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选择真空炉设备时的注意事项
2024-09-13
投资新真空炉设备时需要考虑许多因素。虽然价格显然很重要，但买家还应评估许多详细的设计和其他技术考虑因素，以确保他们选择最适合其需求的设备。
A) 热区有效工作面积和承重能力
有效工作区：应根据要处理的最大部件或负载大小来选择有效工作区。不要购买比所需更大的熔炉，因为这样会增加运营成本，并导致投资经济不可接受的情况。另外，请记住，使用圆形热区，可以容纳更宽或更高的部件。
炉床重量容量：通常，炉子的重量容量是根据给定工件尺寸和特定操作温度下可处理的最大预计负载重量来指定的。重要的是，应包括特定高温下的最大负载重量，以确保炉床设计正确。
B) 温度考虑
最高温度：大多数制造商将炉子的工作温度定为 2400°F。我们提供的炉子最高工作温度为 2650°F。这对于清理周期很重要，有助于确保热区的长期运行。此外，如果特定工艺需要更高的温度，则可提供额外的温度能力。
温度均匀性：在炉子操作范围内声明完整的操作均匀性非常重要，因为可能会有较低范围的应用。我们对炉子声明如下：
+/‐ 20°F，300‐600°F，符合 AMS 2750D，4 级
+/‐ 15°F，600-900°F，符合 AMS 2750D，3 级
+/‐ 10°F，900-2500°F，符合 AMS 2750D，2 级
热区温度均匀性：这显然取决于绝缘设计和各种热区组件和气体流动模式所需的开口。一些热区设计难以满足均匀性要求，因为间隙或开口不可接受，尤其是在后部有挡板的气体出口处。 此外，由于热区前后热损失不一致，必须至少有三个加热区才能正确调整和调节功率输入。
C) 热区建设
绝缘包：根据对各种绝缘组合的功率损耗研究，已确定最可接受的绝缘包由 0.040 Flexshield 面层和 4 层 0.5 英寸石墨毡组成，全部安装在 0.090 英寸厚的 304 不锈钢支撑结构中。注意：对于某些应用，特别是在高温下的长循环，我们将添加第五层石墨毡，以进一步减少热区损耗并降低功耗。
加热元件：我们的炉子采用弯曲石墨类型，ISO-63.原装和替换元件的电阻平衡且匹配。最重要的是，元件的电阻要匹配得当，以最大限度地减少潜在的温度均匀性问题。
工作支撑轨道：这些轨道通常由钼垂直构件支撑的重型石墨轨道组成。轨道顶部开槽，以便插入钼杆，从而最大限度地减少负载接触反应的可能性。此外，轨道下方和轨道之间留有足够的间隙，以方便卡车装载。
加热元件绝缘体：炉子必须具有出色且经过验证的电气绝缘效果。绝缘体还应避免受到污染蒸汽的影响。
加热元件指示器：热区的每个加热区前面板都安装有电流和电压表，可在炉子需要时进行简单、容易的比例微调。
地面灯指示器：这些指示器可以对元件和电热区绝缘体进行简单的服务检查。
D) 真空炉的真空性能
应要求使用下面所述的值和时间来作为确定炉子性能的基础：
极限真空：对于扩散泵炉，极限真空将在 10-6 Torr 范围内。对于仅使用机械泵/鼓风机组合的炉子，极限真空将为 20 微米汞柱或更高。
工作真空：使用扩散泵时，工作真空将在 10-5 Torr 范围内。不使用扩散泵时，工作真空将在 50-60 Micron Hg 范围内。
抽真空至高真空交叉点的时间：大约 10 分钟。
抽气至 1 x 10-4 Torr 的时间：约 15 分钟。
熔炉泄漏率：小于 5 微米/小时。最重要的是，任何熔炉的泄漏率都必须明确规定，并保证其能够正常、清洁地运行。
E) 真空系统部件
机械泵：
