Электропечь для обжига керамики и огнеупоров | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (63) апрель 2014 г.

Дата публикации: 07.03.2014

Статья просмотрена: 169 раз

Библиографическое описание:

Шибеко Р. В., Соколов Е. О. Электропечь для обжига керамики и огнеупоров // Молодой ученый. — 2014. — №4. — С. 297-301. — URL https://moluch.ru/archive/63/9680/ (дата обращения: 18.06.2018).

Описывается электропечь для обжига керамики и огнеупоров, котораяпредставляет собой печь конвейерного типа с тремя внутренними секциями. Для экономии энергии 1 и 3 секции соединяются воздуховодом. Сквозь печь, проходит конвейер с поддонами, на которые ставятся детали для обжига массой до 30 кг. Контроль за процессом обжига осуществляет микроконтроллерная система. Режимы обжига задаются клавиатурой и отображаются на ЖК-дисплее.

Ключевые слова: печь, керамика, огнеупоры, микроконтроллер, секции обжига.

Слово керамика (от греческого keramos — глина) происходит из греческого языка, и в узком смысле обозначает глину, прошедшую обжиг. Однако современное использование этого термина расширяет его значение до включения всех неорганических неметаллических материалов.

Исторически керамические изделия были жёсткими, пористыми и хрупкими. Изучение керамики приводит к разработке все новых и новых методов для решения данных проблем, уделяя особое внимание сильным сторонам материалов, а также и необычному их использованию.

Материал и технология, которые используются как в декоративно-прикладном искусстве (разнообразные сосуды, мелкая пластика), так и в скульптуре (рельефы, статуэтки), в монументальном искусстве (панно), в строительстве (кирпич, черепица, изразцы). Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Время появления керамики относят к эпохе мезолит и неолита. Различными видами керамики являются терракота, майолика, фаянс, каменная масса, фарфор.

Область применения керамики. Созданы типы керамики, которые можно использовать в самых разных областях промышленности. Так, керамическую основу спрессовывают и спекают с металлической пудрой. В результате получается жаростостойкий материал, называемый керметом. Керметы используют для изготовления головных обтекателей и теплоизоляционных покрытий космических челноков, деталей ракетных и реактивных двигателей. Керамические детали автомобильных двигателей намного легче, прочнее и долговечней чем металлические.

Некоторые виды керамики, содержащие оксид меди, являются сверхпроводниками при сверхнизких температурах. Сейчас ученые разрабатывают аналогичные сверхпроводники и для более высоких температур. В строительстве широко применяется цемент — один из видов керамики, сырьем для которого служат глина и известняк, смешанный с водой.

Огнеупорные материалы — это материалы применяемые для проведения металлургических процессов (плавка, отжиг, обжиг, испарение и дистилляция), конструирования печей, высокотемпературных агрегатов (реакторы, двигатели, конструкционные элементы и др.). Огнеупорные материалы отличаются повышенной прочностью при высоких температурах, химической инертностью. По составу огнеупорные материалы это керамические смеси тугоплавких окислов, силикатов, карбидов, нитридов, боридов. В качестве огнеупорного материала применяется углерод (кокс, графит). В основном это неметаллические материалы, обладающие огнеупорностью не ниже 1580 °C, применяются практически везде, где требуется ведение какого-либо процесса при высоких температурах.

Представляется электропечь для обжига керамических изделий. Печь представляет собой устройство конвейерного типа с тремя внутренними секциями, каждая из которых имеет размер 1,5х1,5х1,5 м. Печь имеет сзади, спереди и внутри между секциями закрываемые дверцы.

Сквозь печь, а также по 5 м. до и после печи проходит конвейер с поддонами, на которые ставятся детали для обжига массы до 30 кг. на поддон. На боковой поверхности печи расположены ЖК-дисплей и клавиатуры при помощи которых задается следующие параметры:

-       температура в первой секции предварительного прогрева;

-       время выдержки изделия в первой секции;

-       температура во второй секции основного обжига;

-       время выдержки изделия во второй секции;

-       температура третьей секции медленного остывания;

-       время выдержки изделия в третьей секции;

-       количество обжигаемых изделий.

Нагревательные элементы расположены во всех трех секциях. Однако внутри секции основного обжига расположен вентилятор, который включается, если разница температур внутри секции достигается 1°С. Также первая и последняя секция соединены воздуховодом, оснащенным задвижками и вентилятором. Данные устройства позволяет тепло остывающих изделий частично передавать для нагрева прогреваемых изделий.

