فرن درجة الحرارة العالية: الأنواع والعناصر والتصميم الحراري

A فرن ذو درجة حرارة عالية يتم تعريفه ليس فقط من خلال درجة حرارة التشغيل القصوى ولكن من خلال النظام الحراري بأكمله - عناصر التسخين، وحزمة العزل، وبناء الغرفة، ونظام التحكم - الذي يجب أن يعمل بشكل موثوق وبدرجة حرارة موحدة دقيقة عند درجات حرارة مستدامة أعلى من 1000 درجة مئوية . التحدي الهندسي الأساسي هو أنه عند درجات الحرارة هذه، تفشل المواد التقليدية بسرعة: تتأكسد عناصر تسخين النيكل والكروم وترتخي، ويصبح طوب سيليكات الألومينا موصلًا للكهرباء، وتنحرف المزدوجات الحرارية عن المعايرة. إن اختيار فرن ذو درجة حرارة عالية لعملية معينة - سواء كان تلبيد السيراميك عند 1600 درجة مئوية، أو المعالجة الحرارية للمعادن عند 1200 درجة مئوية، أو اختبار المواد عند 1800 درجة مئوية - يخضع للتفاعل بين سقف درجة الحرارة المطلوبة، والجو في الغرفة، ومستوى التلوث المسموح به، وتردد التدوير الحراري. تعتبر مادة عنصر التسخين هي المحدد الأساسي لقدرات الفرن عناصر كربيد السيليكون التي تسيطر على نطاق 1200 درجة مئوية إلى 1550 درجة مئوية، وعناصر مبيد الموليبدينوم التي تغطي 1500 درجة مئوية إلى 1800 درجة مئوية، وعناصر الجرافيت أو التنغستن المطلوبة لدرجات حرارة أعلى من 1800 درجة مئوية تحت جو وقائي أو فراغ .

مواد عناصر التسخين وأغلفة التشغيل الخاصة بها

عنصر التسخين هو المكون الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة وينقلها إلى عبء العمل، وتحدد خصائص المواد الخاصة به درجة الحرارة القصوى، والتوافق مع الغلاف الجوي، وعمر خدمة الفرن. يجب أن تتمتع مادة العنصر بنقطة انصهار عالية، ومقاومة جيدة للأكسدة عند درجة حرارة التشغيل، وقوة ساخنة كافية لدعم وزنها، ومقاومة كهربائية يمكن التنبؤ بها لا تتقادم بشكل غير مقبول على مدار عمر خدمة العنصر. يبين الجدول أدناه مواد عناصر التسخين ذات درجة الحرارة المرتفعة ذات الأهمية التجارية لنطاقات وقيود التشغيل العملية الخاصة بها.

تعتبر عناصر كربيد السيليكون العمود الفقري لصناعة الأفران ذات درجة الحرارة العالية في نطاق 1200 درجة مئوية إلى 1550 درجة مئوية لأنها توفر توازنًا مناسبًا بين التكلفة والتوافر والأداء في الهواء والأجواء المحايدة. يتم تصنيع العناصر عن طريق إعادة بلورة حبيبات كربيد السيليكون عند درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى إنتاج سيراميك مسامي ذاتي الارتباط وموصل للكهرباء. المقاومة الكهربائية لعنصر SiC يزيد على مدى عمر الخدمة - وهي ظاهرة تسمى الشيخوخة - حيث تتأكسد حدود الحبوب ويقل المقطع العرضي الموصل الفعال. معيار نهاية العمر الافتراضي هو عادةً زيادة بنسبة 100% في المقاومة من القيمة الأولية، وعند هذه النقطة لا يستطيع العنصر توصيل الطاقة المقدرة بالجهد المتوفر. يجب تصميم مصدر طاقة الفرن بصنابير جهد على المحول للتعويض عن تأثير الشيخوخة هذا، ويجب مراقبة مقاومة العنصر بشكل دوري للتنبؤ بعمر الخدمة المتبقي. قد يكون للعنصر الذي يعمل عند 1550 درجة مئوية في الهواء عمر خدمة يتراوح بين 2000 إلى 4000 ساعة، في حين أن نفس العنصر الذي يعمل عند 1300 درجة مئوية قد يستمر 10000 ساعة أو أكثر، مما يعكس العلاقة الأسية بين درجة الحرارة ومعدل الأكسدة.

أنظمة العزل: الليفية والطوبية والصغيرة المسامية

يخدم نظام العزل للفرن ذو درجة الحرارة العالية هدفين متضاربين: تقليل فقدان الحرارة من الغرفة إلى البيئة، الأمر الذي يتطلب أقصى سمك عازل والحد الأدنى من التوصيل الحراري، وتقليل الكتلة الحرارية للفرن، والتي تحدد معدلات التسخين والتبريد والطاقة المستهلكة لكل دورة. يجب أن تتمتع المادة العازلة بموصلية حرارية منخفضة عند درجة حرارة التشغيل، وقوة ساخنة كافية لدعم وزنها، ومقاومة لجو الفرن وأي أنواع متطايرة تنشأ من عبء العمل. الفئات الأساسية الثلاثة لمواد العزل ذات درجة الحرارة العالية ونطاقات تطبيقها هي كما يلي.

بطانية ومجلس من ألياف السيراميك

تعتبر ألياف سيراميك سيليكات الألومنيوم، التي يتم إنتاجها عن طريق صهر وألياف مزيج من الألومينا والسيليكا، هي المادة العازلة السائدة في الأفران ذات درجات الحرارة العالية التي تصل إلى حوالي 1400 درجة مئوية (درجة حرارة التصنيف) . يتم تصنيع الألياف على شكل صوف سائب، أو بطانية ذات إبر، أو لوحة مشكلة بالفراغ، أو وحدة مشكلة رطبة. الموصلية الحرارية لبطانية ألياف السيراميك بكثافة 128 كجم/م3 عند 1000 درجة مئوية تقريبًا 0.25 إلى 0.35 واط/م·ك ، وهو ما يقرب من ثلث إلى نصف حجم الطوب الحراري العازل عند نفس درجة الحرارة. تسمح الكتلة الحرارية المنخفضة للعزل الليفي - سعته الحرارية النوعية مضروبة في كثافته - للفرن بالتسخين من درجة الحرارة المحيطة إلى 1200 درجة مئوية خلال 30 إلى 60 دقيقة، مقارنة بعدة ساعات لفرن مبطن بالطوب ذو سعة مماثلة. وتتمثل المقايضة في أن ألياف السيراميك أكثر عرضة للتلف الناتج عن الهجوم الكيميائي عن طريق التدفقات والأبخرة القلوية، كما أن سطح الألياف يتفكك ويصبح قابلاً للتفتيت بعد التعرض لفترة طويلة فوق درجة الحرارة التصنيفية. بالنسبة لدرجات الحرارة التي تزيد عن 1400 درجة مئوية، يتم استخدام ألياف الألومينا متعددة البلورات (PCW) بدرجة حرارة تصنيف تبلغ 1600 درجة مئوية، وبتكلفة أعلى بكثير.

الطوب الحراري العازل (IFB)

الطوب الحراري العازل عبارة عن أشكال مسامية وخفيفة الوزن ومقاومة للحرارة يتم تصنيعها عن طريق دمج مواد تشكيل المسام القابلة للاحتراق - نشارة الخشب أو حبات البوليسترين أو الكربون - في الطين الحراري أو جسم الألومينا الذي يحترق أثناء إطلاق النار، مما يترك شبكة من المسام المغلقة. تتراوح درجة حرارة التصنيف للـ IFB من 1260 درجة مئوية (الدرجة 23) إلى 1760 درجة مئوية (الدرجة 32)، مع زيادة محتوى الألومينا وزيادة الكثافة مع درجة الحرارة. تبلغ كثافة IFB من الدرجة 26 (تصنيف 1430 درجة مئوية، 45٪ ألومينا) حوالي 780 كجم/م3 والتوصيل الحراري 0.35 واط/م·ك عند 1000 درجة مئوية. إن الكتلة الحرارية الأعلى لبطانة الطوب مقارنة بالألياف تعني تسخين وتبريد أبطأ ولكنها توفر متانة أكبر للأفران التي تتعرض للإساءة الميكانيكية، أو الأجواء الكاشطة، أو التحميل والتفريغ المتكرر لقطع العمل الثقيلة.

العزل الصغير

العزل الصغير المسامي عبارة عن مركب من جزيئات السيليكا المدخنة دون الميكرون، ومادة معتمة (عادةً كربيد السيليكون أو ثاني أكسيد التيتانيوم) لمنع انتقال الحرارة الإشعاعية، وألياف معززة. حجم المسام في المسحوق المضغوط أصغر من متوسط المسار الحر لجزيئات الهواء عند الضغط الجوي، مما يثبط التوصيل الغازي ويعطي المادة موصلية حرارية فعالة تبلغ 0.020 إلى 0.030 واط/م·ك عند 800 درجة مئوية - أقل من الموصلية الحرارية للهواء الساكن. يتم استخدام الألواح الصغيرة المسامية، مع درجة حرارة تشغيل قصوى تتراوح من 1000 درجة مئوية إلى 1100 درجة مئوية، كعزل داعم خلف ألياف السيراميك ذات الوجه الساخن أو بطانة الطوب لتقليل سمك الجدار الإجمالي لمعدل فقدان حرارة معين. إنها ذات قيمة خاصة في الأفران حيث تكون أبعاد الغلاف الخارجي مقيدة بالبنية التحتية الحالية أو حيث تكون أقل درجة حرارة ممكنة للغلاف الخارجي من متطلبات السلامة أو العملية.

جو الغرفة: الهواء والغاز الخامل وتشغيل الفراغ

يحدد الجو داخل فرن ذو درجة حرارة عالية البيئة الكيميائية التي تعمل فيها عناصر التسخين والعزل وعبء العمل. يحتوي الفرن المصمم للتشغيل بالهواء على عناصر تسخين وعزل تشكل قشور أكسيد واقية ملتصقة عند درجة الحرارة. لا يمكن تشغيل نفس الفرن في جو مخفض دون تعديل اختيار العنصر وكيمياء العزل. فئات الغلاف الجوي الأساسية الثلاث وآثارها الهندسية هي:

• الهواء (المؤكسد): الجو الافتراضي لمعظم الأفران المختبرية والصناعية. تشكل عناصر كربيد السيليكون ومبيد الموليبدينوم طبقة زجاجية واقية من السيليكا (SiO₂) على سطحها مما يحد من المزيد من الأكسدة. ألياف السيراميك وعزل الطوب الناري متوافقان تمامًا. يدعم محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي احتراق المواد الرابطة العضوية والملوثات من عبء العمل، والتي يتم تنفيسها من خلال عادم الفرن.
• الغاز الخامل (النيتروجين، الأرجون): يستخدم لمنع أكسدة عبء العمل - وهو أمر شائع في المعالجة الحرارية للفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والمعادن التفاعلية. يعتبر النيتروجين هو الخيار الأكثر اقتصادا ولكنه يتفاعل مع مواد معينة: فهو يشكل نيتريد التيتانيوم على أسطح التيتانيوم، ويمكن أن يتفاعل مع عناصر التسخين القائمة على السيليكون فوق 1300 درجة مئوية لتكوين نيتريد السيليكون، مما يغير مقاومة العنصر. يعتبر الأرجون خاملًا حقًا مع جميع المواد في جميع درجات حرارة الفرن العملية ويتم تحديده عندما يكون النيتروجين غير متوافق كيميائيًا مع عبء العمل أو الأجزاء الداخلية للفرن. يجب تطهير الفرن لإزالة الأكسجين المتبقي قبل التسخين، وهو ما يتطلب عادةً تبادل حجم الغرفة من 5 إلى 10 بالغاز الخامل قبل بدء دورة التسخين.
• فراغ: يوفر أنظف بيئة ممكنة لمعالجة المعادن التفاعلية والسبائك الفائقة والسيراميك المتقدم. يعتمد مستوى الفراغ المطلوب على التطبيق: فراغ تقريبي قدره 10⁻² ملي بار كافٍ لمنع الأكسدة الإجمالية لمعظم المواد؛ يلزم وجود فراغ عالي يتراوح من 10⁻⁵ إلى 10⁻⁶ ملي بار للعمليات التي قد يؤدي فيها وجود الأكسجين أو بخار الماء إلى تدهور خصائص المواد. يتم إنشاء المنطقة الساخنة للفرن في الفرن الفراغي عادةً من عازل لباد الجرافيت وعناصر تسخين الجرافيت، حيث أن هذه المواد تكون مستقرة في الفراغ إلى درجات حرارة عالية جدًا ولها ضغوط بخار منخفضة. يجب أن يكون حجم نظام ضخ الفراغ - الذي يتكون من مضخة دعم دوارة دوارة، ومنفاخ جذور، ومضخة نشر أو توربينية جزيئية للفراغ العالي - مناسبًا لتحقيق وقت المضخة المطلوب والتعامل مع حمل إطلاق الغازات من العزل وعبء العمل أثناء دورة التسخين.

قياس درجة الحرارة والتحكم فيها فوق 1000 درجة مئوية

القياس الدقيق لدرجة الحرارة هو أساس المعالجة القابلة للتكرار لدرجة الحرارة العالية، والمزدوجة الحرارية هي المستشعر الأساسي لدرجات حرارة تصل إلى حوالي 1700 درجة مئوية في الهواء . أنواع المزدوجات الحرارية المستخدمة في أفران درجة الحرارة العالية وحدود تطبيقها هي النوع K (كروم-ألوميل، حتى 1200 درجة مئوية مستمرة)، النوع S (البلاتين مقابل البلاتين-10% روديوم، حتى 1450 درجة مئوية مستمرة)، النوع B (البلاتين-6% روديوم مقابل البلاتين-30% روديوم، حتى 1700 درجة مئوية مستمرة)، والنوع R (البلاتين مقابل. البلاتين - 13% روديوم، حتى 1450 درجة مئوية متواصلة). النوع B هو الاختيار القياسي لنطاق 1500 درجة مئوية إلى 1700 درجة مئوية في الهواء لأن محتوى الروديوم على كلا الساقين يقلل من هجرة الروديوم، وهي آلية الانجراف الأساسية في المزدوجات الحرارية من النوع S والنوع R عند درجة حرارة عالية.

أعلى من 1700 درجة مئوية، أو في الأجواء المخفضة والفراغ حيث تكون المزدوجات الحرارية البلاتينية ملوثة وهشة، عدم الاتصال قياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء يحل محل المزدوجات الحرارية كوسيلة القياس الأساسية. يقيس البيرومتر ثنائي اللون (النسبة) الإشعاع الحراري المنبعث من الهدف عند طولين موجيين مختلفين ويحسب درجة الحرارة من نسبة الشدة، مما يزيل الخطأ الناتج عن اختلاف الانبعاثية وتوهين المسار البصري بسبب الدخان أو البخار. يجب رؤية البيرومتر من خلال نافذة شفافة عند قياس الأطوال الموجية - الكوارتز لدرجات حرارة تصل إلى 1100 درجة مئوية، والياقوت لدرجات حرارة تصل إلى 1800 درجة مئوية، وسيلينيد الزنك أو فلوريد الكالسيوم للتطبيقات المتخصصة. يجب أن تظل النافذة نظيفة وخالية من المكثفات، التي من شأنها أن تمتص الأشعة تحت الحمراء وتؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة المقاسة.

يستخدم جهاز التحكم في درجة حرارة الفرن أ خوارزمية PID (المشتقة المتناسبة والتكاملية). لتعديل الطاقة المقدمة إلى عناصر التسخين استجابةً للفرق بين درجة الحرارة المقاسة ونقطة الضبط. يجب ضبط معلمات PID للخصائص الحرارية المحددة للفرن - الكتلة الحرارية، ووقت استجابة عنصر التسخين، ومعدل فقدان الحرارة - لتحقيق تحكم مستقر دون تجاوز الحد عند بدء التشغيل أو التذبذب عند نقطة الضبط. يمكن للفرن المضبوط جيدًا أن يحافظ على تجانس درجة الحرارة من ±1 درجة مئوية إلى ±5 درجة مئوية عبر منطقة العمل، اعتمادًا على تصميم الفرن، وتقسيم العناصر، ووجود مروحة دوران لنقل الحرارة بالحمل الحراري عند درجات حرارة منخفضة. يتم التحقق من توحيد درجة الحرارة في منطقة العمل من خلال مسح توحيد درجة الحرارة (TUS) لكل ايه ام اس 2750 (للمعالجة الحرارية الفضائية) أو وفقًا لمواصفات العملية المعمول بها، حيث يتم وضع المزدوجات الحرارية للمسح المتعدد في الفرن لتعيين توزيع درجة الحرارة عند نقطة ضبط العملية.

إمدادات الطاقة والتحكم: الثايرستور والمحولات وكفاءة الطاقة

يجب أن يوفر مصدر الطاقة الكهربائية لفرن ذو درجة حرارة عالية طاقة يمكن التحكم فيها لعناصر التسخين عبر نطاق واسع من مقاومات العناصر، بدءًا من مقاومة البرد المنخفضة عند بدء التشغيل إلى المقاومة الأعلى عند درجة حرارة التشغيل، ويجب أن يأخذ في الاعتبار تقادم عناصر كربيد السيليكون على مدى فترة خدمتها. يتم التحكم في الطاقة عن طريق أ وحدة تحكم الطاقة الثايرستور (SCR). يقوم بتعديل طاقة التيار المتردد للعناصر باستخدام إما التحكم في إطلاق زاوية الطور أو التحكم في إطلاق النار (التقاطع الصفري). يوفر إطلاق زاوية الطور دقة تحكم أفضل ويستخدم عندما يكون وقت الاستجابة الحرارية للفرن قصيرًا. يتحكم الانفجار في الطاقة عن طريق تشغيل وإيقاف دورات كاملة من شكل موجة التيار المتردد، مما يقلل من الضوضاء الكهربائية والتوافقيات ولكنه ينتج خرج تحكم أكثر خشونة. يعتمد الاختيار بين الوضعين على الخصائص الكهربائية للفرن وحساسية متطلبات جودة الطاقة في الموقع.

بالنسبة لأفران عنصر كربيد السيليكون ومبيد الموليبدينوم، أ محول متعدد الحنفية يتم تداخله بين وحدة التحكم في الطاقة والعناصر. يقوم المحول بخفض جهد الإمداد إلى الجهد المنخفض - عادة من 10 إلى 60 فولت - الذي تتطلبه العناصر منخفضة المقاومة، وتسمح الصنابير المتعددة بزيادة الجهد على مدار عمر العنصر للتعويض عن زيادة المقاومة بسبب التقادم. يجب أن يتم تصنيف المحول لتيار الحمل الكامل عند الحد الأقصى لجهد الصنبور، ويجب أن تكون ممانعته مطابقة لحمل العنصر لتجنب الانخفاض المفرط في الجهد. بالنسبة للأفران الصناعية الكبيرة التي تتجاوز معدلات الطاقة فيها 100 كيلووات، يتم تقسيم توزيع الطاقة إلى مناطق - حيث يتم تقسيم الغرفة إلى مناطق تسخين يتم التحكم فيها بشكل مستقل، ولكل منها المزدوج الحراري الخاص بها ووحدة التحكم وإمدادات الطاقة - لتحقيق توحيد درجة الحرارة المطلوبة عبر حجم العمل.

تطبيقات عبر طيف درجة الحرارة

تعتبر الأفران ذات درجة الحرارة العالية ضرورية في الصناعات التي تتطلب المعالجة الحرارية في درجات حرارة يمكن التحكم فيها أعلى من 1000 درجة مئوية لتطوير خصائص المواد المطلوبة. فئات التطبيق الأساسية ونطاقات درجات الحرارة النموذجية الخاصة بها هي:

• تلبيد السيراميك (1200 درجة مئوية إلى 1800 درجة مئوية): تكثيف مسحوق السيراميك المضغوط - الألومينا، الزركونيا، نيتريد السيليكون، كربيد السيليكون - عن طريق نشر الحالة الصلبة أو تلبيد الطور السائل. يعد جو الفرن (الهواء والنيتروجين والفراغ) والمظهر الحراري (معدل التسخين، ووقت السكن، ومعدل التبريد) أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الكثافة المستهدفة وحجم الحبوب والخواص الميكانيكية. يتم تلبيد السيراميك المتقدم للإلكترونيات والمزروعات الطبية والدروع في أفران ذات درجة حرارة عالية مع التحكم الدقيق في الجو.
• المعالجة الحرارية للمعادن (1000 درجة مئوية إلى 1350 درجة مئوية): التصلب والتليين بالمحلول وتخفيف الضغط على فولاذ الأدوات والفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك الفائقة القائمة على النيكل وسبائك التيتانيوم. يجب أن يوفر الفرن درجة حرارة موحدة، وبالنسبة للعديد من السبائك، يجب أن يوفر جوًا وقائيًا أو فراغًا لمنع أكسدة السطح وإزالة الكربنة.
• رابطة اللحام والانتشار (1000 درجة مئوية إلى 1200 درجة مئوية): ربط المعادن باستخدام سبيكة حشو تذوب وتتدفق إلى فجوة المفصل عن طريق العمل الشعري. يتم استخدام اللحام بدرجة حرارة عالية في الفراغ أو جو الهيدروجين في المبادلات الحرارية الفضائية وشفرات التوربينات ومكونات المفاعل النووي حيث يجب أن تحتفظ وصلة النحاس بقوتها عند درجة حرارة الخدمة.
• اختبار المواد (حتى 1800 درجة مئوية): قياس الخواص الميكانيكية - الشد، والزحف، والانحناء، وقوة الضغط - عند درجات الحرارة التي ستشهدها المادة أثناء الخدمة. يجب أن تتمتع أفران الاختبار بتوحيد درجة حرارة محكم للغاية وأن تكون مجهزة بمقاييس التمدد وخلايا الحمل التي تعمل بدقة عند درجة حرارة الاختبار.
• تلبيد مسحوق المعادن وقولبة حقن المعادن (MIM) (من 1200 درجة مئوية إلى 1450 درجة مئوية): تلبيد مساحيق المعادن المضغوطة - الفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، وكربيد التنغستن - إلى كثافة شبه كاملة. يعد جو الفرن (الهيدروجين أو الهيدروجين أو النيتروجين أو الفراغ) أمرًا بالغ الأهمية لتقليل الأكاسيد السطحية على جزيئات المسحوق والتحكم في محتوى الكربون في الجزء الملبد.

أنظمة السلامة والمخاطر التشغيلية

يتطلب التشغيل الآمن للفرن ذو درجة الحرارة المرتفعة ضوابط هندسية تعالج مخاطر الحرارة الشديدة، والأجواء القابلة للاحتراق أو الخانقة، واحتمال فشل الحراريات. تشمل أنظمة السلامة الأساسية أ دائرة حماية زائدة عن الحاجة من درجة الحرارة الزائدة يستخدم مزدوجًا حراريًا مستقلاً ووحدة تحكم مضبوطة على درجة حرارة أعلى من نقطة ضبط العملية ولكن أقل من درجة الحرارة التصميمية القصوى للفرن؛ إذا تعطلت المزدوجات الحرارية للتحكم الأساسي أو تعطلت وحدة التحكم، فإن وحدة التحكم في درجة الحرارة الزائدة تقطع الطاقة عن عناصر التسخين. تعتبر دائرة السلامة المستقلة هذه إلزامية للتشغيل غير المراقب وللأفران التي تعالج أعباء العمل القيمة حيث قد يؤدي حدث ارتفاع درجة الحرارة الجامح إلى تدمير المنتج وربما الفرن.

بالنسبة للأفران التي تعمل في أجواء قابلة للاحتراق - الهيدروجين، أو الغاز المتكون، أو الغاز الماص للحرارة - يلزم وجود أنظمة أمان إضافية. يجب تطهير الفرن من الهواء بغاز خامل قبل إدخال الهيدروجين، ويجب التحقق من التطهير بواسطة محلل الأكسجين الذي يؤكد أن تركيز الأكسجين أقل من الحد الأدنى للانفجار. أ لهب محترق أو مشعل حفاز يضمن عادم الفرن أن أي هيدروجين غير متفاعل يتم حرقه بأمان قبل دخوله إلى جو الغرفة. يجب أن تحتوي خطوط إمداد الغاز على صمامات ذات ملف لولبي مغلقة بشكل طبيعي، والتي تفشل في الإغلاق عند انقطاع الطاقة، مما يؤدي إلى إيقاف تدفق الغاز على الفور. يجب أن يكون من الممكن الوصول إلى دائرة إيقاف الطوارئ ذات الأسلاك الصلبة التي تقطع كل تدفق الغاز وطاقة التسخين من موضع المشغل. بالنسبة لأفران التفريغ، فإن خطر السلامة الأساسي هو انفجار غرفة التفريغ، ويجب تصميم الغرفة وتصنيعها وفقًا لرمز أوعية الضغط المناسب - القسم الثامن من كود ASME للغلايات وأوعية الضغط أو المعيار الوطني المعادل - مع جهاز تخفيف الضغط الذي يمنع الغرفة من الضغط فوق حد التصميم الخاص بها.