УДК 669.186.3

Управление процессом нагрева в тигельных печах

Киреев Кирилл Александрович – студент Самарского государственного технического университета.

Аннотация: В данной статье рассматривается процесс нагрева в тигельных печах. Описывается строение тигельных печей, их применение и способы управления процессом.

Ключевые слова: тигельные печи, устройство, автоматическое управление, ручное управление.

Тигельные печи (далее по тексту – ТП) - это специальные устройства, применяемые в различных отраслях промышленности и лабораторных исследованиях для нагрева различных материалов до очень высоких температур. Эти печи имеют множество применений и используются в таких отраслях как металлургия, химическая промышленность, керамика, стекольная промышленность, а также в лабораториях для проведения различных экспериментов и исследований.

Устройство ТП включает в себя:

  • Корпус печи: Это обычно металлическая или керамическая конструкция, которая обеспечивает защиту от потерь тепла и изоляцию.
  • Тигли: Это емкости, в которых размещаются обрабатываемые материалы. Они способны выдерживать высокие температуры и химические агенты.
  • Обогревательные элементы: Они создают тепло, которое передается на тигли и содержимое внутри них.
  • Система контроля и регулирования: ТП обычно оснащены системами контроля температуры и регулирования, которые обеспечивают стабильные условия нагрева.

Основной компонент ТП - тигель, который представляет собой емкость, обычно изготовленную из специальных материалов, таких как глина, графит, кварц и т.д., способных выдерживать высокие температуры без деформации или разрушения. Тигель служит для содержания нагреваемого материала, будь то металл, стекло, керамика или химические вещества.

1

Рисунок 1. Схема электрической ТП сопротивления для легких сплавов: 1 – термопара; 2 – крышка; 3 – электрические нагреватели; 4 – тигель; 5 – вытяжной зонт.

ТП могут работать при очень высоких температурах, достигая нескольких тысяч градусов Цельсия, в зависимости от конкретного применения. Это позволяет плавить металлы, обжигать керамику, выплавлять стекло и проводить различные химические процессы.

Существует несколько типов ТП, включая электрические, газовые и индукционные. Электрические печи используют электрическое сопротивление для нагрева тигля, газовые - сжигают газ для создания высоких температур, а индукционные печи используют электромагнитные поля для нагрева материала.

ТП используются для различных процессов, включая нагревание различных материалов, расплавление металлов или обжиг керамики. Управление процессом нагрева в таких печах обычно осуществляется с помощью регулирования температуры и времени.

Основные шаги процесса автоматического управления нагревом в ТП:

  1. Задание температуры: Оператор задает требуемую температуру, которую необходимо достичь внутри печи для выполнения конкретного процесса.
  2. Измерение температуры: Внутри печи устанавливаются термопары или термодатчики, которые непрерывно измеряют текущую температуру.
  3. Управление обогревом: После измерения температуры, система управления печью регулирует подачу тепла. Это может быть достигнуто путем включения или выключения электронагревательных элементов или подачи газа .
  4. Обратная связь и коррекция: Во время процесса нагрева система постоянно сравнивает измеренную температуру с заданной. Если есть расхождение, система корректирует выходные параметры, чтобы устранить различие и поддерживать желаемую температуру.
  5. Остановка процесса: По достижении требуемой температуры процесс нагрева может быть остановлен, либо печь может перейти в режим поддержания заданной температуры.
  6. Охлаждение: После завершения процесса нагрева, печь может быть охлаждена до безопасного для обработки уровня.

Управление может осуществляться как автоматически, так и вручную в зависимости от типа печи и требований процесса.

Вручную управляемые ТП представляют собой термические устройства, которые контролируются и настраиваются оператором вручную, без использования автоматизированных систем управления. Этот процесс может быть достаточно трудоемким и требует определенных навыков и опыта.

Общий процесс ручного управления нагревом в ТП выглядит следующим образом:

  1. Подготовка печи и тигля: Прежде чем начать нагрев, необходимо убедиться, что печь и тигель находятся в хорошем состоянии. Печь должна быть чистой от предыдущих материалов или остатков, чтобы избежать загрязнения или реакций с новым материалом. Тигель также должен быть подходящего размера и материала для конкретного процесса.
  2. Наложение материала в тигель: Оператор должен аккуратно налить или поместить материал, который будет нагреваться, в тигель. Это может быть металлический сплав, керамическая смесь, стеклянная форма или химическое вещество.
  3. Запуск нагрева: После того как материал находится в тигле, оператор запускает нагревательные элементы печи. В случае электрической печи это может быть включение электрических спиралей или нагревательных элементов, а для газовых печей - запуск горелок.
  4. Контроль температуры: Оператор непрерывно контролирует температуру внутри печи с помощью термопар или термометра. В процессе нагрева температура может быть повышена или понижена в зависимости от требований конкретного процесса.
  5. Регулировка температуры: Если необходимо изменить температуру, оператор вручную регулирует мощность нагрева или другие параметры управления печью. Это может быть выполнено путем изменения электрического тока, газового потока или других факторов, влияющих на теплообмен в печи.
  6. Остановка процесса: По завершении процесса нагрева и достижении необходимой температуры оператор выключает нагрев и дает печи остыть до безопасного состояния. После этого материал может быть извлечен из тигля для последующей обработки или использования.

Ручное управление нагревом в ТП требует внимания к деталям и понимания процесса нагрева и материалов, которые используются. Оператор должен иметь навыки работы с оборудованием и способность быстро реагировать на изменения условий процесса.

Список литературы

  1. А.Б. Кувалдин, М.А. Федин. Идентификация индукционных тигельных миксеров как объектов параметрической системы управления. Индукционный нагрев, №1 (23), 2013. С. 19 – 24.
  2. Шекалов А.А., Штрейс Я.И., Блинов Б.В. Плавка в малых индукционных печах. М. – Л., Изд. «Машиностроение», 1965.
  3. Автоматическое управление электротермическими установками: Учебник для вузов / А.М. Кручинин, К.М. Махмудов, Ю.М. Миронов и др.; Под ред. А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

Интересная статья? Поделись ей с другими: