Forno tubular deslizante de 1200°C para materiais de bateria

Forno tubular deslizante de 1200 °C para pesquisa de materiais de bateria - TOB-SK2-XY-12TP

Visão geral do produto e aplicações ideais

O TOB-SK2-XY-12TP é um forno tubular deslizante de 1200 °C para pesquisa e desenvolvimento de materiais de bateria. Sua característica distintiva é o corpo do forno deslizante: a câmara de aquecimento é montada sobre um trilho motorizado e é acionada por botões elétricos para se mover sobre ou para longe do tubo de quartzo, enquanto a amostra permanece em uma posição fixa dentro do tubo.

Este arranjo mecânico confere ao forno uma capacidade que um forno tubular de corpo fixo não possui - a capacidade de iniciar o aquecimento deslizando o forno sobre a amostra e de iniciar o resfriamento deslizando o forno para longe, produzindo transições de aquecimento e resfriamento muito mais rápidas do que uma câmara que precisa mudar de temperatura como um todo.

O forno é construído em torno de um tubo de quartzo de alta pureza com 80 mm de diâmetro externo e 350 mm de comprimento de aquecimento de zona única, aquecido por fio de resistência HRE até uma temperatura máxima de 1200 °C (faixa de trabalho comum de 0-1100 °C). A temperatura é medida por um termopar tipo K montado em um lado do flange com um instrumento de exibição, e controlada por um sistema de controle de temperatura inteligente com tela sensível ao toque Yudian que suporta 10 programas de 30 segmentos cada, sintonia automática PID programável inteligente, visualização de curvas e histórico, e exportação de dados via USB. A precisão do controle é de ±1 °C com precisão de grau 0,25.

O ambiente do processo é totalmente controlável: o tubo pode ser operado sob vácuo (bomba mecânica de dois estágios, com um vácuo máximo de 10 Pa no forno em estado frio) ou sob fluxo de gás - oxigênio, nitrogênio, argônio e outros gases inertes - com um controlador de fluxo de massa (MFC, 0-300 SCCM) e válvulas de esfera nas portas, e a pressão máxima de gás dentro do tubo não excedendo 0,02 MPa. A câmara utiliza algodão de alta temperatura na camada externa e placa de fibra cerâmica de alta qualidade na camada interna para isolamento, e o corpo do forno utiliza uma estrutura de resfriamento a ar de camada dupla para manter a temperatura da superfície externa baixa. O flange de aço inoxidável 304 com vedação de camada dupla oferece resistência à oxidação e resistência a ácidos e álcalis.

Ideal para:

1. Laboratórios de materiais de bateria que realizam calcinação, sinterização e recozimento de amostras de materiais de cátodo e ânodo sob vácuo ou atmosferas de gás controladas.
2. Pesquisa de eletrólitos de estado sólido e outros materiais de bateria onde transições rápidas de aquecimento e resfriamento são necessárias para controlar a formação de fase e evitar transições de fase indesejadas.
3. Experimentos de processamento térmico rápido, onde a amostra deve ser levada à temperatura rapidamente e removida da zona quente rapidamente.
4. Grupos de pesquisa de materiais que precisam de um forno programável com controle de ±1 °C com registro de dados (exportação USB, curvas e registros de histórico) e aquecimento e resfriamento automáticos sem supervisão.

Precisa confirmar se o tubo de 80 mm, a zona de aquecimento de 350 mm e o curso de deslizamento correspondem ao seu barco de amostra e processo? Entre em contato com nossos engenheiros de equipamentos de materiais de bateria com as dimensões do seu porta-amostras e o perfil de temperatura do processo.

Princípio de funcionamento: O corpo do forno deslizante

Um forno tubular convencional mantém a câmara de aquecimento fixa ao redor do tubo, de modo que a amostra muda de temperatura juntamente com toda a câmara isolada. Isso funciona para calcinação programada padrão, mas torna o aquecimento rápido e o resfriamento rápido difíceis: toda a câmara - os elementos de aquecimento e a massa de isolamento ao redor deles - deve mudar de temperatura em sintonia com a amostra.

O TOB-SK2-XY-12TP altera o arranjo. A câmara de aquecimento é montada em um trilho e acionada por botões elétricos, e a amostra fica em uma posição fixa dentro do tubo de quartzo. Isso oferece dois modos de operação distintos:

• Aquecimento deslizando o forno sobre a amostra: o corpo do forno, na temperatura definida, desliza sobre a posição da amostra. A amostra entra na zona quente e começa a aquecer imediatamente, sem esperar que a câmara aqueça ao seu redor.
• Resfriamento deslizando o forno para longe: o corpo do forno desliza para longe da posição da amostra, deixando a amostra no tubo sem a câmara de aquecimento e seu isolamento ao redor. A amostra então resfria a partir de sua temperatura de processo muito mais rápido do que faria dentro de um forno fixo, onde a massa térmica da câmara mantém a temperatura elevada.

Este arranjo deslizante é o que suporta o processamento térmico rápido e experimentos do tipo têmpera em até 1200 °C: a posição da amostra no tubo permanece constante - apenas o forno se move - de modo que a amostra pode ser carregada, levada à temperatura e puxada para fora da zona quente mecanicamente, e as transições rápidas são produzidas pelo próprio movimento da máquina, em vez de serem limitadas pelas taxas de aquecimento e resfriamento da câmara. O módulo do forno também pode ser retirado de uma amostra durante o final de uma execução programada quando uma têmpera rápida for necessária.

O sistema deslizante é declarado na especificação da máquina como deslizamento por botão elétrico, com o corpo do forno deslizando. A programação da taxa de aquecimento (0-20 °C/min, configurável arbitrariamente) aplica-se às rampas controladas da câmara de aquecimento; o movimento deslizante fornece as transições discretas e rápidas que complementam o perfil programado.

Onde se encaixa na pesquisa e desenvolvimento de materiais de bateria

Em P&D de materiais de bateria, um forno tubular é a ferramenta padrão para as etapas de temperatura elevada que decidem a estrutura e o desempenho de um material:

• Síntese e calcinação de pó: pós precursores são aquecidos sob ar, oxigênio ou gás inerte para formar a fase cristalina alvo.
• Sinterização e densificação: pelotas prensadas de materiais de cátodo, eletrólitos sólidos ou cerâmicas são sinterizadas até a densidade desejada.
• Recozimento e tratamento de superfície: após a síntese, uma etapa térmica ajusta a estrutura cristalina, remove defeitos ou difunde revestimentos de superfície.
• Testando o efeito do histórico térmico: em muitos estudos de materiais, as taxas de aquecimento e resfriamento e a atmosfera durante a etapa térmica - não apenas a temperatura de pico - determinam a fase que é retida à temperatura ambiente.

O TOB-SK2-XY-12TP aborda o quarto ponto diretamente. Como a amostra pode ser levada rapidamente para dentro e para fora da zona quente, o histórico térmico do material pode ser definido com precisão, permitindo ao pesquisador comparar, por exemplo, uma amostra resfriada lentamente com uma resfriada rapidamente na mesma máquina. Combinado com o sistema de controle Yudian programável (10 programas, 30 segmentos, sintonia automática PID) e o controle de vácuo e gás, o forno suporta toda a gama de processos controlados por atmosfera e taxa usados no desenvolvimento de materiais de bateria:

• Calcinação e sinterização de materiais de cátodo e ânodo na faixa de trabalho comum de 0-1100 °C, até o máximo de 1200 °C.
• Experimentos de processamento térmico rápido e têmpera para controle de fase.
• Processamento sob vácuo (até um máximo de 10 Pa no forno, estado frio) ou sob fluxo de oxigênio, nitrogênio, argônio ou outros gases inertes, com fluxo de gás definido pelo MFC.
• Estudos de recozimento e cristalização com perfis de temperatura registrados e exportáveis.

Como o TOB-SK2-XY-12TP opera

O fluxo de trabalho operacional do forno segue a sequência abaixo.

1. Carregamento da amostra: a amostra é colocada em um cadinho ou barco na posição fixa dentro do tubo de quartzo, usando os acessórios padrão fornecidos com a máquina - o gancho de cadinho e luvas de alta temperatura. Tampões de tubo são usados onde o processo os exige.
2. Configuração da atmosfera: para operação a vácuo, a extremidade de saída é conectada à bomba de vácuo através de foles, válvulas de esfera e grampos; para operação com gás, a linha de gás é conectada na extremidade de entrada através das válvulas de esfera, e o fluxo de gás é definido no MFC (0-300 SCCM). O manômetro na entrada de gás mostra a pressão de suprimento, e todas as portas são equipadas com válvulas de esfera; a pressão máxima de gás dentro do tubo não deve exceder 0,02 MPa.
3. Configuração do programa: o perfil do processo é definido no sistema de controle com tela sensível ao toque Yudian - até 10 programas de 30 segmentos, com a taxa de aquecimento dentro da faixa configurável de 0-20 °C/min e um tempo de segmento único de até 1000 horas. O ajuste automático PID é suportado para a configuração.
4. Aquecimento: o corpo do forno desliza sobre a posição da amostra e o programa é executado - aquecimento automático, resfriamento automático e operação sem supervisão são suportados através da operação de uma tecla do sistema de controle.
5. Resfriamento rápido (conforme necessário): onde é necessária uma transição rápida, o corpo do forno é afastado da posição da amostra para que a amostra resfrie sem a câmara de aquecimento ao seu redor. O sistema deslizante de botão elétrico aciona o movimento do corpo do forno.
6. Resfriamento e descarga: o programa ou a ação de deslizamento leva a amostra à temperatura de descarga, e a amostra é removida do tubo com o gancho de cadinho e luvas.
7. Revisão e exportação de dados: curvas de temperatura e registros históricos podem ser visualizados no controlador e exportados através da interface USB para o registro de pesquisa.

A proteção de segurança está ativa durante todo o processo: proteção contra sobretemperatura e proteção contra quebra de termopar são fornecidas como padrão, e a estrutura de resfriamento a ar de camada dupla do corpo do forno mantém a temperatura da superfície externa baixa durante a operação.

Principais características de engenharia do TOB-SK2-XY-12TP

1. Corpo do forno deslizante acionado por botões elétricos
   O corpo do forno desliza sobre seu trilho, acionado por controle de botão elétrico. A posição da amostra dentro do tubo permanece fixa, portanto, a atmosfera do processo e a colocação da amostra não mudam quando o forno se move. Esta é a característica definidora do TOB-SK2-XY-12TP.
2. Aquecimento rápido e resfriamento rápido por movimento mecânico
   Deslizar o forno sobre a amostra inicia o aquecimento imediatamente; deslizá-lo para longe permite que a amostra resfrie sem a massa térmica da câmara de aquecimento ao seu redor. Processamento térmico rápido e experimentos do tipo têmpera tornam-se possíveis - transições térmicas nítidas produzidas pelo movimento da máquina em vez de limitadas pelas taxas de aquecimento e resfriamento da própria câmara.
3. Temperatura máxima de 1200 °C, faixa de trabalho comum de 0-1100 °C
   Os elementos de aquecimento de fio de resistência HRE e o termopar tipo K suportam uma temperatura máxima de 1200 °C, com uma faixa de trabalho comum de 0-1100 °C. O comprimento de aquecimento de zona única de 350 mm e o tubo de quartzo de alta pureza com 80 mm de diâmetro externo definem a zona quente utilizável e o envelope da amostra.
4. Controle de temperatura de ±1 °C com o sistema de tela sensível ao toque Yudian
   O sistema de controle de temperatura inteligente com tela sensível ao toque Yudian suporta 10 programas de 30 segmentos com ajuste automático PID programável inteligente. Curvas e registros históricos podem ser visualizados, e os dados podem ser exportados através da interface USB. A precisão do controle é de ±1 °C com precisão de grau 0,25, e um tempo de segmento único pode ser definido em até 1000 horas. A operação de uma tecla fornece aquecimento automático e resfriamento automático sem a necessidade de supervisão.
5. Taxas de aquecimento programáveis de 0 a 20 °C/min
   A taxa de aquecimento é configurável arbitrariamente dentro da faixa de 0-20 °C/min, para que o perfil de temperatura possa ser combinado com o material e o processo - com o movimento deslizante disponível para as transições rápidas fora da rampa programada.
6. Operação a vácuo com uma bomba mecânica de dois estágios
   O forno opera sob vácuo usando uma bomba mecânica de dois estágios, com a bomba conectada através de foles, válvulas de esfera e grampos. O vácuo máximo no forno é de 10 Pa (estado frio), e o vácuo final do sistema de bomba é de 6 x 10⁻² Pa (estado frio), fornecendo um ambiente de baixa pressão controlado para o processo.
7. Controle de atmosfera de gás com MFC
   A extremidade de entrada possui uma entrada de gás com um MFC (0-300 SCCM), e cada entrada de gás é equipada com uma válvula de esfera e conectada a um manômetro. Oxigênio, nitrogênio, argônio e vários gases inertes podem ser usados, e todas as portas são equipadas com válvulas de esfera; a pressão máxima de gás dentro do tubo não excede 0,02 MPa.
8. Tubo de quartzo de alta pureza e flanges de aço inoxidável 304 com vedação de camada dupla
   O tubo de processo é um tubo de quartzo de alta pureza (80 mm de diâmetro externo), e o flange é feito de aço inoxidável 304: conveniente para carga e descarga, resistente à oxidação, resistente a ácidos e álcalis, e vedado com camada dupla para garantir o desempenho de vedação necessário para operação a vácuo e com gás.
9. Eficiência térmica: isolamento de fibra cerâmica e corpo resfriado a ar de camada dupla
   A câmara do forno usa algodão de alta temperatura na camada externa e placa de fibra cerâmica de alta qualidade na camada interna para um bom efeito de isolamento. A estrutura da câmara é um design compacto integrado com uma estrutura de emenda do tipo degrau que está em conformidade com os princípios mecânicos - tensão uniforme durante o aquecimento e calor não facilmente perdido. A estrutura do corpo do forno resfriado a ar de camada dupla mantém a temperatura da superfície externa baixa.
10. Proteção de segurança e pacote padrão completo
    O forno fornece proteção contra sobretemperatura e proteção contra quebra de termopar. Seus acessórios padrão cobrem os itens essenciais de operação - 2 plugues de tubo, 1 tubo de quartzo, 1 tubo de gás, 1 conjunto de flange, 2 anéis de vedação sobressalentes, 1 gancho de cadinho, 1 par de luvas de alta temperatura, 1 bomba de vácuo e 1 manual de operação - e o forno é embalado em uma caixa de madeira com enchimento de espuma dentro e o corpo do forno envolto em filme plástico.

Especificações técnicas completas

As tabelas a seguir reproduzem as especificações fornecidas.

1. Principais parâmetros técnicos

2. Sistema de controle de temperatura

3. Sistema de gás e vácuo

4. Garantia, acessórios padrão e embalagem

Recomendações de operação prática

• Colocação da amostra: coloque a amostra em um cadinho ou barco na posição fixa no tubo de quartzo e use o gancho de cadinho e as luvas de alta temperatura fornecidos para carga e descarga. Como a posição da amostra permanece fixa enquanto o forno desliza, defina a posição da amostra primeiro e mantenha-a consistente entre as execuções.
• Tampões de tubo: use os tampões de tubo fornecidos conforme exigido pelo processo - por exemplo, para reduzir a radiação de calor em direção às extremidades do tubo e às vedações. Confirme o arranjo no manual de operação para o seu processo.
• Operação a vácuo: conecte a bomba de vácuo através dos foles, válvulas de esfera e grampos. Inspecione os anéis de vedação antes do uso (2 anéis de vedação sobressalentes são fornecidos) e confirme o vácuo alcançável em relação ao máximo especificado de 10 Pa no forno (estado frio).
• Operação com gás: defina o fluxo no MFC dentro da faixa de 0-300 SCCM e verifique o manômetro na entrada. Não exceda a pressão máxima de gás dentro do tubo de 0,02 MPa e mantenha todas as portas fechadas com suas válvulas de esfera, exceto aquelas exigidas pelo processo.
• Configuração do programa: defina o perfil no controlador de tela sensível ao toque Yudian - até 10 programas de 30 segmentos, taxas de aquecimento dentro de 0-20 °C/min, tempos de segmento de até 1000 horas. Execute o ajuste automático PID ao configurar um novo perfil ou após alterar o tubo ou o arranjo da amostra.
• Procedimento de deslizamento: deslize o corpo do forno sobre a amostra apenas quando estiver pronto para iniciar a etapa térmica e deslize-o para longe quando uma transição de resfriamento rápido for pretendida. Use o controle de botão elétrico para mover o corpo do forno e confirme se o curso está livre antes de cada execução.
• Limites de temperatura: para trabalho de rotina, mantenha o processo dentro da faixa de trabalho comum de 0-1100 °C; o máximo de 1200 °C aplica-se a operação curta e compatível. Deixe o forno esfriar dentro de suas condições suportadas antes de descarregar.
• Resfriamento e segurança: não bloqueie o caminho de resfriamento a ar do corpo resfriado a ar de camada dupla. Mantenha as proteções contra sobreaquecimento e quebra de termopar ativadas e use luvas de alta temperatura ao manusear amostras quentes, cadinhos e o tubo.
• Manutenção: inspecione o tubo de quartzo e os anéis de vedação periodicamente, substitua vedações gastas (peças sobressalentes são fornecidas) e verifique o termopar e seu instrumento de exibição. O corpo do forno tem garantia de um ano (excluindo peças de desgaste) com suporte técnico vitalício.

Perguntas frequentes de engenharia

P1: O que é um forno tubular deslizante e como ele difere de um forno tubular padrão?

