标准实验炉20x30.docx
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标准实验炉20x30
石墨化炉技术参数
一、立式高温石墨化炉炉简介
●工作原理：
来自电网三相工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流电，经过电抗器LD滤波成平滑的直流电送至单相逆变桥，从逆变桥输出高于工频几十倍至上百倍的中频单相交流电至负载。
本装置负载是由感应线圈（包括加热工件）及中频电热电容器组成的LC并联振荡电路。
●应途：
应用碳素材料的烧结和石墨化，碳纤维绳的烧结，电池负极材料高温处理，石墨粉高温处理，碳纤维碳化，的材料。
●特点：
3000℃以内超高温炉体，可完全满足各种材料的烧结和石墨化。
采用数显化智能控温系统，全自动高精度完成测温控温过程，系统可按给定升温曲线升温，并可贮存二十条共40段不同的工艺加热曲线。
采用内循环纯水冷却系统；数字式流量监控系统，炉体转换采用高性能中频接触器；全面的PLC水、电、气自动控制和保护系统。
●主要技术参数：
最高使用温度：
3000℃，常用温度2800℃
石墨坩埚：
直径Φ200*300mm
炉内工作气氛：
氮气、氩气等
温度均匀度：
≤±10℃
温度测量：
远红外线光学测温
测温范围1000~3000℃
测温精度：
0.2~0.75%
温度控制：
程序控制（控温精度：
±1℃）和手动控制
极限升温速度：
200℃/分钟（空炉，视高温区容积和炉膛结构而定）
二、主要技术参数：
型号
JR-SML20/30
最高温度
3000℃
常用温度
2800℃
输入电压
三相380V
额定功率
100KW
中频频率
4000Hz
立式高温区尺寸
Φ800mmXH14500mm
加热区尺寸
恒温区Φ200mmX300mm
测温方式
双比色红外测温仪测温（1000℃--3000℃）
触摸屏
台达触摸屏
控温方式
PID自动控制（控温精度±1℃）和手动控制，
测温精度
0.3%视红外探头精度等级
温度均匀度
≤±10℃
炉内工作气氛
真空置换Ar、N2保护（微正压）
保护方式
西门子PLC智能预警、报警和电源安全保护
冷却方式
封闭式内循环水冷系统
气体净化
氩气净化器
机械泵匹配
2X-15
三、设备组成：
1、设备配置
成套设备由电源（配电柜、控温仪表、报警系统等）无功补偿装置（电器电容、变压器）炉体（炉壳、感应器、内部支撑、装料坩埚、真空系统、保温层、绝缘层等）测温控温系统（日本导电FP93、红外测温仪等）真空系统（管道，机械泵、破空阀、安全阀、SMC数显式压力开关、真空表等）温度测控系统可通过PLC与上位机实现无缝连接，实时监视、控制并显示整套设备的运行情况。
实现电源、炉体、冷却水、保护气体、净化等装置的顺序控制和连锁保护，同时具有预警、报警等功能。
2、电源及控制部分：
2.1电源采用KGPS中频电源，并联谐振方式。
全密封机柜，100KW整流，逆变系统（工作时不大于60KW）电气控制系统采用PLC可编程控制器。
PLC可编程控制器可靠性高，故障率极低。
电源柜采用全密封防尘结构，防止导电炭纤维和导电尘土，全部水冷却管道、阀门等都采用不锈钢件或铜铸件
2.2配电部分基本指标：
2.2.1进线电源：
三相380V±10%，50Hz.
2.2.2直流参数：
整流方式：
三相全控桥式整流.
额定电压：
500V
额定电流：
200A
2.2.3中频参数：
逆变方式：
并联谐振，定时调频.
频率：
1000Hz
额定输出：
750V
额定功率：
100KW
2.2.4控制回路：
4.1整流部分：
控制方式：
数字式集成电路控制.
触发脉冲：
双窄列脉冲.
4.2逆变部分：
控制方式：
定时调频，集成化过零触发.
启动方式：
零电压启动.
2.2.5保护方式：
过流、过压整流拉逆变保护.
二级截流、功率封锁保护.
继电保护，RC、LC吸收保护.
系统欠水、缺水保护.
2.2.6功率调节方式：
手动方式.
PID调节.
2.3控制部分控温仪表采用日本导电（SHIMADA）FP-93曲线控制PID调节仪，4~20mA输入/输出.采用远红外光学探头做测温传感器，光电信号通过光纤电缆送入变送模块转换成4～20mA的线性电流信号，送到温度控制器进行处理。
以电流形式传送信息的最大特点是：
传输误差小，抗干扰能力强，适用于远距离，高精度测量。
温控器将测温信号与给定信号进行比较，将差值放大处理后，转换成对应的PID输出信号送至整流脉冲的移相控制端，控制主回路直流电压，达到自动调节功率和温度的目的.
FP-93外形图：
手动状态下：
功率调整由手动功率电位器调整，本仪表仅作温度显示之用.
自动状态下：
功率调整分为仪表自动控制和仪表手动控制，及温度显示之用.
详细操作介绍请参阅对应的使用说明书.
2.4控温仪表使用岛电公司产智能程序调节仪，该仪表具有0.3级高精确度，可编程控制升温速度和保温时间，具备有通讯端口,可实现准确控温。
2.5.台达PLC监控及触摸屏显示报警装置：
包含数据采集、水气流量检测传感器等.
为了对所有参数进行实时监测与报警，采用PLC与人机界面。
2.5.1人机界面：
点击首页下方的“进入”键进入系统状态页面，如下图所示：
点击系统状态页面下方菜单选项中相应的按钮进入与之相对应的系统画面，如点击“系统图”按钮，即可进入其系统画面，进行相关操作和查询。
具体见下：
详细操作介绍请参阅对应的使用说明书。
2.6无功补偿装置及输出变压器：
电力电容器及连接铜牌
3、炉体部分：
3.1双层6mm水冷结构,双层不锈钢材质，可抽负压真空；具有防爆口、真空管道接口，增加真空破坏阀，安全气压阀，充气孔，真空仪表等。
炉体示意图如下：
为方便安装及更换发热体、保温层等，炉体与发热体采用螺栓连接，更换保温材料时，将炉体与发热体体的绝缘固定条螺栓松开、电极法兰部分松开，即可操作。
炉体支撑为常用的三角受力，炉脚架与地面预埋件地脚螺栓固定。
炉体支撑示意图地脚固定示意图
3.2美国雷泰双比色红外测温仪：
测温范围1000~3000度.
3.3炉内处于微正压状态。
3.4发热体材质：
超高功率电极石墨材料（石墨坩埚）。
石墨具有良好的热传导性能，同时石墨也基本接近理论的黑体材料，能有效吸收高温下的红外热辐射，使整个炉膛高温区横截面形成很小温度差，预计温度均匀性≤±10度。
结构示意图如下
：
均热腔（发热体）
均热腔与发热体支撑石墨坩埚
3.5感应器：
由优质矩型紫铜管20*25*3mm绕制经过3道工序绕制而成内通冷却水，外设接管联接装置。
感应线圈
3.6外保温材料：
柔性炭毡及固化炭毡及刚玉绝缘层等。
软毡按严格的条件购买与选配，能够保证在重复修炉时保温材料的一致性。
保温材料属炉膛较贵重材料，具有多孔性，长期的连续使用会使碳毡有一定量的损失，主要以内层高温部分损失较严重，达到预定使用寿命时，只需要打开炉门，抽出发热腔将软毡做更换，更加节省预算。
保温层各连接处以台阶形式连接，以防止炉内高温区的热量泄露。
3.7水冷电极。
由电源控制柜经补偿电容柜后的交流能量信号能过水冷电缆进入经水冷却电极到达交流感应线圈。
水冷却电极由不锈钢法兰与绝缘用环氧法兰等基本组成。
水冷却电极电极安装图（中间为O形圈）
3.7本设备的炉膛设计充分借鉴国外真空感应炉的设计理念，在国外设备的基础上融入我公司多年的高温炉生产经验，增加炉膛的保温性能和温度均匀性，降低生产劳动强度，炉内使用的耐火材料全部国产化，使生产成本大大降低。
3.8炉内发热体支撑材料使用炭毡材料，减少两端的热传导损失，卧式炉炭纤维的进出口处增加复合材料的隔热板，阻断热量的辐射。
增加保温层的厚度，在有限的电源功率下，降低热耗散，调整感应器，解决炉膛温度中间高，两端低的问题，将恒温区尽量大。
4、机械泵
本泵以管道、阀门和电器操作控制箱，还配有冷却水管系统，机组结构紧凑，使用方便。
机械泵基本示意图
