الهيكل الأساسي واستخدام الفرن الكهربائي من النوع-الصندوقي

I. الهيكل الأساسي
يمكن تلخيص الهيكل الأساسي للفرن الكهربائي من النوع-الصندوقي في "صندوق واحد، ثلاث طبقات":

1. الغلاف الخارجي:

المادة: تُصنع عادةً من الفولاذ المدرفل على البارد- أو الفولاذ المقاوم للصدأ مع سطح مرشوش بالبلاستيك-لإضفاء المظهر الجمالي ومقاومة التآكل.

الغرض: دعم الفرن بأكمله، وحماية الهيكل الداخلي، ويحتوي على باب الفرن، ولوحة التحكم، والمكونات الكهربائية. يجب الحفاظ على درجة حرارة الغلاف الخارجي ضمن نطاق آمن (عادة لا يزيد عن 60 درجة).

2. العزل الحراري :

الموقع: يقع بين الغلاف الخارجي وغرفة الفرن.

المواد: تُصنع عادةً من الطوب الحراري خفيف الوزن، أو من ألياف السيراميك (مثل ألياف سيليكات الألومنيوم)، أو مزيج من الاثنين معًا. تستخدم الأفران الحديثة بشكل متزايد ألياف السيراميك-عالية الأداء، والتي توفر عزلًا محسنًا وسعة حرارية منخفضة (تسخين وتبريد أسرع) وتصميمًا خفيف الوزن.

الغرض: حاسم! يقلل من فقدان الحرارة، ويحسن الكفاءة الحرارية، ويحافظ على درجة حرارة موحدة داخل غرفة الفرن، ويقلل من درجة حرارة الغلاف الخارجي.

3. غرفة الفرن (غرفة التدفئة):

المواد: منطقة التسخين الأساسية.

النوع التقليدي: مصنوع من الطوب المقاوم للحرارة (مثل الطوب عالي -الألومينا). إنها مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة، ولكنها تتمتع بقدرة حرارية عالية وتسخين وتبريد بطيئين.

النوع الحديث: يستخدم على نطاق واسع وحدات ألياف السيراميك المشكلة بشكل متكامل (مثل ألياف الموليت متعددة البلورات). فهي خفيفة الوزن للغاية، ولها قدرة حرارية قليلة، وتسخن وتبرد بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى توفير ممتاز للطاقة. ومع ذلك، فإن قوتها البدنية أقل قليلاً من تلك الموجودة في غرف الطوب.

الغرض: استيعاب الأجسام الساخنة وتوفير مساحة لتوليد الحرارة ونقلها. تؤثر موادها وبنيتها بشكل مباشر على معدل التسخين، وتوحيد درجة الحرارة، واستهلاك الطاقة.

4. عنصر التسخين:

الموقع: يتم تركيبه حول الفرن (الجوانب والأعلى والأسفل وأحيانًا الجدار الخلفي) لضمان إشعاع حراري متساوٍ لمركز الفرن.

مادة:

سلك المقاومة: يُصنع عادةً من سبائك الحديد-الكروم-الألومنيوم (مثل Cr20Ni80) أو سلك سبائك النيكل-من الكروم. مناسب للأفران ذات درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة-(عادةً<1200°C). They are usually wound in a spiral or corrugated shape and embedded in a groove in the furnace wall or fixed to a ceramic bracket.

قضبان كربيد السيليكون: مناسبة للأفران ذات درجات الحرارة العالية-(تصل إلى 1400-1600 درجة). وهي على شكل قضيب، ذات نهايات سميكة (أطراف باردة) للتوصيلات الكهربائية وقسم أوسط ضيق (نهاية ساخنة) لتوليد الحرارة. يتم تثبيتها عادةً على جوانب الفرن أو أعلىه.

قضبان الموليبدينوم السيليكون: مناسبة لدرجات الحرارة المرتفعة (تصل إلى 1600-1800 درجة). أنها توفر أداء أفضل ولكنها أكثر تكلفة. شكلها مشابه لشكل قضبان كربيد السيليكون.

الوظيفة: مكون أساسي يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.

5. باب الفرن:

الهيكل: عادةً ما تكون الفتحة الجانبية أو الفتحة العلوية-الفتحة، مع نافذة مراقبة (زجاج بدرجة حرارة عالية-) وطبقة عازلة (مشابهة لعزل جسم الفرن).

الختم: يتم إغلاق حواف باب الفرن بمادة مانعة للتسرب -درجة الحرارة-عالية (مثل حبل ألياف السيراميك)، والتي يتم ضغطها بإحكام عند إغلاقها لتقليل فقدان الحرارة ودخول الهواء.

السلامة: عادةً ما يتم تضمين الأجهزة المتشابكة لمفتاح الباب، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل طاقة التسخين الرئيسية تلقائيًا عند فتح الباب لمنع الحروق وفقدان الحرارة الزائد.

6. نظام التحكم بدرجة الحرارة:

مستشعر درجة الحرارة: عادةً ما يكون مزدوجًا حراريًا (النوع K-، والنوع S-، والنوع B-، وما إلى ذلك، ويتم تحديده بناءً على درجة الحرارة القصوى)، ويتم إدخاله في الفرن لمراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي.

7. جهاز التحكم بدرجة الحرارة:

المكون الأساسي: يستقبل إشارة المزدوجة الحرارية، ويقارنها بدرجة الحرارة المحددة، ويخرج إشارة تحكم إلى المشغل.

النوع: استخدمت النماذج المبكرة مقياس مؤشر + موصل، ولكن في الوقت الحاضر، تُستخدم وحدات التحكم الرقمية الذكية في درجة الحرارة (التحكم PID) بشكل شائع، مما يوفر دقة عالية ومنحنيات تسخين قابلة للبرمجة (معدل التسخين، ووقت الانتظار، وجدول التبريد، وما إلى ذلك).

المشغل: عادةً ما يكون مرحلًا أو موصلًا بحالة صلبة-، حيث يقوم بتوصيل الطاقة وفصلها عن عنصر التسخين استنادًا إلى إشارات وحدة التحكم، مما يحقق تنظيمًا دقيقًا لدرجة الحرارة (التحكم PID).

لوحة العرض والتشغيل: تعرض معلومات مثل درجة الحرارة المحددة ودرجة الحرارة الفعلية وحالة البرنامج، مما يسمح للمستخدم بتعيين المعلمات.

8. النظام الكهربائي:

يتضمن مفتاح الطاقة، وقاطع الدائرة (الحماية من الحمل الزائد)، والكتل الطرفية، والأسلاك الداخلية، وما إلى ذلك، مما يوفر توزيع الطاقة وحماية السلامة للمعدات بأكملها.

قوس / قاعدة:

يدعم الفرن بأكمله، ويحافظ على ثباته. تم تجهيز بعض الموديلات بعجلات لسهولة الحركة.

ثانيا. تعليمات الاستخدام (إجراءات التشغيل القياسية والاحتياطات)
يجب أن تلتزم الأفران الكهربائية من النوع Box-بقواعد السلامة بشكل صارم عند تشغيلها لمنع الحروق والحرائق والصدمات الكهربائية وتلف المعدات.

(ط) التحضير قبل الاستخدام

بيئة التنسيب:

ضعه على سطح عمل ثابت ومستوٍ ومقاوم للحريق أو على الأرض.

Ensure good ventilation and sufficient heat dissipation clearance around the furnace (generally >30cm from front to back and left to right, >50 سم من الأعلى). الابتعاد عن المواد القابلة للاشتعال والانفجار والغازات والمواد الكيميائية والأدوات الدقيقة.

يجب أن تكون البيئة جافة وخالية من الغازات المسببة للتآكل وخالية من الاهتزازات الشديدة.

اتصال الطاقة:

تأكد من أن جهد مصدر الطاقة (220 فولت أو 380 فولت) يتطابق تمامًا مع الجهد المقنن للفرن.

استخدم أسلاكًا ذات مساحة مقطع عرضي- كافية وتأكد من التأريض الموثوق.

يوصى باستخدام مفتاح هواء منفصل أو واقي من التسرب.

تقتيش:

المظهر: افحص الفرن والباب وسلك الطاقة بحثًا عن أي ضرر واضح.

غرفة الفرن: تأكد من أن غرفة الفرن نظيفة وخالية من عينات الحطام أو المواد المنصهرة أو الحطام الناتج عن الاستخدام السابق. افحص عنصر التسخين (لأسلاك المقاومة المكسورة وقضبان السيليكون-الكربون/الموليبدينوم السليمة) والجزء الداخلي للفرن بحثًا عن أي ضرر.

باب الفرن: تحقق من الغلق المناسب، والفتح والإغلاق السلس، وقفل الباب الفعال (يجب تنشيط مرحل إيقاف تشغيل طاقة التسخين عند فتح الباب).

مستشعر درجة الحرارة: تأكد من وضع المزدوج الحراري وآمنه بشكل صحيح.

تحضير العينة:

تأكد من أن العينة والحاويات الخاصة بها (البوتقة، القارب، إلخ) يمكنها تحمل درجة الحرارة المستهدفة (نقطة الانصهار، الاستقرار الحراري).

يجب أن تكون العينات والحاويات نظيفة وجافة. يجب تجفيف العينات الرطبة مسبقًا- (يمكن القيام بذلك في فرن عند درجة حرارة منخفضة). وإلا فإن وضعها في الفرن ذي درجة الحرارة العالية-قد يؤدي إلى تبخر سريع، مما يؤدي إلى تناثر العينات أو انفجار البوتقة أو حتى تلف الفرن.

يجب أن تكون العينة صغيرة وتتجنب ملامسة الجزء الداخلي للفرن وعنصر التسخين. استخدم-ملقط بوتقة ذو درجة حرارة عالية للتعامل مع العينات والحاويات.

(ثانيا) إجراءات التشغيل

تحميل العينة:

افتح باب الفرن في درجة حرارة الغرفة أو أقل من 200 درجة (فتح باب الفرن في درجات حرارة عالية يمكن أن يؤدي إلى تلف الفرن وعناصر التسخين، ويشكل خطرًا كبيرًا للإصابة بحروق موجة الحرارة).

باستخدام -ملقط بوتقة ذو مقبض طويل، ضع الحاوية التي تحتوي على العينة بسرعة وثبات في مركز الفرن، مع تجنب ملامسة عناصر التسخين وجدران الفرن. تأكد من وضع الحاوية بشكل آمن.

أغلق باب الفرن بسرعة وتأكد من إحكام الغلق.

ضبط برنامج درجة الحرارة:

قم بتشغيل مفتاح الطاقة.

اضبط برنامج منحدر درجة الحرارة المطلوب على جهاز التحكم في درجة الحرارة:

للعمليات البسيطة: اضبط درجة الحرارة المستهدفة مباشرة واحتفظ بالوقت.

بالنسبة للعمليات المعقدة: قم بتعيين معدل المنحدر (على سبيل المثال، 5 درجة / دقيقة، 10 درجة / دقيقة)، ودرجة الحرارة المستهدفة، ووقت الانتظار، وبرنامج التبريد (إما طبيعي أو معدل محدد، على الرغم من أن أفران الغرفة لديها قدرات تبريد نشطة محدودة). تجنب المنحدرات السريعة بشكل مفرط، خاصة بالنسبة للأفران الجديدة أو الباردة أو مع العينات الكبيرة، لمنع التحميل الزائد على عناصر التسخين أو تكسير الفرن أو العينة بسبب الإجهاد الحراري.

تحقق بعناية من صحة المعلمات المحددة.

بدء التدفئة:

اضغط على زر "ابدأ" أو "تشغيل"، وسيبدأ الفرن بالتسخين وفقًا للبرنامج المحدد.

راقب شاشة وحدة التحكم في درجة الحرارة للتأكد من أن درجة الحرارة الفعلية ترتفع بما يتماشى مع القيمة المحددة.

مراقبة العملية:

المراقبة بدوام كامل-: يجب على المشغلين عدم مغادرة الفرن! راقب وحدة التحكم في درجة الحرارة عن كثب للتأكد من أن درجة الحرارة طبيعية وللتحقق من وجود أي أصوات أو روائح غير عادية (مثل الاحتراق) أو الدخان. تتميز الأفران الحديثة بحماية أكثر من-من درجات الحرارة، ولكن لا تزال هناك حاجة للمراقبة اليدوية.

نافذة المراقبة: نافذة المراقبة تسمح لك بمشاهدة ظروف الفرن (حالة العينة، وجود لهب مفتوح، وما إلى ذلك)، ولكن هذه المراقبة تكون محدودة في درجات الحرارة المرتفعة.

تجنب فتح الباب بشكل متكرر: افتح الباب بسرعة فقط عند الضرورة (مثل التحقق من حالة العينة) وعندما تكون درجة الحرارة منخفضة، وأغلقه على الفور. فتح الباب في درجات حرارة عالية يمكن أن:

يسبب انخفاض مفاجئ في درجة حرارة الفرن، مما يؤثر على أداء العملية.

يمكن أن يتسبب تدفق الهواء البارد في انفجار حجرة الفرن أو عناصر التسخين (خاصة قضبان السيليكون-الكربون/الموليبدينوم).

يمكن أن تندلع موجات الحرارة، مما يسبب حروقا شديدة للمشغل.

(ثالثا) إنهاء التشغيل وأخذ العينات

إنهاء البرنامج/إيقاف التسخين:

عند انتهاء مدة الانتظار أو عند الحاجة إلى إيقاف التسخين، أوقف البرنامج الموجود على وحدة التحكم في درجة الحرارة أو قم بإيقاف تشغيل طاقة التسخين. سوف يدخل الفرن في مرحلة التبريد الطبيعية.

التبريد:

لا تفتح باب الفرن لإزالة العينات عندما تكون درجة الحرارة مرتفعة! وهذه من أخطر العمليات.

انتظر بصبر حتى تنخفض درجة حرارة الفرن بشكل طبيعي. يعتمد معدل التبريد على قوة الفرن وأداء العزل ودرجة الحرارة المحددة.

درجة حرارة الأمان: يوصى عمومًا بخفض درجة حرارة الفرن إلى أقل من 200 درجة (بالنسبة لأفران كربيد السيليكون/قضبان الموليبدينوم، قد تكون المتطلبات أقل، مثل<150°C) before opening the furnace door. Please refer to the equipment manual for specific safety temperatures. Wear high-temperature-resistant gloves!

أخذ العينات:

بعد التأكد من انخفاض درجة الحرارة إلى نطاق آمن، افتح باب الفرن ببطء.

استخدم-ملقط بوتقة ذو مقبض طويل لإزالة حاوية العينة بعناية ووضعها على الطوب المقاوم للحرارة، أو ألواح الأسبستوس، أو رف تبريد مخصص لمواصلة التبريد.

كن على علم بأن الحاوية والعينة لا تزال ساخنة؛ تجنب ملامسة الجلد أو المواد القابلة للاحتراق.

التنظيف والإغلاق:

بعد أن يبرد الفرن وحاوية العينات تمامًا، قم بتنظيف الحطام والغبار من الفرن (استخدم مكنسة كهربائية أو فرشاة ناعمة).

قم بإيقاف تشغيل مفتاح الطاقة الرئيسي.

(رابعا) احتياطات السلامة الهامة

خطر ارتفاع درجة الحرارة: الفرن والباب وحاوية العينات تكون ساخنة للغاية أثناء عمليات التسخين والتبريد. ارتدِ قفازات مقاومة للحرارة- (مثل قفازات الأسبستوس وقفازات الأراميد) واستخدم أدوات متخصصة (ملقط بوتقة ذات مقبض طويل-) عند التعامل.

الوقاية من الحروق: لا تلمس أبدًا أي جزء من الفرن أو عنصر التسخين أو حاوية العينات بيديك العاريتين. كن ثابتًا ودقيقًا وسريعًا عند إزالة العينات ووضعها.

محظورات الخبز: لا تضع مطلقًا مواد قابلة للاشتعال أو متفجرة أو متطايرة تولد غازات سامة، أو مواد غير مستقرة عند درجات حرارة عالية (مثل البلاستيك، والمطاط، والكميات الكبيرة من المذيبات العضوية، والمعادن ذات درجة الانصهار المنخفضة--، أو خليط من المؤكسدات القوية وعوامل الاختزال) في الفرن.

-عمليات إيقاف التشغيل: قبل تنظيف الفرن، أو فحص عناصر التسخين أو استبدالها، أو إجراء أي صيانة، قم دائمًا بإيقاف تشغيل مفتاح الطاقة الرئيسي وتأكد من تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة.

السلامة الكهربائية: تأكد من أن سلك الطاقة سليم ومؤرض بشكل موثوق. تجنب التشغيل في البيئات الرطبة.

الحماية من درجة الحرارة الزائدة: افهم وتأكد من فعالية حماية درجة الحرارة الزائدة للجهاز (مثل محدد درجة الحرارة المستقل).

التهوية: حتى لو كانت العينة نفسها آمنة، فقد يتم إطلاق كمية صغيرة من الغاز عند درجات حرارة عالية. الحفاظ على التهوية الجيدة.

اقرأ التعليمات: تأكد من قراءة دليل التشغيل ولوائح السلامة بعناية واتباعها بدقة للفرن الكهربائي من النوع -الصندوقي المحدد الذي تستخدمه.

(خامسا) الصيانة

التنظيف اليومي: بعد كل استخدام، انتظر حتى يبرد الفرن تمامًا وقم بتنظيف أي حطام من حجرة الفرن.

عمليات التفتيش المنتظمة:

عناصر التسخين: التحقق من عدم وجود أي كسر أو تشوه أو تقادم. تحقق من وصلة الطرف البارد لقضيب السيليكون-الكربون/الموليبدينوم بحثًا عن الأكسدة أو الارتخاء.

غرفة الفرن: التحقق من عدم وجود شقوق أو انهيار أو تلوث شديد.

أختام باب الفرن: التحقق من النزاهة والفعالية.

المزدوجات الحرارية: تحقق من التثبيت الآمن والتلف.

التوصيلات الكهربائية: التحقق من إحكامها وعدم ارتخائها.

حافظ على الفرن جافًا: عند عدم استخدامه لفترات طويلة، حافظ على الفرن جافًا عن طريق وضع مادة مجففة بالداخل وتشغيله بانتظام لإزالة الرطوبة.

تجنب التسخين والتبريد المفاجئ: حاول ضبط درجة الحرارة وفقًا للإعدادات المبرمجة لتقليل الصدمة الحرارية للفرن وعناصر التسخين.