Организация контролируемого ускоренного охлаждения изделий в вакуумных электропечах сопротивления

1.

Погребисский М.Я., Шагеев Э.Р.
Национальный исследовательский университет «МЭИ»
ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО УСКОРЕННОГО
ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ В ВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ
СОПРОТИВЛЕНИЯ

2.

Теплоизоляция
высокотемпературных
вакуумных печей
Футеровка
Экранная
теплоизоляция
Низкоплотные
углерод-углеродные
композиционные
материалы
Металлические экраны
с высокими отражающими
свойствами
Определяющие
свойства:
низкая
теплопроводноть
низкое значение
степени черноты
2

3. Свойства НПУУКМ

•Открытая пористость от 60 до 80%;
•плотность в пределах 230 ± 20 кг/м3;
•теплопроводность 0,25 Вт/(м∙°C).
3

4. Печь ВС-16-18-У

Печь предназначена для спекания пористых
фильтрующих элементов
4

5. Рабочая камера

Размеры рабочего пространства: 200х400х200 мм
5

6. Техническое противоречие

Рис.4 Зависимость показателей технологического процесса от
толщины теплоизоляции
6

7.

Способы охлаждения
Охлаждение
в жидких средах
• крайне ограниченная
возможность влияния на
скорость охлаждения
• возникновение деформаций
при высоких скоростях
охлаждения
• применимо не во всех
технологических процессах
Охлаждение в вакууме
и/или инертном газе
• неравномерность
температурного поля
• при охлаждении газом
возможно появление
«застойных» зон
7

8. Разрешение технического противоречия:

Подвижная торцевая стенка теплоизоляции
позволяет значительно увеличить скорость
охлаждения загрузки
8

9. Механизм отведения торцевой теплоизоляции

а) положение при охлаждении; б) положение при нагреве

10. Изменение скорости охлаждения камерной печи объемом рабочего пространства 16 дм3 в зависимости от температуры:

●- футеровка из низкоплотного (0,3-0,4 г/см3) УУКМ; ■ -экранная
теплоизоляция (Мо, сталь 12Х18Н10Т); ▲ – футеровка из
низкоплотного (0,3-0,4 г/см3) УУКМ с подвижной торцевой
теплоизоляцией. Охлаждение в вакууме 10 -2 Па.
10

11. Предлагаемая конструкция теплоизоляции

11

12. Стенки теплоизоляции сдвинуты (стадия нагрева)

12

13. Стенки теплоизоляции раздвинуты (стадия охлаждения)

13

14.

14

15.

16. Моделирование температурного поля

Пространственная модель
блока теплоизоляции и
нагревателей
Пространственная модель
садки

17.

18.

Конечно-элементная сетка дискретизации

19.

Температурное поле в момент наибольшего
перепада температур по сечению садки

20.

21.

22.

Максимальный перепад температуры по изделию, °С
260
240
220
200
180
160
140
0,3
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5
1,7
1,9
Средняя скорость охлаждения, °С/сек
1 створка
2 створки
3 створки
6 створок
Зависимость перепада температур по сечению садки от
скорости охлаждения

23. Система управления

Функциональная схема

24.

Структурная схема

25.

Спасибо за внимание!