Problem ogrzewania do wysokich temperatur często napotyka mistrza - może to być obróbka cieplna metali w instalacjach wodno-kanalizacyjnych, wytapianie metali nieżelaznych w celu utylizacji złomu lub odlewów artystycznych, kalcynowanie materiałów, przeprowadzanie reakcji w wysokich temperaturach. W branży szklarskiej piec wysokotemperaturowy jest również niezbędnym atrybutem - po przetworzeniu szkła konieczne jest wyżarzanie w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych, w przeciwnym razie istnieje duże prawdopodobieństwo, że produkt pęknie.
Wyżarzanie szkła z reguły zachodzi w temperaturach nieprzekraczających 600 ° C, co pozwala na stosowanie, między innymi, zwykłych niespecjalistycznych materiałów, co znacznie obniża koszty budowy. Poniżej opisano produkcję prototypu takiego pieca. Jego mufla jest wykonana (przetarta) z dwóch ogniotrwałych cegieł ogniotrwałych, grzejnik jest drutem nichromowym (spirale wyrównane - części zamienne do płytek elektrycznych), główną izolacją jest spieniony beton w postaci gotowych bloków. W projekcie zastosowano również materiały - trochę kartonu azbestowego (izolacja pośrednia kompensująca rozszerzanie się mufy), żaroodporną mieszankę murarską do pieców (do powlekania grzejnika drutowego).
Najdroższą częścią pieca był regulator temperatury PID z AliExpress - na jego podstawie zmontowano jednostkę sterującą.
Co było używane w pracy.
Narzędzia
Do cięcia cegieł z pianobetonu użyto piły ręcznej. Wiercenie otworów w pianobetonie (przewody grzejne) - wiertło do metalu. Do spawania przewodów grzejnych użyto małego falownika spawalniczego z elektrodą grafitową, ale można to zrobić.
Materiały
Oprócz gotowego mufla zastosowano cztery bloki z pianobetonu. Kawałek tektury azbestowej, drut nichromowy, mieszanka ogniotrwałego muru, powiązane drobiazgi.
Grzejnik
Wykonane z drutu nichromowego. Moc obliczana jest przez metodologia. Najprostszym sposobem jest pobranie gotowej grzałki - nowej (starej delikatnej) spirali z kuchenki elektrycznej zapewniającej odpowiednią moc. Spirala jest wypoziomowana, jej długość jest mierzona i zgodnie z geometrycznymi wymiarami mufli obliczana jest liczba zwojów i skok uzwojenia. Powierzchnie mufli są oznaczone (krokiem) ołówkiem, a grzejnik jest uzwojony.Aby naprawić skok uzwojenia i ogólnie rozciągające się zwoje, grzejnik jest pokryty kompozycją ogniotrwałą. Zastosowano tu cegły ogniotrwałe „terakota”, należy zwrócić uwagę na właściwości.
Grubość warstwy powlekającej wynosiła około 5 mm, dodatkowa wydajność na środku mufli jest średnia. Dwa uzwojenia z kuchenki elektrycznej zostały uzwojone, skok uzwojenia wynosił około 4 mm. Nawijarki są połączone szeregowo. Okazało się, że niższa wartość mocy z zalecanego zakresu dla tej objętości komory - około 300 W / l.
Przewody do grzejników
Krótkie przewody grzałki (nichrom) zostały przyspawane do drutów miedzianych za pomocą falownika spawalniczego dostosowanego do najmniejszego prądu - około 10A. Elektroda grafitowa z uszkodzonego ogniwa galwanicznego. Topnik - suchy boraks lub roztwór boraksu w wodzie (opcja - w kwasie borowym).
Dodatkowo skręcona część drutów została zagięta za pomocą pętli i zaciśnięta w części zacisku śrubowego.
