在陶瓷烧结、金属材料热处理及玻璃熔制等科研与工业应用中,温度的极限与控制的精度直接决定了材料的最终性能与工艺的成败。日本YAMADA DENKI(山田电机)作为专业的工业电炉制造商,其推出的SSFS-130-S台式高温马弗炉,凭借1700℃的高使用温度、二硅化钼加热元件以及高精度程序控制能力,构建了一个兼具超高温极限与操作便捷性的精密热处理平台。本文将从加热系统、炉膛结构、智能温控及安全设计等维度,深度解析这款设备的技术内涵。
注:根据现有产品信息,SSFS-130-S存在参数差异,本文以主流技术资料(1700℃/二硅化钼加热器)为准进行撰写。
SSFS-130-S采用二硅化钼发热体作为核心加热元件。这是一种适用于超高温领域的电阻加热材料,其技术优势体现在:
耐超高温:元件本身可在1700℃以上的氧化性气氛下长期稳定工作,为炉膛达到1700℃高温度提供了热源保障。
表面负荷高:允许较大的表面发热功率,升温迅速。
抗老化性能:在高温下表面形成致密的石英玻璃层(SiO₂),保护内部材料免受进一步氧化,具备优异的使用寿命。
悬挂式安装:加热元件采用吊下式结构,便于在长期使用后进行单独更换,降低了维护成本与停机时间。
在空炉状态下,SSFS-130-S具备快速升温能力。尽管具体升温曲线因炉膛容积而异,参考同类超高温炉型,其从室温升至1700℃约需180分钟,兼顾了加热效率与炉膛结构的热应力承受能力。
炉膛内部采用高铝纤维材质构筑。这是一种陶瓷纤维制品,具备以下特性:
低热容与低导热:相比于传统重质耐火砖,高铝纤维的蓄热量小,隔热性能优异,能有效将热量束缚在炉膛内部,实现节能效果。
抗热震性:能够承受反复的快速升温和冷却循环,不易产生裂纹。
炉膛尺寸:炉内空间为W130×D160×H130mm,容积适中,适合中小型试样、工件的批量处理。
为解决超高温炉体外壳过热的安全隐患,SSFS-130-S采用了成熟的双层壳体结构与循环冷却系统。
隔热层+风冷夹层:内层炉体与外层钣金之间形成空气夹层,配合冷却风扇强制对流,使高温工作时外壳表面温度维持在安全范围,既防止操作人员烫伤,也降低了对安装环境的热辐射。
SSFS-130-S采用SCR(可控硅)与程序温度调节器结合的PID控制方式。
SCR调功:通过控制加热元件的导通角,实现无触点、高精度的功率调节,输出平滑,对电网干扰小。
PID自整定:温控器具备自整定功能,可自动计算PID参数,实现无超调、快速稳定的温度到达与恢复,确保恒温区的温度波动极小。
设备搭载数字程序控制器,可登录34种不同的温度控制模式。这一设计允许操作人员:
多段编程:针对复杂的热处理工艺(如陶瓷烧结的排胶、升温、保温、降温),预先设定多段升/降温速率、保温时间和循环次数。
工艺复现:保存成熟的工艺曲线,确保不同批次实验或生产结果的一致性。
采用JIS B型热电偶作为测温元件。B型热电偶(铂铑30-铂铑6)长期使用温度上限可达1600℃~1700℃,且在此温度区间热电动势稳定性高,抗污染能力强,是超高温测量的理想选择。
超高温设备的安全设计至关重要,SSFS-130-S构建了多重硬件与逻辑保护机制:
| 安全系统 | 功能描述 | 技术价值 |
|---|---|---|
| 漏电断路器 | 主电源回路配置漏电保护开关 | 防止因绝缘下降或受潮引发的触电事故,保障人身安全。 |
| 过升温防止电路 | 独立于主控温系统的超温保护器 | 当炉温超过设定上限或主控失效时,直接切断加热器电源,防止“飞温"损坏样品或设备。 |
| 烧毁(断线)电路 | 检测热电偶或加热器断线故障 | 一旦传感器开路或加热回路异常,立即停止输出并报警,避免温度失控。 |
| 加热器切断逻辑 | 故障时自动切断加热器回路 | 将上述保护动作最终执行于切断电源,确保设备进入安全状态。 |
电气容量:2.9kW,适配单相AC200V电源(50/60Hz),适合标准工业及实验室供电环境。
外形尺寸:W480×D640×H650mm(部分数据为640D或650H略有差异,以实物为准)。
设备重量:约85kg,稳固的机身保证了高温下的机械稳定性。
涂装:金属蓝色烤漆面,美观且耐腐蚀。
顶棚排气口(Φ17mm):便于排出试样加热过程中产生的挥发性气体,或用于通入保护气氛。
门窥视孔(Φ19mm):允许操作人员在高温状态下观察炉内试样的颜色、形态变化,无需开门干扰炉温。
SSFS-130-S因其超高温特性和紧凑结构,主要应用于以下领域:
陶瓷烧结:如氧化锆、氧化铝、氮化硅等结构陶瓷和功能陶瓷的致密化烧结。
金属材料热处理:高温合金的固溶处理、特种钢的淬火加热等。
玻璃与晶体熔制:特种玻璃的熔融、玻璃相的测定以及晶体材料的退火处理。
科研实验:材料科学、冶金工程等领域的高温物性测试与工艺探索。
选型考量:若用户常用温度超过1650℃,需确认加热元件与测温元件的选型是否匹配;若涉及气氛保护(如氮气、氩气),需评估炉膛密封性及是否需要额外配置进气控制系统。
日本YAMADA DENKI SSFS-130-S台式高温马弗炉,以其二硅化钼加热元件突破1700℃高温极限,以高铝纤维炉膛与双层壳体实现了热效率与操作安全的平衡,更通过34段程序控温赋予了复杂热处理工艺精准复现的能力。它不仅是一台加热设备,更是材料科学探索与高制造领域中,将理论配方转化为实际性能的关键“反应器"。在追求温度与精确工艺的道路上,SSFS-130-S以其稳定可靠的性能,为研究者与工程师提供了一个坚实的技术平台。