Horno de tubo deslizante de 1200°C para materiales de batería

Horno de tubo deslizante de 1200 °C para investigación de materiales de baterías - TOB-SK2-XY-12TP

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

El TOB-SK2-XY-12TP es un horno de tubo deslizante de 1200 °C para la investigación y el desarrollo de materiales de baterías. Su característica distintiva es el cuerpo del horno deslizante: la cámara de calentamiento está montada sobre una corredera motorizada y se acciona mediante botones eléctricos para moverse sobre el tubo de cuarzo o alejarse de él, mientras que la muestra permanece en una posición fija dentro del tubo.

Esta disposición mecánica le otorga al horno una capacidad que un horno de tubo de cuerpo fijo no tiene: la capacidad de comenzar a calentar deslizando el horno sobre la muestra y de comenzar a enfriar deslizando el horno hacia afuera, produciendo transiciones de calentamiento y enfriamiento mucho más rápidas que una cámara que debe cambiar de temperatura en su totalidad.

El horno está construido alrededor de un tubo de cuarzo de alta pureza de 80 mm de diámetro exterior con una longitud de calentamiento de zona única de 350 mm, calentado por un hilo de resistencia HRE hasta una temperatura máxima de 1200 °C (rango de trabajo común de 0-1100 °C). La temperatura se mide mediante un termopar tipo K montado en un lado de la brida con un instrumento de visualización, y se controla mediante un sistema de control de temperatura inteligente con pantalla táctil Yudian que admite 10 programas de 30 segmentos cada uno, autoajuste PID programable inteligente, visualización de curvas e historial, y exportación de datos por USB. La precisión del control es de ±1 °C con una precisión de grado 0.25.

El entorno del proceso es totalmente controlable: el tubo puede operarse al vacío (bomba mecánica de dos etapas, con un vacío máximo de 10 Pa en el horno en estado frío) o bajo flujo de gas (oxígeno, nitrógeno, argón y otros gases inertes) con un controlador de flujo másico (MFC, 0-300 SCCM) y válvulas de bola en los puertos, y la presión máxima de gas dentro del tubo no supera los 0.02 MPa. La cámara utiliza algodón de alta temperatura en la capa exterior y tablero de fibra cerámica de alta calidad en la capa interior para el aislamiento, y el cuerpo del horno utiliza una estructura de doble capa enfriada por aire para mantener baja la temperatura de la superficie exterior. La brida de acero inoxidable 304 con sellado de doble capa proporciona resistencia a la oxidación y resistencia a ácidos y álcalis.

Ideal para:

1. Laboratorios de materiales de baterías que realizan calcinación, sinterización y recocido de muestras de materiales de cátodo y ánodo bajo vacío o atmósferas de gas controladas.
2. Investigación de electrolitos de estado sólido y otros materiales de baterías donde se requieren transiciones rápidas de calentamiento y enfriamiento para controlar la formación de fases y evitar transiciones de fase no deseadas.
3. Experimentos de procesamiento térmico rápido, donde la muestra debe llevarse a temperatura rápidamente y retirarse de la zona caliente rápidamente.
4. Grupos de investigación de materiales que necesitan un horno programable controlado a ±1 °C con registro de datos (exportación USB, curvas y registros históricos) y calentamiento y enfriamiento automático sin supervisión.

¿Necesita confirmar si el tubo de 80 mm, la zona de calentamiento de 350 mm y el recorrido deslizante coinciden con su bote de muestra y proceso? Comuníquese con nuestros ingenieros de equipos de materiales de baterías con las dimensiones de su portamuestras y el perfil de temperatura del proceso.

Principio de funcionamiento: el cuerpo del horno deslizante

Un horno de tubo convencional mantiene la cámara de calentamiento fija alrededor del tubo, por lo que la muestra cambia de temperatura junto con toda la cámara aislada. Eso funciona para la calcinación programada estándar, pero dificulta el calentamiento y enfriamiento rápidos: toda la cámara (los elementos calefactores y la masa de aislamiento que los rodea) debe cambiar de temperatura al mismo ritmo que la muestra.

El TOB-SK2-XY-12TP cambia la disposición. La cámara de calentamiento está montada sobre una corredera y se acciona mediante botones eléctricos, y la muestra se asienta en una posición fija dentro del tubo de cuarzo. Esto proporciona dos modos de funcionamiento distintos:

• Calentamiento deslizando el horno sobre la muestra:el cuerpo del horno, a su temperatura establecida, se desliza sobre la posición de la muestra. La muestra entra en la zona caliente y comienza a calentarse inmediatamente, sin esperar a que la cámara se caliente a su alrededor.
• Enfriamiento deslizando el horno hacia afuera:el cuerpo del horno se desliza lejos de la posición de la muestra, dejando la muestra en el tubo sin la cámara de calentamiento ni su aislamiento alrededor. La muestra se enfría desde su temperatura de proceso mucho más rápido de lo que lo haría dentro de un horno fijo, donde la masa térmica de la cámara mantiene la temperatura alta.