Test, prototyp pieca
Do testowania mufla musi być izolowana termicznie. Pierwsza opcja izolacji termicznej została wymieszana - z grubego sznurka azbestowego. Mufla została owinięta w kilka warstw. Temperaturę kontrolowano za pomocą termopary (typ K lub chrom-alumel) - na początku standard, który jest częścią multimetru, a następnie podłączony do prowizorycznego jednostka sterująca oparta na regulatorze PID temperatury.
Mam dość krótką termoparę - około 300 mm. Na zdjęciu - jego końce przechodzą przez ścianę jednostki sterującej i są podłączone bezpośrednio do zacisków śrubowych regulatora termicznego. Tłumik i jednostka sterująca musiały być ustawione w kształcie litery T.
Lepiej jest przeprowadzać pierwsze uruchomienie bardzo stopniowo, aby płynnie odparować całą wilgoć pozostałą w materiałach - działało w ten sposób - ogrzewając do 100 ° C, utrzymując przez 3 ... 4 godziny, 200 ° C, kolejne 2 godziny, 300 ° C - 2 godziny i tak dalej.
Podczas testów okazało się to nieprzyjemnym momentem - sznur azbestowy jest tylko „azbestem” tylko warunkowo - na zewnątrz naprawdę miał nitki azbestowe, w środku było coś w rodzaju waty. Wszystko to zaczyna dymić i zapadać się w temperaturach powyżej 400 ° C, podczas gdy „właściwy” azbest działa w temperaturze do 800 ° C. To ten sznur zawiódł mnie podczas testowania poprzedniego mufla - z talku z płynnym szkłem.
Przewód, który zaczął się rozkładać, usunął, jednocześnie można było ocenić uszkodzenie glinianej powłoki grzejnika. Była w bardzo dobrym stanie, było jedno niefortunne pęknięcie. Jako testową izolację termiczną zdecydowano się na użycie spienionego betonu - Jurij Nikołajewicz Bondarenko - naukowiec, szkło, astronom w korespondencji, zalecił stosowanie izolacji termicznej z okruchów pianobetonu - działa tanio i pewnie do 600 ° C. Używa takiej termoizolacyjnej zasypki do cylindrycznej ceramiki (rura ceramiczna z reostatu) i metalowych mufli.
Ponieważ moja mufla ma proste ściany i narożniki, postanowiono użyć całych bloków pianobetonu. Umożliwiło to między innymi dodanie, bez klejenia, z dopasowanych bloków prototypu pieca muflowego. Umożliwia to przez pewien czas, rezygnując z niedogodności podczas pracy, wykorzystanie pieca do oceny szybkości niszczenia materiału nieprzeznaczonego do takich temperatur. Pod koniec okresu próbnego ustal, czy warto wykonać metalową ramę z drzwiami i mechanizmem otwierającym.
Na wierzchu powłoki ogniotrwałej owinąć mufkę kilkoma warstwami tektury azbestowej. To bardzo dobry, niedrogi materiał, wokół którego najbardziej kompletna histeria jest niesprawiedliwie napompowana. Nie musisz się go bać, musisz szanować niektóre funkcje pracy z potencjalnie niebezpiecznymi substancjami i materiałami. W takim przypadku nie wdychaj regularnie pyłu azbestowego. Wszelkie operacje związane z tworzeniem tektury azbestowej lepiej wykonywać po zwilżeniu materiału. Po dobrze namoczeniu możesz praktycznie ukształtować niezbędne szczegóły z azbestu. Tutaj wykorzystano stary, używany azbest dwóch odmian. Aż do całkowitego wyschnięcia izolacja jest mocowana za pomocą usztywnienia z drutu miedzianego.
Na końcowej cegle z tyłu wykonano dwa nacięcia na miedziane przewody grzejnika i wywiercono otwór na termoparę.