真空鼓风机泵：
扩散泵：
主真空阀：提升阀，直角型。
真空粗抽端口：我们建议直接抽真空至炉腔。虽然这意味着炉腔上有一个额外的端口，但它提供了直接抽真空的通道，而无需通过扩散泵高真空阀。
F) 炉腔设计
基本结构：该室采用 A36 级钢材制造，符合 ASME 规范第 8 节的规定。它采用标准双壁设计，可确保整个主结构和头部的适当水循环。
炉门设计：我们提供高压釜式设计的炉子，配有旋转环和标准 Buna-N 型 O 形环。高压釜移动时提供防护罩，以保证人员安全。门是手动操作的，操作员可以在门关闭时看到正在发生的事情。
G) 气体冷却系统
内部/外部：每种冷却系统都有优点和缺点。外部冷却系统可以更轻松地接触热交换器和驱动电机，但会占用额外的地面空间。将内部气体冷却系统安装在真空范围内，无需任何驱动电机轴旋转密封件。旋转密封件容易发生泄漏、早期故障，并且很难更换。我们还使用标准型号的驱动电机。
降压变压器：我们使用这个 460V 至 230V 的变压器来最大限度地降低 460 伏电机出现电弧问题的可能性。
气体喷嘴：遍布热区主要部分和前门的机械加工锥形石墨喷嘴可加速气体流动，如果需要更换，可以轻松拆卸。
H) 电源
1)电源类型：SCR型干式电源，控制柜内配有功率调整控制， 消除了电力变压器内水污染和由此导致的任何流动问题的可能性。
I) 电气和控制
控制柜：我们倾向于将电气控制装置安装在一个标准的 6' x 6' 标准 NEMA 12 机柜中，该机柜符合 NFPA 70 标准并包含集成的主电气开关联锁装置。
控制和仪表：我们的真空炉的操作和功能应易于使用。我们的炉子采用用户友好的触摸屏功能，可以持续控制和监控炉子状态和操作。
热电偶：大多数熔炉制造商已将“S”型热电偶标准化，用于控制和超温。通常，带有适当插孔面板的“K”型热电偶用于工作监控和测量。
J)其他关键领域
气体回填阀：指定此阀对于确保气体回填的正确性和可靠性非常重要。我们的熔炉使用标准 ASCO 型阀门。
分压操作：在许多工艺周期中，正确控制分压是最重要的。我们的炉子设计为自动控制从 500 微米汞柱到 10 托。 在工艺过程中，控制在 1 托以上很重要，因为工艺温度超过 1800°F 时需要减少铬和铜的蒸发。
水冷要求：任何设备规格都应说明循环加热和冷却阶段所需的水流量。压力调节器应包含在炉子和支撑管道上。此外，所有关键管线上都应提供水流指示器。
加热和冷却速率：应说明将空炉从环境温度加热到 2000°F 的时间。我们通常指定 5 分钟。此外，还应定义空炉冷却速率。我们通常规定从 2000°F 到 200°F 需要 5 分钟的时间。
短路电流额定值(SCCR)：重要的是，炉子的设计和额定值应能够接受可能出现的短路电流工厂条件。
安装短路额定值 (SCCR) 低于电力服务可用故障电流的电气设备不仅存在安全隐患，还违反了国家电气规范。
K) 装运前测试
每台熔炉的制造都必须完全满足客户的要求和期望。这些要求通常写在“设备规格”文件中，该文件将成为整个采购订单文件的一部分。
该规范不仅应突出所需的各种硬件组件，还应突出设备预期的整体性能。
为了证明熔炉的性能符合客户的预期，应对系统进行全面彻底的测试。这些测试包括：
完成所有相关组件和系统的电气检查和“调试”。
加热设备以显示最佳加热温度(烘烤)。
完整的温度均匀性调查 (TUS) 可说明整个热区的均匀性。
气体冷却演示以确认炉子所需的冷却速度。
规范所要求的其他特定测试。
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