Esta disposición deslizante es lo que admite el procesamiento térmico rápido y los experimentos de tipo temple a hasta 1200 °C: la posición de la muestra en el tubo permanece constante (solo se mueve el horno), por lo que la muestra se puede cargar, llevar a temperatura y extraer de la zona caliente mecánicamente, y las transiciones rápidas son producidas por el propio movimiento de la máquina en lugar de estar limitadas por las tasas de calentamiento y enfriamiento de la cámara. El módulo del horno también se puede retirar de una muestra durante el final de una ejecución programada cuando se requiere un temple rápido.

El sistema deslizante se indica en la especificación de la máquina como deslizamiento por botón eléctrico, con el cuerpo del horno deslizándose. La programación de la tasa de calentamiento (0-20 °C/min, ajustable arbitrariamente) se aplica a las rampas controladas de la cámara de calentamiento; el movimiento deslizante proporciona las transiciones discretas y rápidas que complementan el perfil programado.

Dónde encaja en la investigación y el desarrollo de materiales de baterías

En I+D de materiales de baterías, un horno de tubo es la herramienta estándar para los pasos de temperatura elevada que deciden la estructura y el rendimiento de un material:

• Síntesis y calcinación de polvos:los polvos precursores se calientan bajo aire, oxígeno o gas inerte para formar la fase cristalina objetivo.
• Sinterización y densificación:los pellets prensados de materiales de cátodo, electrolitos sólidos o cerámicas se sinterizan a la densidad deseada.
• Recocido y tratamiento superficial:después de la síntesis, un paso térmico ajusta la estructura cristalina, elimina defectos o difunde recubrimientos superficiales.
• Prueba del efecto del historial térmico:en muchos estudios de materiales, las tasas de calentamiento y enfriamiento y la atmósfera durante el paso térmico (no solo la temperatura máxima) determinan la fase que se retiene a temperatura ambiente.

El TOB-SK2-XY-12TP aborda el cuarto punto directamente. Debido a que la muestra puede introducirse y extraerse rápidamente de la zona caliente, el historial térmico del material puede establecerse con precisión, lo que permite al investigador comparar, por ejemplo, una muestra enfriada lentamente con una templada rápidamente en la misma máquina. Combinado con el sistema de control Yudian programable (10 programas, 30 segmentos, autoajuste PID) y el control de vacío y gas, el horno admite toda la gama de procesos controlados por atmósfera y tasa utilizados en el desarrollo de materiales de baterías:

• Calcinación y sinterización de materiales de cátodo y ánodo en el rango de trabajo común de 0-1100 °C, hasta el máximo de 1200 °C.
• Experimentos de procesamiento térmico rápido y temple para el control de fases.
• Procesamiento bajo vacío (hasta un máximo de 10 Pa en el horno, estado frío) o bajo flujo de oxígeno, nitrógeno, argón u otros gases inertes, con flujo de gas establecido por el MFC.
• Estudios de recocido y cristalización con perfiles de temperatura registrados y exportables.

Cómo funciona el TOB-SK2-XY-12TP

El flujo de trabajo operativo del horno sigue la secuencia a continuación.

1. Carga de la muestra:la muestra se coloca en un crisol o bote en la posición fija dentro del tubo de cuarzo, utilizando los accesorios estándar suministrados con la máquina: el gancho para crisol y guantes de alta temperatura. Se utilizan tapones de tubo donde el proceso los requiere.
2. Configuración de la atmósfera: para la operación al vacío, el extremo de salida se conecta a la bomba de vacío mediante fuelles, válvulas de bola y abrazaderas; para la operación con gas, la línea de gas se conecta en el extremo de entrada a través de las válvulas de bola, y el flujo de gas se ajusta en el MFC (0-300 SCCM). El manómetro en la entrada de gas muestra la presión de suministro, y todos los puertos están equipados con válvulas de bola; la presión máxima de gas dentro del tubo no debe exceder los 0.02 MPa.
3. Configuración del programa: el perfil del proceso se establece en el sistema de control con pantalla táctil Yudian: hasta 10 programas de 30 segmentos, con una tasa de calentamiento dentro del rango ajustable de 0-20 °C/min y un tiempo de segmento único de hasta 1000 horas. Se admite el autoajuste PID para la configuración.
4. Calentamiento: el cuerpo del horno se desliza sobre la posición de la muestra y el programa se ejecuta: se admite el calentamiento automático, el enfriamiento automático y la operación sin supervisión mediante la operación con una sola tecla del sistema de control.
5. Enfriamiento rápido (según sea necesario): cuando se necesita una transición rápida, el cuerpo del horno se desliza lejos de la posición de la muestra para que esta se enfríe sin la cámara de calentamiento a su alrededor. El sistema de deslizamiento con botón eléctrico impulsa el movimiento del cuerpo del horno.
6. Enfriamiento y descarga: el programa o la acción de deslizamiento lleva la muestra a la temperatura de descarga, y la muestra se retira del tubo con el gancho para crisoles y guantes.
7. Revisión y exportación de datos: las curvas de temperatura y los registros históricos se pueden ver en el controlador y exportar a través de la interfaz USB para el registro de investigación.

La protección de seguridad está activa en todo momento: la protección contra sobretemperatura y la protección contra rotura de termopar se proporcionan de serie, y la estructura de doble capa refrigerada por aire del cuerpo del horno mantiene baja la temperatura de la superficie exterior durante el funcionamiento.

Características técnicas clave del TOB-SK2-XY-12TP

1. Cuerpo del horno deslizante accionado por botones eléctricos
   El cuerpo del horno se desliza sobre su riel, accionado por control de botón eléctrico. La posición de la muestra dentro del tubo permanece fija, por lo que la atmósfera del proceso y la colocación de la muestra no cambian cuando el horno se mueve. Esta es la característica definitoria del TOB-SK2-XY-12TP.
2. Calentamiento rápido y enfriamiento rápido mediante movimiento mecánico
   Deslizar el horno sobre la muestra inicia el calentamiento inmediatamente; deslizarlo lejos permite que la muestra se enfríe sin la masa térmica de la cámara de calentamiento a su alrededor. El procesamiento térmico rápido y los experimentos de tipo temple se vuelven posibles: transiciones térmicas bruscas producidas por el movimiento de la máquina en lugar de estar limitadas por las tasas de calentamiento y enfriamiento de la propia cámara.
3. Temperatura máxima de 1200 °C, rango de trabajo común de 0-1100 °C
   Los elementos calefactores de hilo de resistencia HRE y el termopar tipo K admiten una temperatura máxima de 1200 °C, con un rango de trabajo común de 0-1100 °C. La longitud de calentamiento de zona única de 350 mm y el tubo de cuarzo de alta pureza de 80 mm de diámetro exterior definen la zona caliente utilizable y la envoltura de la muestra.
4. Control de temperatura de ±1 °C con el sistema de pantalla táctil Yudian
   El sistema de control de temperatura inteligente con pantalla táctil Yudian admite 10 programas de 30 segmentos con autoajuste PID programable inteligente. Se pueden ver curvas y registros históricos, y los datos se pueden exportar a través de la interfaz USB. La precisión del control es de ±1 °C con una precisión de grado 0.25, y el tiempo de un solo segmento se puede configurar hasta 1000 horas. La operación con una sola tecla proporciona calentamiento y enfriamiento automáticos sin necesidad de supervisión.
5. Tasas de calentamiento programables de 0 a 20 °C/min
   La tasa de calentamiento es ajustable arbitrariamente dentro del rango de 0-20 °C/min, por lo que el perfil de temperatura se puede adaptar al material y al proceso, con el movimiento deslizante disponible para las transiciones rápidas fuera de la rampa programada.
6. Operación al vacío con una bomba mecánica de dos etapas
   El horno funciona al vacío utilizando una bomba mecánica de dos etapas, con la bomba conectada a través de fuelles, válvulas de bola y abrazaderas. El vacío máximo en el horno es de 10 Pa (estado frío), y el vacío final del sistema de bomba es de 6 x 10⁻² Pa (estado frío), proporcionando un entorno de baja presión controlado para el proceso.
7. Control de atmósfera de gas con MFC
   El extremo de entrada tiene una entrada de gas con un MFC (0-300 SCCM), y cada entrada de gas está equipada con una válvula de bola y conectada a un manómetro. Se pueden utilizar oxígeno, nitrógeno, argón y varios gases inertes, y todos los puertos están equipados con válvulas de bola; la presión máxima de gas dentro del tubo no supera los 0.02 MPa.
8. Tubo de cuarzo de alta pureza y bridas de acero inoxidable 304 con sellado de doble capa
   El tubo de proceso es un tubo de cuarzo de alta pureza (80 mm de diámetro exterior), y la brida está hecha de acero inoxidable 304: conveniente para cargar y descargar, resistente a la oxidación, resistente a ácidos y álcalis, y sellado de doble capa para garantizar el rendimiento de sellado requerido para la operación al vacío y con gas.
9. Eficiencia térmica: aislamiento de fibra cerámica y cuerpo de doble capa refrigerado por aire
   La cámara del horno utiliza algodón de alta temperatura en la capa exterior y tablero de fibra cerámica de alta calidad en la capa interior para un buen efecto de aislamiento. La estructura de la cámara es un diseño compacto integrado con una estructura de empalme tipo escalonado que cumple con los principios mecánicos: tensión uniforme durante el calentamiento y el calor no se pierde fácilmente. La estructura del cuerpo del horno de doble capa refrigerada por aire mantiene baja la temperatura de la superficie exterior.
10. Protección de seguridad y paquete estándar completo
    El horno proporciona protección contra sobretemperatura y protección contra rotura de termopar. Sus accesorios estándar cubren los elementos esenciales de operación: 2 tapones de tubo, 1 tubo de cuarzo, 1 tubo de gas, 1 juego de bridas, 2 anillos de sellado de repuesto, 1 gancho para crisoles, 1 par de guantes de alta temperatura, 1 bomba de vacío y 1 manual de operación; el horno se empaqueta en una caja de madera con relleno de espuma en el interior y el cuerpo del horno envuelto en película plástica.

