Московский Энергетический Институт Научно-Исследовательский Университет

1. Московский Энергетический Институт Научно-Исследовательский Университет Митяков Ф.Е. Разработка модели высокотемпературной вакуумной печи с экранной теплоизоляцией Руководитель: д.т.н., проф. Рубцов Виктор Петрович

2. ВПС в СССР • Вакуумные печи сопротивления (ВПС) получили развитие в СССР в 60-70-е годы XX века главным образом в связи с возникновением новых областей техники таких, как атомная и ракетная, а также в связи с бурным качественным развитием металлургии черных, цветных и редких металлов, электроники, авиации и пр. • Известно, что до перестройки развитие ВПС происходило в семь раз быстрее, чем других печей сопротивления вместе взятых. • В 70х годах прошлого века в СССР за 10 лет разработано около 40 типов, и ежегодно выпускалось около 200 вакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляцию мощностью 20000 кВт. А за последующие 10 лет (70-80е годы) было изготовлено более 9 тысяч вакуумных печей сопротивления различных типов.

3. ВПС типа СНВЭ • СНВЭ – Электропечь сопротивления камерная вакуумная с экранной теплоизоляцией; • Ряд печей типа СНВЭ по температурам: 1300; 1600; 1800; 2000 0С; • Размеры рабочего пространства типового ряда печей СНВЭ: 3, 9, 16 литров; • Материал нагревателя: вольфрам; • Комплект теплоизоляции: вольфрам + молибден + нержавеющая сталь; • Тип нагревателя – зигзагообразный прутковый; • Несмотря на повышенный расход электроэнергии, для ряда технологических процессов, когда требуется повышенная чистота или необходима малая тепловая инерция печи, должны применяться ВПС с экранной теплоизоляцией.

4. Нагреватель в печах СНВЭ Отношение поверхности нагревателя такого типа к теплоизоляции в 3-литровой печи – 0,207, что приводит к перегреву нагревателя в печах на 1600 0С на 904 0С; в печах на 2000 0С на 1097 0С. А срок службы таких нагревателей измеряется десятками часов*. * - по публикациям Мармера Э.Н.

5. Предпосылки для модернизации • - выход из строя на большинстве заводов России советских сконструирован-ных ВПС, запущенных в работу в 60-70-х годах XX века, что привело к высокому спросу на данное оборудование; • - рывок иностранных компаний, производящих электротермическое оборудование; • - высокая стоимость иностранного электротермического оборудования; • - ряд технологических процессов (например, спекание танталовых анодов для конденсаторов), для которых одновременно необходимы: номинальная температура в печи до 2200 0С и высокая чистота рабочего пространства печи (применение теплоизоляции на основе УУКМ неприемлемо) .

6. Иностранные аналоги • На слайде представлены нагревательные блоки ВПС спроектированной канадской компанией VacAero. Аналогичные нагревательные блоки такого типа применяются различными фирмами Германии, Польши, США, Канады и др. • Основное преимущество: увеличение теплоотдающей поверхности нагревателя.

7. Спрос в России на установки такого типа • В период с августа по декабрь 2011 года в России проведены 9 тендеров, аукционов, коммерческих спросов на общую сумму более 43 000 000* рублей по приобретению установок, в которых возможно установить нагреватель нового типа: • СЭВ-2,5.5/20 • СНВЭ-16/20 • СШВЭ-7/22 • СНВЭ-1.3.1/20 • СНВЭ-16/13 • СШВЭ-1.2,5/25 – 2 шт. • СЭВЭ-3,2.5/11 • + 2 коммерческих спроса на поставку немецких печей аналогичных СНВЭ по размерам рабочего пространства и температурам на общую сумму более 20 000 000 рублей. * - по данным торговых площадок РосАтома, Сбербанк-АСТ, Росэлторга.

8. Постановка задачи • Разработать модель нагревательной камеры ВПС типа СНВЭ в пакете прикладных программ Ansys. • С помощью разработанной модели определить: превышения температуры на нагревателях, при различных номинальных температурах в печи; максимально-допустимую номинальную температуру в печах типа СНВЭ. • Сравнить следующие параметры (перегрев нагревателей при одинаковых номинальных температурах, максимально-допустимую номинальную температуру, а также срок службы нагревателей) в зависимости от изменения конструкции нагревательного элемента в печах типа СНВЭ.

10. Список литературы • Лейканд М.С. Вакуумные электрические печи (сопротивления и индукционные). – М.: Энергия, 1968. • Мармер Э.Н. Вакуум в порошковой металлургии. – М.: Мордвинцев, 2011. • Митяков Ф.Е. Особенности построения экранной теплоизоляции в вакуумных печах сопротивления. Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-2011. Сборник научных трудов. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2011, 74-79 с. • Мармер Э.Н. Александр Данилович Свенчанский – крупнейший организатор электротермии XX века// Электротехнология на рубеже XX-XXI веков//Сб. докл. Науч.-техн. Семинара, посвященного 100-летию профессора А.Д. Свенчанского. – М.: Издательство МЭИ, 2005. С. 36-40. • Документация торговых площадок РосАтома, Сбербанк-АСТ, Росэлторг