Termopara
Na Ali Express zakupiono zestaw trzech termopar typu K. Bez powłoki, wykonany z grubych drutów, w specjalnych ceramicznych „koralikach” z dwoma kanałami w każdym. Każda termopara ma około 300 mm długości. Korzystanie z nich bez specjalnych przewodów „kompensacyjnych” jest raczej niewygodne. Aby nie czekać na długą dostawę, wykonałem je z drutów z dodatkowej pokrewnej (także typu K) termopary obudowy z multimetru. Jest niedrogi i wykonany z bardzo cienkich elastycznych drutów. Termopara „tester” była już kilkakrotnie używana w różnych miejscach, w wyniku wszystkich jej ewolucji została znacznie skrócona, konieczne było niechętnie użycie innego sztywnego, uwalniając go od ceramiki.
Okazało się to również cudem - twardy koniec jest wygodnie i pewnie zamocowany w zaciskach kontrolera, miękki środek pozwala ustawić jednostkę sterującą w żądanej pozycji. Cienkie druty są osadzone w rurkach termicznych, wszystkie połączenia są wykonywane przez spawanie zgodnie z Bastanovem („300 praktycznych wskazówek”), a także przewody grzejne - 10A, elektroda grafitowa, wiertło. Nie zapomnij podłączyć przewodów „w ten sam sposób” - chromel do chromela, kopel do kopela. Najłatwiej to zrobić, spawając termoparę z każdej pary (jednocześnie ćwicząc) i podłączając ją do kontrolera, zaznacz „+” i „-”.
Wniosek, wnioski, błędy
Piec w tej formie był używany nieco ponad miesiąc, prawie codziennie. W porównaniu ze zdjęciem między dnem pieca a stołem umieszczono szczelinę 40 ... 50 mm do wentylacji - wilgoć z porowatych pianobetonowych bloków odparowała podczas pierwszych rozruchów. Piec po prostu umieszcza się na dwóch drewnianych prętach - w temperaturze roboczej 550 ° C ściany zewnętrzne były ogrzewane bardzo umiarkowanie - nie więcej niż 40 ° C przez wiele godzin pracy. Nieznaczne jest również uszkodzenie izolacji termicznej - na wewnętrznej powierzchni bloków występują płytkie pęknięcia. Ogólnie stan jest dobry, można wykonać metalową ramę.
Na zdjęciu najbardziej „zniszczona” płyta jest górna, ma jedyne głębokie pęknięcie, pozostałe części wyglądają znacznie lepiej. Izolacja termiczna była okresowo badana i można powiedzieć, że jej główne zniszczenie pojawiło się przy pierwszym uruchomieniu, zgodnie z teorią niezawodności.
Jakby nie było istotnych błędów, jednak coś można poprawić. Po pierwsze, „szybkość nagrzewania” jest raczej niewielka - moc grzałki jest nieco mała. Piec zyskuje temperaturę roboczą, ale w ciągu dwóch godzin z ogonem. Było to wynikiem użycia gotowych spiral z pieców elektrycznych. Są dwa z nich połączone szeregowo. Można go podłączyć równolegle, ale nie ma szczególnej potrzeby. Niska szybkość nagrzewania ułatwi pracę ze szkłem, zmniejsza szok termiczny, co w naszym przypadku (zastosowanie tanich materiałów ogólnego przeznaczenia) jest bardzo przydatne. Podczas regularnej pracy w warsztacie nie występują żadne niedogodności.
Przewody grzałek. Trzeba powiedzieć, że piękny związek miedzi z nichromem nigdy nie powstał - zadowalający, ale nic więcej. Prawdopodobnie sprawa ma bardzo różne materiały. Miedź-miedź lub nichrom-nichrom spawają się znacznie lepiej, a tutaj jest interesująca okazja - czerpać moc grzewczą z grzejnika. Wniosek powinien być również wykonany drutem nichromowym, ale o znacznie większym przekroju (z których dwa lub trzy są złożone tak samo). Rezystancja wyjściowa będzie znacznie niższa, nie będzie podgrzewana, a jednorodne materiały będą musiały być spawane. Cóż, lub nie zawracaj sobie głowy spawaniem i wyciągaj wnioski tym samym drutem, co nawinięty grzejnik - zostaw długie końce, a następnie zamknij je w ceramiczne lub gliniane „koraliki”.