Especificaciones técnicas completas

Las siguientes tablas reproducen las especificaciones proporcionadas.

1. Parámetros técnicos principales

2. Sistema de control de temperatura

3. Sistema de gas y vacío

4. Garantía, accesorios estándar y embalaje

Recomendaciones de operación práctica

• Colocación de la muestra: coloque la muestra en un crisol o bote en la posición fija dentro del tubo de cuarzo, y utilice el gancho para crisol y los guantes de alta temperatura suministrados para la carga y descarga. Dado que la posición de la muestra permanece fija mientras el horno se desliza, defina primero la posición de la muestra y manténgala constante entre ejecuciones.
• Tapones de tubo: utilice los tapones de tubo suministrados según lo requiera el proceso, por ejemplo, para reducir la radiación de calor hacia los extremos del tubo y los sellos. Confirme la disposición en el manual de operación para su proceso.
• Operación de vacío: conecte la bomba de vacío a través de los fuelles, válvulas de bola y abrazaderas. Inspeccione los anillos de sellado antes de su uso (se suministran 2 anillos de sellado de repuesto) y confirme el vacío alcanzable frente al máximo especificado de 10 Pa en el horno (estado frío).
• Operación de gas: ajuste el flujo en el MFC dentro del rango de 0-300 SCCM y verifique el manómetro en la entrada. No exceda la presión máxima de gas dentro del tubo de 0,02 MPa y mantenga todos los puertos cerrados con sus válvulas de bola, excepto aquellos requeridos por el proceso.
• Configuración del programa: establezca el perfil en el controlador de pantalla táctil Yudian: hasta 10 programas de 30 segmentos, velocidades de calentamiento dentro de 0-20 °C/min, tiempos de segmento de hasta 1000 horas. Ejecute el autoajuste PID al configurar un nuevo perfil o después de cambiar el tubo o la disposición de la muestra.
• Procedimiento de deslizamiento: deslice el cuerpo del horno sobre la muestra solo cuando esté listo para comenzar el paso térmico, y deslícelo hacia afuera cuando se pretenda una transición de enfriamiento rápido. Utilice el control de botón eléctrico para mover el cuerpo del horno y confirme que el recorrido esté despejado antes de cada ejecución.
• Límites de temperatura: para el trabajo rutinario, mantenga el proceso dentro del rango de trabajo común de 0-1100 °C; el máximo de 1200 °C se aplica a operaciones cortas y compatibles. Deje que el horno se enfríe dentro de sus condiciones admitidas antes de descargar.
• Enfriamiento y seguridad: no bloquee la ruta de enfriamiento por aire del cuerpo refrigerado por aire de doble capa. Mantenga habilitadas las protecciones contra sobretemperatura y rotura de termopar, y use guantes de alta temperatura al manipular muestras calientes, crisoles y el tubo.
• Mantenimiento: inspeccione el tubo de cuarzo y los anillos de sellado periódicamente, reemplace los sellos desgastados (se suministran repuestos) y verifique el termopar y su instrumento de visualización. El cuerpo del horno tiene una garantía de un año (excluyendo piezas de desgaste) con soporte técnico de por vida.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Qué es un horno de tubo deslizante y en qué se diferencia de un horno de tubo estándar?

