Horno de tubo de 1700°C para I+D de materiales

Horno tubular de alta temperatura de 1700 °C con configuración multizona — TOB-K2-6-17TPD3

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

Un horno tubular es un horno de alta temperatura en el que la cámara de calentamiento es un tubo cilíndrico a través del cual se calienta la pieza de trabajo, generalmente bajo una atmósfera de gas controlada. El TOB-K2-6-17TPD3 es un horno tubular de 1700 °C de la serie K2, construido alrededor de tubos de horno de cuarzo de alta pureza o alúmina de alta pureza que están disponibles en configuraciones tanto horizontales como verticales. Los diámetros de tubo estándar son 40 mm, 60 mm, 80 mm y 100 mm (personalizables), y las zonas de calentamiento estándar son 150 mm, 205 mm, 350 mm y 440 mm (personalizables). Las configuraciones de zona van desde zonas simples, dobles y triples hasta quíntuples, y se puede instalar un sistema de inclinación giratorio en el cuerpo del horno para requisitos de procesamiento especiales.

El TOB-K2-6-17TPD3 utiliza elementos calefactores de silicio-molibdeno (MoSi₂) para alcanzar una temperatura de diseño de 1700 °C, con un rango de temperatura de funcionamiento de 0–1600 °C cuando se utiliza un tubo de alúmina. La precisión del control de temperatura es de ±1 °C, monitoreada por un termopar tipo B (rango de medición de 0–1820 °C). El horno funciona con alimentación monofásica de 220 V y está equipado con un controlador de temperatura inteligente PID de 30 segmentos programable con autoajuste que automatiza el calentamiento y el enfriamiento sin intervención del operador.

El horno está diseñado para los rigores de la investigación científica y la producción en pequeños lotes. La carcasa de doble capa con refrigeración por aire forzado mantiene la superficie externa cerca de la temperatura ambiente incluso a altas temperaturas, y la cámara del horno de ensamblaje escalonado distribuye la tensión de manera uniforme durante el calentamiento, evitando la pérdida de calor y extendiendo la vida útil. El aislamiento de fibra cerámica de alúmina ligera proporciona un excelente aislamiento térmico a la vez que es resistente a grietas, no se apelmaza y no genera escoria, lo que garantiza que no haya contaminación de los productos cocidos.

Ideal para:

• Investigación y producción en pequeños lotes de cerámica, metalurgia, electrónica, vidrio, materiales químicos, mecánicos y refractarios.
• Desarrollo de nuevos materiales, incluida la síntesis de materiales para baterías (calcinación de precursores de cátodos, sinterización de electrolitos de estado sólido) a temperaturas de hasta 1700 °C.
• Aplicaciones de enseñanza e investigación universitaria que requieren un horno de alta temperatura con perfiles de calentamiento programables.
• Procesos que requieren atmósferas de gas controladas (gases inertes, gases mixtos, nitrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, argón) o condiciones de vacío.

¿Necesita determinar el material de tubo óptimo (cuarzo frente a alúmina), la configuración de la zona de calentamiento o la atmósfera de gas para su proceso de material específico? Póngase en contacto con nuestros ingenieros de procesos de alta temperatura con los detalles de su aplicación.

Dónde encaja el horno tubular de 1700 °C en la investigación de materiales y el desarrollo de baterías

En la investigación y producción de materiales para baterías, un horno tubular de 1700 °C sirve para los pasos de síntesis a alta temperatura y tratamiento térmico que no pueden realizarse en hornos de menor temperatura (1200 °C). El TOB-K2-6-17TPD3 se utiliza para:

• Síntesis de materiales catódicos:Calcinación de precursores de cátodos a temperaturas de hasta 1700 °C para materiales como óxidos de alto contenido en níquel, óxidos de espinela y ciertos compuestos de fosfato que requieren temperaturas de sinterización más altas.
• Procesamiento de electrolitos de estado sólido:Sinterización de electrolitos sólidos de óxido (p. ej., LLZO, LATP, LAGP) a 1100–1200 °C, o síntesis a alta temperatura de electrolitos cerámicos especializados.
• Tratamiento de materiales anódicos:Estudios de carbonización o grafitización a alta temperatura de materiales de carbono, y tratamiento térmico de precursores de ánodos a base de silicio.
• Investigación general de materiales:Procesamiento de cerámica, metalurgia, vidrio y materiales refractarios donde se requiere la combinación de alta temperatura, atmósfera controlada y perfiles de calentamiento programables.

La configuración multizona es particularmente valiosa para procesos que requieren una zona de temperatura uniforme y larga. Una configuración de triple zona o quíntuple zona con control de zona independiente permite al usuario mantener un perfil de temperatura plano a lo largo de una muestra larga, lo cual es esencial para producir lotes de material uniformes. La opción de inclinación giratoria permite procesos en los que la muestra o el crisol deben inclinarse o girar durante el calentamiento, como ciertas reacciones de polvo.

Características de ingeniería clave del TOB-K2-6-17TPD3

• Temperatura de diseño de 1700 °C con elementos calefactores de silicio-molibdeno
  Los elementos calefactores de MoSi₂ permiten una temperatura de diseño de 1700 °C y una temperatura de funcionamiento continuo de 0–1600 °C (con un tubo de alúmina). Los elementos de silicio-molibdeno proporcionan una excelente resistencia a la oxidación a alta temperatura y una larga vida útil, lo que los convierte en el estándar de la industria para hornos de clase 1700 °C.
• Configuración multizona para zonas de temperatura uniforme largas
  La serie K2 ofrece configuraciones de zona simple, doble, triple y quíntuple, con zonas de calentamiento estándar de 150 mm, 205 mm, 350 mm y 440 mm (personalizables). El control multizona es esencial para mantener un perfil de temperatura uniforme a lo largo de muestras largas, asegurando un procesamiento de material consistente en todo el tubo del horno.
• Control de temperatura de alta precisión (±1 °C)
  El horno emplea un controlador de temperatura inteligente PID de 30 segmentos programable con autoajuste con calentamiento y enfriamiento automáticos. La precisión del control de temperatura es de ±1 °C, monitoreada por un termopar tipo B (0–1820 °C). Una interfaz de comunicación RS-485 opcional permite la conexión a una computadora para el control de inicio/parada, alarma/parada de calentamiento, configuración y almacenamiento de curvas de calentamiento, y registro de curvas históricas.
• Protección de seguridad de doble bucle
  El horno utiliza circuitos integrados y control modular con protección de doble bucle, que incluye protección contra sobretemperatura, protección contra rotura de termopar, protección contra sobrecorriente y protección contra sobrepresión. Estos sistemas de seguridad redundantes garantizan un funcionamiento estable, fiable y seguro, especialmente importante para programas de calentamiento de larga duración sin supervisión.
• Capacidad de atmósfera y vacío
  El horno admite todos los gases inertes, gases mixtos, nitrógeno, oxígeno, monóxido de carbono y argón. El extremo de entrada puede equiparse con una o más entradas, cada una con una válvula de aguja y un manómetro de vacío; el extremo de salida se conecta a un puerto de salida y un puerto de vacío, todos con válvulas de aguja. Se incluye una bomba de vacío con el horno, lo que permite el tratamiento térmico al vacío, así como el procesamiento en atmósfera controlada.
• Carcasa de doble capa con refrigeración por aire forzado
  La carcasa del horno adopta una estructura de doble capa con refrigeración por aire forzado, lo que garantiza que la temperatura externa de la carcasa del horno permanezca cerca de la temperatura ambiente incluso a altas temperaturas, evitando quemaduras accidentales y protegiendo los equipos y operadores cercanos.
• Aislamiento de fibra cerámica de alúmina ligera
  La cámara del horno utiliza fibra cerámica de alúmina ligera avanzada a nivel internacional, que ofrece un excelente aislamiento térmico, bajo peso y alta resistencia a la temperatura. El aislamiento es resistente a grietas, no se apelmaza y no genera escoria, lo que garantiza que no haya contaminación de los productos cocidos. La eficiencia energética es del 60–80 % de los hornos eléctricos más antiguos.
• Bridas de sellado de acero inoxidable 304
  El tubo del horno está sellado con bridas de acero inoxidable 304 que son fáciles de instalar y quitar, resistentes a la oxidación, ácidos y álcalis, y proporcionan un sellado de doble capa para una estanqueidad fiable.
• Accesorios estándar completos
  El horno se envía con un tubo, una bomba de vacío, un tubo de gas, un juego de bridas de acero inoxidable, dos tapones para tubos, unas pinzas para crisol, un par de guantes especiales para alta temperatura y un manual de instrucciones. Los accesorios opcionales incluyen control de pantalla táctil, ventilaciones de humos de entrada/salida, un registrador sin papel y un sistema de control de comunicación remota.

Especificaciones técnicas

Configuración del tubo del horno y de las zonas:

• Material del tubo del horno: cuarzo de alta pureza o tubos de corindón de alúmina de alta pureza
• Configuración: horizontal y vertical
• Dimensiones estándar del tubo: 40 mm, 60 mm, 80 mm y 100 mm (personalizables)
• Zonas de calentamiento estándar: 150 mm, 205 mm, 350 mm y 440 mm (personalizables)
• Configuraciones de zona: zonas simple, doble, triple y quíntuple
• Opcional: sistema de inclinación giratorio instalado en el cuerpo del horno

Recomendaciones prácticas de funcionamiento

Las siguientes recomendaciones se basan en las mejores prácticas para hornos de tubo de clase 1700 °C y se aplican al TOB-K2-6-17TPD3:

• Selección del material del tubo: Utilice un tubo de alúmina (corindón) para temperaturas de funcionamiento superiores a 1200 °C, ya que la temperatura de funcionamiento se especifica de 0 a 1600 °C con un tubo de alúmina. Los tubos de cuarzo son adecuados para aplicaciones de menor temperatura y proporcionan una alta transparencia óptica, pero tienen un límite de temperatura máxima más bajo. Seleccione el material del tubo según su temperatura máxima de proceso y la compatibilidad con la atmósfera.
• Velocidad de calentamiento: La velocidad de calentamiento se puede ajustar de 0 a 10 °C/min, pero se recomienda mantenerla ≤ 5 °C/min. Una velocidad de calentamiento más lenta reduce el estrés térmico en el tubo del horno y en la pieza de trabajo, prolonga la vida útil de los elementos calefactores de MoSi₂ y evita el agrietamiento de las muestras cerámicas.
• Funcionamiento con gas y vacío: Para el procesamiento en atmósfera inerte, purgue el tubo con el gas de proceso durante 15-20 minutos antes de calentar para eliminar el aire. Para el funcionamiento al vacío, conecte la bomba de vacío incluida al puerto de vacío y verifique que las bridas estén correctamente selladas antes de evacuar. Utilice siempre un manómetro de vacío para controlar la presión.
• Colocación de la muestra: Coloque la barqueta o el crisol de la muestra en el centro de la zona de calentamiento uniforme. Para hornos multizona, verifique el perfil de temperatura plano a lo largo de la muestra antes de realizar un lote completo.
• Enfriamiento: Deje que el horno se enfríe de forma natural después de un proceso. La velocidad de enfriamiento recomendada es coherente con la guía de velocidad de calentamiento; evite el enfriamiento rápido, que puede agrietar el tubo y la pieza de trabajo.
• Seguridad: La carcasa de doble capa con refrigeración por aire forzado mantiene el exterior cerca de la temperatura ambiente, pero el tubo del horno, las bridas y el área inmediata alrededor del horno permanecen calientes durante el funcionamiento. Utilice las pinzas para crisol y los guantes de alta temperatura incluidos al manipular las muestras. Utilice siempre las funciones de protección de seguridad de doble bucle.

Problemas operativos comunes y solución de problemas

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Debo elegir un tubo de cuarzo o un tubo de alúmina (corindón) para mi aplicación?

La temperatura de funcionamiento es el criterio principal. Para procesos de hasta aproximadamente 1200 °C, un tubo de cuarzo es adecuado y ofrece transparencia óptica para la observación visual. Para procesos superiores a 1200 °C (hasta el límite operativo de 1600 °C), se requiere un tubo de alúmina corindón. La especificación indica una temperatura de funcionamiento de 0–1600 °C para una configuración de tubo de alúmina. Seleccione el tubo según su temperatura máxima de proceso y la compatibilidad química con la atmósfera.

P2: ¿Cuál es el beneficio de una configuración de horno multizona?

Una configuración multizona (dos, tres o cinco zonas) permite controlar cada zona de calentamiento de forma independiente, lo que permite una zona de temperatura plana más larga y uniforme. Para una barqueta de muestra larga, un horno de zona única mostrará una caída de temperatura en los extremos; un horno de tres o cinco zonas mantiene un perfil plano a lo largo de toda la longitud de la muestra, lo cual es esencial para el procesamiento uniforme de materiales.

P3: ¿Se puede utilizar el TOB-K2-6-17TPD3 tanto para procesos con gas inerte como para procesos de vacío?

Sí. El extremo de entrada puede equiparse con una o más entradas de gas (cada una con una válvula de aguja y un manómetro de vacío), y el extremo de salida proporciona un puerto de salida y un puerto de vacío, todos con válvulas de aguja. Se incluye una bomba de vacío con el horno, lo que permite tanto el procesamiento en atmósfera controlada (con gases inertes, nitrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, argón, etc.) como el tratamiento térmico al vacío.

P4: ¿Cuál es la velocidad de calentamiento recomendada para este horno?

La velocidad de calentamiento se puede ajustar de 0 a 10 °C/min, pero se recomienda utilizar ≤ 5 °C/min. Una velocidad más lenta reduce el estrés térmico en el tubo y la pieza de trabajo, prolonga la vida útil del elemento calefactor y evita el agrietamiento de las muestras cerámicas.

P5: ¿Es el horno adecuado para la síntesis de materiales de baterías?

Sí. La temperatura de diseño de 1700 °C amplía la capacidad de la serie K2 más allá de los hornos estándar de 1200 °C, permitiendo la calcinación y sinterización a alta temperatura de materiales avanzados para baterías, incluidos electrolitos sólidos de óxido, precursores de cátodos ricos en níquel y sistemas de electrolitos cerámicos especializados que requieren temperaturas de sinterización de hasta 1600 °C.

¿Listo para realizar síntesis a alta temperatura y tratamiento térmico hasta 1700 °C con un control multizona preciso y capacidad de atmósfera/vacío? Solicite una cotización para el TOB-K2-6-17TPD3, especificando el material de su tubo (cuarzo o alúmina), diámetro, configuración de la zona de calentamiento y el sistema de inclinación rotativa opcional. Nuestros ingenieros de procesos de alta temperatura pueden recomendar la configuración óptima para su aplicación.

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