Em um forno tubular padrão, a câmara de aquecimento é fixada ao redor do tubo, de modo que a amostra e toda a câmara mudam de temperatura juntas. No TOB-SK2-XY-12TP, o corpo do forno é montado em um trilho e se move por controle de botão elétrico, enquanto a amostra permanece em uma posição fixa dentro do tubo de quartzo. Deslizar o forno sobre a amostra inicia o aquecimento; deslizá-lo para longe permite que a amostra esfrie sem a câmara de aquecimento ao seu redor. Isso permite transições de aquecimento e resfriamento muito mais rápidas - úteis para processamento térmico rápido e experimentos do tipo têmpera.

P2: Qual é a faixa de temperatura e como ela é controlada?

A temperatura máxima é 1200 °C, com uma faixa de trabalho comum de 0-1100 °C. O aquecimento é fornecido por fio de resistência HRE, e a temperatura é medida por um termopar tipo K com um instrumento de exibição em um lado da flange. O sistema de tela sensível ao toque Yudian controla até 10 programas de 30 segmentos com ajuste automático PID, com uma precisão de controle de ±1 °C e precisão de grau 0,25. As taxas de aquecimento são ajustáveis dentro de 0-20 °C/min, e um tempo de segmento único pode ser de até 1000 horas.

P3: Em quais atmosferas o forno pode operar?

O forno pode operar sob vácuo ou com fluxo de gases. Os gases compatíveis são oxigênio, nitrogênio, argônio e vários gases inertes; a extremidade de entrada possui uma entrada de gás com um MFC (0-300 SCCM), e a pressão máxima de gás dentro do tubo não deve exceder 0,02 MPa. Sob vácuo, a bomba mecânica de dois estágios fornece um vácuo final de 6 x 10⁻² Pa (estado frio), e o vácuo máximo no forno é de 10 Pa (estado frio).

Q4: A bomba de vácuo está incluída com o forno?

Sim. Os acessórios padrão incluem 1 bomba de vácuo (bomba mecânica de dois estágios), juntamente com 2 tampões de tubo, 1 tubo de quartzo, 1 tubo de gás, 1 conjunto de flange, 2 anéis de vedação sobressalentes, 1 gancho para cadinho, 1 par de luvas de alta temperatura e 1 manual de operação.

Q5: Quais são as dimensões do tubo e da zona de aquecimento?

O diâmetro externo do tubo de aquecimento é de 80 mm e o comprimento da zona de aquecimento é de 350 mm (zona única). O material do tubo é um tubo de quartzo de alta pureza.

Q6: Como é garantida a vedação do tubo?

O forno utiliza um flange de aço inoxidável 304 com vedação de camada dupla. O flange é conveniente para carga e descarga, sendo resistente à oxidação, a ácidos e a álcalis, o que, em conjunto, mantém o desempenho de vedação necessário para a operação sob vácuo e gás. Dois anéis de vedação sobressalentes são fornecidos com a máquina.

Q7: Quais proteções de segurança o forno oferece?

O forno oferece proteção contra sobreaquecimento e proteção contra quebra de termopar. O corpo do forno utiliza uma estrutura de camada dupla resfriada a ar que mantém a temperatura da superfície externa baixa, e o isolamento da câmara - algodão de alta temperatura externo e placa de fibra cerâmica de alta qualidade interna - contribui para a eficiência térmica e condições de toque seguro.

Q8: Quais funções de dados o sistema de controle oferece?

O sistema de tela sensível ao toque Yudian permite que as curvas de temperatura e registros históricos sejam visualizados, e os dados podem ser exportados através da interface USB. O aquecimento automático e o resfriamento automático podem ser iniciados com operação de uma tecla, e o processo pode ser executado sem supervisão - útil para longos tempos de permanência (até 1000 horas por segmento) típicos de ciclos de sinterização e recozimento.

Q9: Qual é a garantia?

O corpo do forno tem garantia de um ano, excluindo peças de desgaste como elementos de aquecimento, o tubo de quartzo, anéis de vedação e termopares. Suporte técnico vitalício é fornecido.

Pronto para adicionar processamento térmico de aquecimento rápido e resfriamento rápido ao seu laboratório de materiais de bateria? Solicite um orçamento para o TOB-SK2-XY-12TP com as dimensões do seu suporte de amostra, perfil de temperatura do processo e atmosfera necessária (vácuo ou tipo de gás e fluxo). Nossos engenheiros de equipamentos de materiais de bateria podem aconselhar sobre a configuração, procedimento de deslizamento e configuração do processo.

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