En un horno de tubo estándar, la cámara de calentamiento está fija alrededor del tubo, por lo que la muestra y toda la cámara cambian de temperatura juntas. En el TOB-SK2-XY-12TP, el cuerpo del horno está montado sobre una corredera y se mueve mediante control de botón eléctrico, mientras que la muestra permanece en una posición fija dentro del tubo de cuarzo. Deslizar el horno sobre la muestra inicia el calentamiento; deslizarlo hacia afuera permite que la muestra se enfríe sin la cámara de calentamiento alrededor. Esto permite transiciones de calentamiento y enfriamiento mucho más rápidas, útiles para el procesamiento térmico rápido y experimentos de tipo temple.

P2: ¿Cuál es el rango de temperatura y cómo se controla?

La temperatura máxima es de 1200 °C, con un rango de trabajo común de 0-1100 °C. El calentamiento es proporcionado por un hilo de resistencia HRE, y la temperatura se mide mediante un termopar tipo K con un instrumento de visualización en un lado de la brida. El sistema de pantalla táctil Yudian controla hasta 10 programas de 30 segmentos con autoajuste PID, con una precisión de control de ±1 °C y una precisión de grado 0,25. Las velocidades de calentamiento son ajustables dentro de 0-20 °C/min, y el tiempo de un solo segmento puede ser de hasta 1000 horas.

P3: ¿En qué atmósferas puede operar el horno?

El horno puede funcionar al vacío o con gases en flujo. Los gases compatibles son oxígeno, nitrógeno, argón y varios gases inertes; el extremo de entrada tiene una entrada de gas con un MFC (0-300 SCCM), y la presión máxima de gas dentro del tubo no debe exceder los 0.02 MPa. Bajo vacío, la bomba mecánica de dos etapas proporciona un vacío final de 6 x 10⁻² Pa (estado frío), y el vacío máximo en el horno es de 10 Pa (estado frío).

P4: ¿La bomba de vacío está incluida con el horno?

Sí. Los accesorios estándar incluyen 1 bomba de vacío (bomba mecánica de dos etapas), junto con 2 tapones de tubo, 1 tubo de cuarzo, 1 tubo de gas, 1 juego de bridas, 2 anillos de sellado de repuesto, 1 gancho para crisol, 1 par de guantes de alta temperatura y 1 manual de operación.

P5: ¿Cuáles son las dimensiones del tubo y de la zona de calentamiento?

El diámetro exterior del tubo de calentamiento es de 80 mm y la longitud de la zona de calentamiento es de 350 mm (zona única). El material del tubo es un tubo de cuarzo de alta pureza.

P6: ¿Cómo se asegura el sellado del tubo?

El horno utiliza una brida de acero inoxidable 304 con sellado de doble capa. La brida es conveniente para la carga y descarga, y es resistente a la oxidación, a los ácidos y a los álcalis, lo que en conjunto mantiene el rendimiento de sellado requerido para la operación al vacío y con gas. Se suministran dos anillos de sellado de repuesto con la máquina.

P7: ¿Qué protecciones de seguridad proporciona el horno?

El horno proporciona protección contra sobretemperatura y protección contra rotura de termopar. El cuerpo del horno utiliza una estructura de doble capa enfriada por aire que mantiene baja la temperatura de la superficie exterior, y el aislamiento de la cámara (algodón de alta temperatura en el exterior y tablero de fibra cerámica de alta calidad en el interior) contribuye a la eficiencia térmica y a condiciones de contacto seguro.

P8: ¿Qué funciones de datos ofrece el sistema de control?

El sistema de pantalla táctil Yudian permite visualizar las curvas de temperatura y los registros históricos, y los datos se pueden exportar a través de la interfaz USB. El calentamiento y el enfriamiento automáticos se pueden iniciar con una operación de una sola tecla, y el proceso puede ejecutarse sin supervisión, lo cual es útil para tiempos de permanencia prolongados (hasta 1000 horas por segmento) típicos de los procesos de sinterización y recocido.

P9: ¿Cuál es la garantía?

El cuerpo del horno tiene una garantía de un año, excluyendo las piezas de desgaste como los elementos calefactores, el tubo de cuarzo, los anillos de sellado y los termopares. Se proporciona soporte técnico de por vida.

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