Шахтную печь осматривают сверху, и первое, что бросается в глаза, — разное состояние элементов по высоте. У свода металл потемневший, с плотной окалиной, а ближе к поду элементы выглядят светлее, но на них лежит слой пыли и осыпавшейся окалины.
Это нормальная картина для печи, которая работает с открытым сводом: верхняя зона постоянно теряет тепло и принимает холодный воздух при каждой загрузке, нижняя работает в более стабильных условиях, зато на неё падает всё, что осыпается сверху.
Если сделать печь с одной зоной, температура по высоте всё равно разойдётся: у свода будет холоднее, у пода горячее. Для длинных деталей — валов, труб, штанг — это означает разный результат термообработки по длине, и брак идёт не по всей партии, а по её верхней части.
Поэтому шахтные печи делят по высоте на две-четыре зоны, каждая со своим термопарным датчиком и своим регулятором. Число зон выбирают по допуску на разброс температуры, а не по желанию: слишком мелкое деление усложняет обслуживание, слишком крупное не даёт нужной равномерности.
| Что сравнивают | Верхняя зона | Нижняя зона |
|---|---|---|
| Теплопотери | Высокие, через свод и при загрузке | Ниже, стенки закрыты |
| Раскладка | Плотнее, чтобы добрать мощность | Реже, с запасом на осыпание |
| Поверхностная нагрузка | Ниже, чтобы не перегреть элемент | Можно выше, но с учётом засыпки |
| Механические воздействия | Почти нет | Удары при загрузке, окалина, стружка |
| Тип элемента | Проволока или лента | Жёсткий профиль, гофролента |
Верхняя зона часто требует большей установленной мощности, но брать её за счёт роста поверхностной нагрузки нельзя: элемент там и без того работает в жёстких условиях из-за перепадов температуры. Правильнее добавить элементы или увеличить сечение.
Нижняя зона требует другого: там элемент должен пережить падение окалины и случайный удар при загрузке. Гибкая спираль из тонкой проволоки в такой зоне живёт недолго, поэтому предпочитают жёсткий профиль.
Марку выбирают по температуре элемента в каждой зоне. Для нижних зон с умеренной температурой подходит 1Cr13Al4 с ρ20 1,25 мкОм·м и пределом 950 °C. Для средних — Cr20Ni35 (1,04 мкОм·м, до 1050 °C) или Cr20Ni30 (1,06 мкОм·м, до 1050 °C).
Для верхних зон, где нужен запас, ставят Cr20Ni80 с ρ20 1,09 мкОм·м и пределом 1200 °C. Если печь работает выше, переходят на 0Cr25Al5 (1,40 мкОм·м, до 1300 °C) или на 0Cr21Al6Nb (1,42–1,45 мкОм·м, до 1350 °C) — последний лучше держит длинные элементы без частых опор.
Отдельно продумывают выводы: в шахтной печи они идут вверх, и верхняя зона часто страдает не от металла, а от перегретых контактов в клеммной коробке.
Отдельно продумывают крепление в верхней зоне: там элементы длиннее и сильнее страдают от теплового удлинения. Скользящая опора сверху снимает часть нагрузки и заметно снижает провисание. Её ставят так, чтобы элемент мог смещаться вниз без упора в керамику и без перекоса по высоте.
| Марка | ρ20, мкОм·м | Температура, °C | Когда берут |
|---|---|---|---|
| 1Cr13Al4 | 1,25 | 950 | Нижние зоны, умеренный нагрев |
| Cr20Ni35 | 1,04 | 1050 | Средние зоны, пластичность |
| Cr20Ni80 | 1,09 | 1200 | Верхние зоны с потерями тепла |
| 0Cr25Al5 | 1,40 | 1300 | Высокотемпературные шахтные печи |
В запросе достаточно указать марку, размер, количество и место доставки; если размер нетиповой — приложите чертёж или образец. Отвечаем ценой и сроком в течение рабочего дня, отгрузку сопровождаем протоколом анализа и упаковочным листом по партии.
Они работают при больших перепадах температуры и потерях через свод, а при загрузке получают холодный воздух. Запас по марке и по поверхностной нагрузке там нужен больше.
Обычно две-четыре, по допуску на разброс температуры по высоте. Каждая зона имеет свою термопару и свой регулятор.
Можно, но невыгодно: в нижних зонах запас по температуре окажется избыточным, а в верхних его может не хватить.
Удары при загрузке и осыпающуюся окалину: там лучше жёсткий профиль и защита от засыпания.
Источники: GB/T 1234 «Сплавы электронагревательные повышенного сопротивления»; ASTM B344; DIN 17470 / 17471; опубликованные материалы изготовителей. Приведённые соответствия марок носят коммерческий характер и не являются гарантией взаимозаменяемости: окончательная приёмка — по составу и размеру, согласованным в заказе.
