С включается подача воды на градирню. Переключение выброса горячего воздуха цех/улица происходит автоматически по заданной температуре в цехе. Оптимальное место установки градирни на крыше, что обеспечит хороший слив и позволит работать градирне при низких температурах.
Автоматическая система управления работой градирни осуществляет:
- безопасный пуск/остановку насосного оборудования;
- переход на резервный насос, в случае выхода из строя одного из основных;
- контроль уровня воды в емкости и управление электромагнитным клапаном, устанавливаемым на линии подпитки;
- контроль температуры охлажденной воды – включение или отключение градирни, предотвращение переохлаждения с последующим обмерзанием узлов модулей градирни зимой.
- Контроль и управление работой чиллера
- Контроль и управление выброса горячего воздуха от чиллера, тем самым поддерживать заданную температуру в цехе.
1.7 Электрооборудование и система управления
Все силовое и контрольное оборудование необходимое для функционирование вакуумной печи смонтировано внутри электрошкафа, за исключением трансформаторов нагревательных элементов, смонтированных на печи в отдельном модуле со степенью защиты IP54.
Тиристорный регулятор мощности осуществляет управление нагревом, находиться в постоянной связке с ПЛК и температурными контроллерами, также осуществляет контроль за первичной и вторичной обмотками трансформаторов нагревателей.
Система управления процессом (температурой, давлением) и средствами автоматики и безопасности реализована на базе ПЛК Siemens S7.
Система управления может функционировать как в полностью автоматическом режиме, по заданной оператором технологической программе, так и в полуавтоматическом, выполняя в реальном времени команды оператора.
Программное обеспечение визуализации технологического прогресса в реальном времени дает информацию оператору о состоянии работы оборудования, заданных и текущих значений рабочих параметров, позволяет выполнять журналирование данных, обладает возможностью представления их в текстовом и графическом режимах.
Оборудование системы управления включает в себя следующие пользовательские средства:
- Персональный компьютер с цветным монитором, клавиатуру и мышь;
- Цветной принтер;
Операционная система:
- Microsoft Windows
1.8 Поддон
В комплект поставки входит один поддон из жаропрочной стали с содержанием никеля около 25%
Поддон рассчитан на вес 1200 кг, имеет ячеистую структуру, что обеспечивает хорошее прохождение газа к садке и равномерность охлаждения.
1.9 Погрузчик
Погрузчик имеет 2 степени свободы: вперед-назад и вверх-вниз. Привод погрузчика – электрический. Движение «вперед-назад» осуществляется по рельсам. Полезная длина погрузчика – 3600 мм. Грузоподъёмность погрузчика составляет не менее 3,5 тонн, что с учётом длины печи достаточно, чтобы разместить в ней садку весом 1200 кг.
Система безопасности погрузчика отвечает нормам СЕ.
Технические характеристики одной из печей серии Диамант
| Размеры | |
| Камера нагрева: | цилиндрическая, горизонтальная С фронтальной загрузкой |
| Размеры по нагревателям: | Диаметр: 1600 мм |
| Длина: 3600 мм | |
| Максимальная длина садки: | 3200 мм |
| Макс. Вес садки (брутто): | 1200 кг |
| Энергопотребление | |
| Электропитание: | 3ф х 400 В, N, PE, +/- 10% |
| Установленная мощность всех потребителей: | 480 кВт |
| Теплоизоляция | |
| 4 тепловых экрана: | 20Х23Н18 |
| Температурные параметры | |
| Макс. температура: | 750°C |
| Рабочий диапазон температур: | 500-750°C |
| Температура охлаждающей воды: | от 15 до 30 °C |
| Температурная неоднородность: | ±5°C |
| Нагрев | |
| Тип нагрева: | Электрический |
| Кол-во зон нагрева: | 6 |
| Материал нагревательных элементов: | нихром, полоса с усилением |
| Мощность нагревателей: | 420 кВт |
| Время нагрева до 750°C: | не более. 50 мин |
| Термопары: | регулирующие 6 шт S-типа перегрев 2 шт S-типа |
| Охлаждение | |
| Охлаждающая среда: | Азот. аргон |
| Требуемая чистота газа: | 99,995 ppm |
| Мощность двигателя турбины: | 20 кВт |
| Макс давление охл.газа: | 1,49 Бар абс. |
| Площадь теплообменника: | 15-20 кв.м., медные трубки с оребрением |
| Расход на цикл: | 5 …20 м 3 (1...4 баллона 40 л) |
| Источник инертного газа: | газовая рампа на 6 баллонов |
| Вакуум | |
| Вакуумный насос 1й уровень: | Механический, 630 м³/ч, 15 кВт |
| Вакуумный насос 2й уровень: | Насос Рутса 2000 м³/ч, 7.5 кВт |
| Вакуумный насос 3й уровень: | Диффузионный 30000 л/с, 18 кВт Вспомогательный насос: центробежный 16 м³/ч, 750В |
| Улавливания паров масла и влаги | криогенная ловушка |
| Достижимый вакуум: | 5x10 -5 мбар (на холодной, пустой и чистой печи) |
| Время достижения вакуума: | не более. 30 мин |
| Охлаждающая вода и сжатый воздух | |
| Требуемое Давление сжатого воздуха: | 6-7 бар |
| Требуемое давление охлаждающей воды: | не менее 2 бар |
| Потребление газа во время охлаждения: | 22 м³/ч |
| Потребление охлаждающей воды при нагреве: | 10 м³/ч |
| Потребление охлаждающей воды при охлаждении: | 15 м³/ч |
| Потребление охлаждающей воды при отключении электропитания: |
6 м³/ч |