5、冷却部分：
系统设计时考虑设备的可靠性和连续长时间运行，由封闭的水循环系统进行冷却。
新型风冷蒸发式纯水冷却循环装置是—种采用铜质散热管作导热元件，通过风和纯水（蒸馏水）热交换，将发热体的热量排入空气中的新—代换热冷却设备。
一次水循环系统全部使用不锈钢管道和去离子水，不会有管道堵塞影响生产。
无须水池，纯水闭路循环，水质干净，不结水垢，占地少，随意摆放，安装方便，消除了中频电源、中频电炉的水故障。
用户需定购FBN-10T（选配件）型封闭式纯水冷却装置各一套。
整个炉体及真空组合部分和各变流元件需要一定量的冷却水。
循环冷却水压力：
1.5～2KG/cm2流量：
30~50m3/小时
进水温度：
≦30℃。
出水温度：
≦55℃
6、净化装置：
设计考虑到高温时气体和部分水分对工件的影响，推荐采用净化器，不仅深度脱氧，而且还深度脱水，设备并配有高效滤尘器除尘装置，获得高纯氩气，供用户使用。
用户需订购GArP-6氩气净化器一台。
工作流程图：
四、设备主要外购件及关键性元器件:
名称厂家
红外测温仪美国雷泰
可编程控制器德国西门子
测温仪表日本导电
人机界面台湾台达
无纸记录仪杭州盘古自动化
机械泵上海澄赢真空
净化器四川成都
六、设备结构性能优势：
1、结构紧凑：
全套设备占地仅需12㎡。
2、用途广泛：
超高温炉体可完全满足3000℃以内各种材料的烧结和石墨化。
3、智能化程度高：
用户设定程度后，系统可自定化完成测温和控温这个过程，全面的PLC水、电、气自动控制和保护系统。
4、使用安全：
中频电源具有过流过压保护同时设备具有自动化预警报警系统，炉体设有安全破空阀、防爆口，保证设备在安全、正常、可靠的情况下运行。
密闭式循环水冷却系统有效的解决中频电源和电炉的水故障，设有离心空气分离器即使最小的气泡也会被排除有效防止水中空气与感应器的氧化反应。
6、节能无污染，达到环保部门各项指标要求。
7、人性化售后服务：
支持终身有偿维修，实行终生维修。
调试人员免费培训操作人员达到会使用、会保养、会维修的水平。
同时提供技术支持，免费提供最新版本的软件，进行所购软件升级，维修配件实行优惠。
高温炉价格：
项目
主要组成
备注
价格（万元人民币）
中频电源
全密封机柜，带有国内驰名商标“正泰”产品的断路器及低压电器。
50KW整流、逆变系统（工作时不大于40KW），实现与测温、控温、故障保护接口、补偿电容
1
5
感应圈
电极、连接铜排、水冷电缆等
1
2
预警报警及显示系统
台达PLC监控及触摸屏显示报警装置，包含数据采集、水气流量检测传感器等
1
3
控温系统
日本导电（SHIMADA）FP-93曲线控制PID调节仪，4~20mA输入/输出，根据用户要求配置通讯接口
1
1
测温系统
双比色红外测温仪美国RATEK马拉松系列1000-3000℃。
1
3
真空系统
2X―15机械真空泵，真空阀、充气阀、破空阀、安全阀、真空表、真空管道等
1
1.5
炉体部分
双层水冷结构，内、外层采用304不锈钢，可抽负压真空；具有防爆口、真空管道接口，增加真空破坏阀，安全气压阀，充气孔，真空仪表等，
1
5
发热及保温材料
高纯石墨发热体组件、高纯石墨测温组件、柔性炭毡、纤维增强刚玉-莫来石绝缘套，高温区尺寸：
Ф200X300.
1
2
水冷却系统
封闭式纯水冷却系统，所有管道阀门全部使用不锈钢件或铜铸件，包含炉体、真空泵、电源电控柜的各路进出水管道及水箱、水压表
1
3
气体净化系统
氩气净化处理装置包含管道、阀、气体流量计、进出气阀门、管道等配件
1
3
调试安装
1
1
共计29.5万元
以上价格为出厂价，各项共计（含17%票）不含包装运输费。
设备保修一年，终身有偿维修，炉内易损材料（包含保温绝缘材料）不在保修范围内。
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