Ввод данных производится при помощи клавиатуры:

Перемещение курсора циклично. Диапазон задаваемых температур для первой и третьей камеры от 100до 500 0С, а для второй от 500 0С до 1050 0С, с шагом 1 0С. Факт входа изделия в первую секцию фиксируется фотодатчиком.

На рис. 1 изображен вид дисплея, который расположен на боковой стенки печи.

Рис. 1. Вид дисплея

Система информирует персонал об окончании обжига отдельного изделия и всей партии, так же об аварийных ситуациях:

-       не закрываются (не открываются) дверцы на входе (выходе) секции;

-       не закрываются (не открываются) задвижки воздуховода между первой и третьей секции;

-       не работает вентилятор;

-       не движется конвейер;

-       не достигается заданная температура в секции (не работает нагревательный элемент);

-       не следующего изделия на конвейере.

Информирование идет звуковым способом и на дисплее. На рис. 2 представлена структурная схема системы.

Рис. 2. Структурная схема системы

Структурная схема системы состоит из блоков:

-       СУНЭ — схема управления нагревательными элементами;

-       СУД — схема управления двигателями;

-       СИТ — схема измерения температуры;

-       ДИД — датчики исправности двигателей;

-       СУЗ — схема управления задвижками воздуховода;

-       ДЗ — датчик положений задвижек;

-       БОИ — блок отображения информации;

-       БМк — блок микроконтроллера.

Функциональная схема представлена на рис. 3 и состоит из блоков:

-       Т — таймер реального времени;

-       ФД 1 ÷ 3 — фотодатчики секции;

-       ДТ 1С, 2С, 3С — датчик температуры секций;

-       ДЗД 1,2,3,4 — датчик закрытия дверей;

-       ДОД 1,2,3,4 — датчик открытия дверей;

-       ДОЗд — датчик открытия задвижек воздуховода;

-       ДЗЗд — датчик закрытия задвижки воздуховода;

-       Н — нагревательный элемент;

-       LCD — жидко-кристаллический дисплей;

-       К — клавиатура;

-       ШД — шинный драйвер;

-       ТК — транзисторный ключ;

-       РГд — регистр обслуживания двигателей;

-       ДЗ — драйвер звука;

-       УВХ — устройство выборки и хранения;

-       СНС — схема начального сброса;

-       ДК — двигатель конвейера;

-       ДД1–4 — двигатели дверцы 1,2,3,4;

-       ЭК — электронный коммутатор;

-       РГэл — регистр электронного коммутатора;

-       ДЗ — двигатель задвижек;

-       ДВ2С — двигатель вентилятора второй секции;

-       ДВВ — двигатель воздуховода;

-       ДРВВ — датчик работы вентилятора воздуховода;

-       ДРВ2С — датчик работы вентилятора второй секции.

Рис. 3. Функциональная схема системы

Схема работает следующим образом. Центральным звеном является микроконтроллер. Опрос аналоговых датчиков ведется через электронный коммутатор. Для этого контроллер загружает код в регистр электронного коммутатора и к аналого — цифровому преобразователю подключается один из датчиков. Далее сигнал с датчика фишируется УВХ и оцифровывается. Измерение происходит 10 раз и вычисляется среднее значение, которое принимается за окончательный результат измерения. Данная процедура позволяет снизить случайную погрешность в  раз. Аналогичным способом опрашиваются все датчики.

Дискретные датчики опрашиваются через шинные драйверы. Порядок подключения определяется микроконтроллером.

Обращение к таймеру происходит по интерфейсу I2 Cпо специальным выводам.

Опрос клавиатуры ведется через соответствующий шинный драйвер.

Данные на включение двигателей микроконтроллер загружает в регистр. Включение двигателей производится при помощи транзисторных ключей.

Литература:

1. Желудько, А. П.Художественная керамика / А. П. Желудько — М.: ДиС, 1988. — 342 с.

2. Фурманов, В. Д.Автоматика в строительстве /В. Д. Фурманов — М.: Высшая школа, 1985. — 208 с.

3. Денисов, П. П.Обжиговые печи / П. П. Денисов — М.: Энергия, 1983. — 256с.

Основные термины (генерируются автоматически): секция, электронный коммутатор, время выдержки изделия, схема управления, материал, Структурная схема системы, основной обжиг, нагревательный элемент, конвейерный тип, LCD.


Ключевые слова

микроконтроллер, печь, керамика, огнеупоры, секции обжига

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос