Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Печи для отжига и регулирование температуры

Нихромовые трубчатые печи сопротивления пригодны для работы до 900°, но могут применяться и при температуре до 1100°, хотя срок службы нагревательной обмотки при высоких температурах невелик. При выборе или конструировании печи следует предусматривать достаточно равномерное распределение температуры в середине печи. Для этой цели шаг обмотки печи на концах должен быть меньше, чем в центре.

Внутренний диаметр трубы обычно находится в пределах от 25 до 100 мм в зависимости от условий работы (см. стр. 69). Печи должны быть хорошо теплоизолированы, чтобы температура внутри печи не зависела от изменения температуры окружающего пространства. Для уменьшения потерь тепла на излучение внешний кожух должен быть покрыт алюминиевой или какой-либо другой светлой краской. В печах с темным внешним покрытием при высоких температурах значительно растут потери этого рода.

Печи для отжига, применяемые для построения диаграмм равновесия, чтобы компенсировать колебания напряжения в сети и температуры окружающей среды, имеют терморегуляторы разных конструкций. Одним из первых точных приборов, служивших для этой цели, был термостат Хаутон-Хансена, схема которого представлена на рис. 45. Проволока наматывается на двустенную кварцевую трубу промежуток между стенками используется как газовый термометр. Пространство с нагретым газом через -образную трубку, наполненную ртутью, соединяется с баллоном, содержащим газ при постоянной температуре. Незначительное перемещение ртути, вызываемое колебанием температуры печи, замыкает или размыкает реле, которое увеличивает или уменьшает сопротивление, включенное последовательно с нагревательной обмоткой. Это устройство может обеспечить очень точную регулировку, в настоящее время оно заменено рядом приборов, в которых

используются термопары или термометры сопротивления. В большинстве этих приборов применяется двухпозиционная схема регулирования. Когда температура повышается выше определенного предела, реле срабатывает так, что увеличивается сопротивление цепи печи, а когда температура падает ниже этого предела, действие второго реле обеспечивает уменьшение сопротивления. При изменении напряжения питающей сети не больше чем на 5% приборы этого типа работают удовлетворительно. Если же колебания напряжения более значительны, то лучше установить стабилизатор напряжения.

Рис. 45. Принципиальная схема термостата Хаутон-Хансона. Трубка 1 представляет собой печь сопротивления. Изменение температуры вызывает расширение или сжатие воздуха, находящегося между двумя кварцевыми трубками; эти изменения объема меняют уровень ртути в -образной трубке. Таким образом, печь действует как газовый термометр, и температурные колебания уменьшаются тепловой изоляцией, которой служит воздух между трубками: 1 — труба печн; 2 — газовый буллой, находящийся и посте янной темпертуре; 3 - -образная трубкт со ртутью; 4 — реле; 5— источник питания; 6 — регулирующий реостат

Рис. 46. Расположение регулирующей термопары 1, измерительной термопары 2 и образцов 3 при отжиге в печи сопротивления с двойной трубой

Точность и равномерность регулировки могут быть значительно повышены при соблюдении некоторых общих условий. Мы остановимся на условиях работы с регуляторами, в которых используются термопары, однако многие эти положения применимы также к приборам с термометрами сопротивления. Когда число исследуемых сплавов невелико, можно применять трубчатые печи с диаметром рабочего пространства 25 мм. Регулирующая термопара должна находиться против стенки печи; для измерения температуры образца служит вторая тормопара, соприкасающаяся с образцом или с

«ампулой», в которую он помещен. Для обеспечения точности измерения вторая термопара должна быть платина-платинородиевой. При низких температурах для обеспечения большей чувствительности из-за увеличений электродвижущей силы может применяться регулирующая термопара из обычных металлов.

Таким образом, любое небольшое отклонение э. д. с. регулирующей термопары может быть отмечено по показаниям платина-платинородиевой термопары и прибор в этом случае соответствующим образом корректируется.

Температурные колебания могут быть значительно уменьшены, если конструкция печи будет соответствовать схеме, приведенной на рис. 46. В этом случае сплавы в запаянных ампулах помещены во второй огнеупорной трубе внутри печи, а регулирующая термопара находится в зазоре между двумя трубами. Таким образом, благодаря стенкам внутренней трубы создается термическая изоляция, предохраняющая образцы от температурных колебаний. Влияние температурных колебаний становится более существенным по мере повышения температуры, поэтому при низких температурах часто можно обойтись без внутренней трубы. В этом случае регулирующую термопару помещают снаружи трубы, со стороны нагревательной обмотки, благодаря чему внутри печи остается больше места.

Когда имеют дело с большим количеством сплавов при не очень высоких температурах, диаметр печной трубы увеличивается до 75 или что позволяет одновременно отжигать несколько ампул с образцами. При этих условиях трудно предотвратить температурные колебания в несколько градусов внутри трубы. Значительное улучшение может быть достигнуто, если внутрь печи вставить медную трубу или цилиндр из толстого медного листа. Благодаря высокой теплопроводности металла температура вдоль трубы выравнивается. Лучшим методом является использование цилиндрического медного блока, в котором высверлены отверстия, для размещения запаянных ампул с образцами и отверстие для термопары. При низких температурах можно воспользоваться блоком из алюминия.

Для точных работ желательно, чтобы для каждой отжиговой печи имелся отдельный терморегулятор. Опыт показал, что для температур ниже 700° наиболее точная регулировка получается при пользовании электронными регуляторами с термометрами сопротивления. Однако и применяя регуляторы с термопарами, не представляет большого труда

поддерживать в течение длительного периода постоянство температуры в пределах при 1000° и в пределах ±1,5° при 500°. Для коротких выдержек при отжиге тщательная установка регулируемых сопротивлений дает возможность удвоить указанную точность, но это в основном зависит от индивидуальной характеристики регулятора.

Там, где большая точность регулировки не важна, часто можно использовать один регулятор для двух или трех печей. Так, на схеме (рис. 47) печи с регулирующими реостатами включены параллельно, и терморегулятор печи используется для включения в нужный момент сопротивления являющегося общим для двух цепей. Если параметры печей не слишком различаются, то точность регулировки температуры печи будет не намного ниже, чем для печи При таком способе включения регулирующая термопара должна быть помещена в печь с более высокой температурой.

Рис. 47. Схема управления двух печей одним терморегулятором

Для работы на одном, регуляторе могут быть пригодны различные электрические схемы с параллельным или последовательным соединением сопротивлений.

Желательно, чтобы температуру по крайней мере одной печи из каждой системы записывал самопишущий прибор для предупреждения о нарушениях режима, например о выключениях тока, когда за прибором не велось наблюдения. Если автоматическая запись отсутствует, то должно быть включено какое-нибудь устройство, которое может зарегистрировать временное выключение тока, чтобы исследователь знал о нарушении режима отжига.

Необходимо также предусмотреть меры, предупреждающие опасность перегрева печи в случае неисправности регулирующего прибора. Если терморегулятор работает по принципу изменения тока в определенных пределах, то обычно бывает достаточно установить сопротивление таким образом, чтобы не возникало перегрева в результате непрерывной работы печи на верхнем пределе. В некоторых регуляторах сопротивление в процессе работы постепенно увеличивается или уменьшается. В таком случае желательно предусмотреть в цепи плавкий предохранитель, помещающийся в самой печи. При низких

температурах для этих целей подходит алюминиевая или серебряная проволока (температура плавления соответственно 660 и 960°).

Печи для отжига должны размещаться на бетонном или каменном основании. Если это невозможно, то место под печью для защиты от воспламенения следует покрывать уралитом или каким-либо другим сортом асбеста.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление