Способ изготовления нагревательного элемента из тугоплавкого металла

 

Изобретение относится к способу изготовления нагревательного элемента из тугоплавких металлов. Цель изобретения - повышение качества изготовления нагревательных элементов и упрощение сборки. Способ изготовления высокотемпературных нагревательных элементов (НЭ) из тугоплавких металлов включает установку прутков НЭ в соединительные втулки (В) с зазором и размещение сборки в рабочем объеме, соединение их осуществляют путем пропускания электрического тока и нагрева прутков до температуры, равной 0,5-0,8 температуры плавления. При данном способе изготовления происходит улучшение контакта между отдельными частями или витками НЭ и соединительной В (без оплавления или сварки). НЭ, имевший возможность перемещения (поворота) отдельных частей (витков) относительно В при сборке в холодном состоянии, при нагреве обеспечивает хороший контакт в местах соединения . После первого нагрева хороший контакт сохраняется в результате адгезионного взаимодействия. Возможно упрощение сборки, т.е. при монтаже отдельные части НЭ перемещаются относительно В или поворачиваются и облегчают изготовление . Напирмер, для цилиндрического нагревателяокружность заменяют многоугольником, углы которого меняются при установке НЭ, т.е. не требуется высокой точности изготовления. 2 ил., 1 табл. со с

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 27 0 1 1 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738711/02 (22) 15,09.89 (46) 23,11.91. Бюл, ¹ 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования . (72) М,С.Саянов, О.Б,Минков и О.С.Гурвич (53) 621.365.411(088.8) (56) Лейканд М.С, Вакуумные электрические печи. — М., 1968, с,128-130. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ ТУГОПЛАВКОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к способу изготовления нагревательного элемента иэ тугоплавких металлов. Цель изобретения— повышение качества изготовления нагревательных элементов и упрощение сборки.

Способ изготовления высокотемпературных нагревательных элементов (НЭ) из тугоплавких металлов включает установку прутков НЭ в соединительные втулки (В) с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к нагревательным элементам (нагревателям) вакуумных электропечей, а также может быть использовано при изготовлении нагревательных элементов газонаполненных электропечей.

Цель изобретения — упрощение сборки и повышение качества изготовления.

Предлагаемый способ заключается в том, что концы прутков устанавливают в соединительных втулках с зазором, а их соединение осуществляют после размещения.в рабочем пространстве печи путем пропускания электрического тока и нагрева прут„„ЫЛ„„1693342 А1 зазором и размещение сборки в рабочем объеме, соединение их осуществляют путем пропускания электрического тока и нагрева прутков до температуры, равной 0,5-0,8 температуры плавления, При данном способе изготовления происходит улучшение контакта между отдельными частями или витками НЭ и соединительной В (без оплав ления или сварки). НЭ, имевший возможность перемещения (поворота) отдельных частей (витков) относительно В при сборке в холодном состоянии, при нагреве обеспечивает хороший контакт в местах соединения. После первого нагрева хороший контакт сохраняется в результате адгезионного взаимодействия. Возможно упрощение сборки, т.е. при монтаже отдельные части НЭ перемещаются относительно В или поворачиваются и облегчают изготовление. Напирмер, для цилиндрического нагре. вателя окружность заменяют многоугольником, углы которого меняются при установке НЭ, т,е. не требуется высокой точности изготовления, 2 ил„1 табл. ков до температуры, равной 0,5 — 0,8 температуры плавления материала, из которого изготовлен нагревательный элемент.

При нагреве прутков до температуры ниже 0,5 температуры плавления не позволит обеспечить достаточный контакт между поверхностями прутка и втулки, что приводит к перегреву в точках их касания и оплавлению этих. мест, При нагреве прутков до температуры выше 0,8 температуры плавления приведет к перегреву части прутка, находящегося во втулке по отношению к остальному прутку и втулке, и в месте входа во втулку возникают

1693342

30

55 утоньшающие "шейки" вследствие ползучести металла, что приводит к разрушению нагревательного элемента., На фиг.1 показан нагревательный элемент в сборке; на фиг,2 — вид А на фиг.1, Концы нагревательного элемента 1 и 2 вставляют первый сверху, а второй снизу в параллельные отверстия, просверленные во втулке 3, На выступающих из втулки концах выполнены отверстия, в которые вставлены шплинты 4, ограничивающие перемещения втулки относительно концов частей нагревательного элеменат и фикисрующие концы нагревательного элемента один относительно другого и относительно втулки при подвеске нагревательного элемента в печи, Собранный таким образом нагревательный элемент подключают к источнику питания и через него пропускают электрический ток. При этом находящийся во втулке конец прутка нагревается быстрее, чем остальная часть нагревательного элемента (так как этот конец окружен экранирующей его втулкой) и сама втулка. Поскольку втулка экранирует пруток нагревателя, то конец прутка, находящийся во втулке, нагревается быстрее, чем остальная часть нагревательного элемента и сама втулка, и в результате термического расширения обеспечивается более плотное прижатие прутка нагревателя к стенкам отверстия. втулки. Таким образом, с повышением силы тока (температуры нагревателя в указанном диапазоне) происходит улучшение контакта между отдельными частями или витками нагревателя и соединительной втулкой (без оплавления или сварки). В результате нагрева нагревательный элемент принимает заданную форму.

Следовательно, нагреватель, имевший возможность перемещения (поворота) отдельных частей (витков) относительно втулки при сборке в холодном состоянии; при нагреве обеспечивает хороший контакт в местах соединения. После первого нагрева хороший конаткт сохраняется в результате адгезион ного взаимодействия.

Температура нагрева, находящегося во втулке конца нагревательного элемента, зависит от скорости нагрева, так как одновременно с нагревательным элементом прогревается втулка, но скорость ее нагрева значительно меньше, чем прутка, Скорость нагрева определяют экспериментально.

Такой способ позволяет изготавливать нагревательный элемент из прутков любой длины, значительно уменьшая отходы, и размещать соединяемые части нагреватель-, ного элемента под любым углом, образуемым соединяемыми частями в вертикальной плоскости, в точности выдерживая форму и конфигурацию нагревательной камеры электропечи.

По данному способу изготовлен нагревательный элемент и опробован при разработке и изготовлении вакуумной шахтной электропечи на температуру 1300 С, Печь изготавливалась с тремя расположенными одна над другой зонами. Форма нагревателей — зигзаг, Диаметр рабочего пространства печи 100 м. Материал нагревателей — „ молибденовый пруток 100 мм и ф 6 мм, Крепление нагревателя — на керамических крючках, установленных внутри рабочего и ространства, образованного молибденовыми экранами.

Способ осуществляют следующим образом.

Соединение концов прутков, из которых изготавливают нагреватель, производят с помощью цилиндрических втулок. Диаметр втулок составляет 15 мм, длина 20 мм. После монтажа нагревателя в печи через него пропущен электрический ток, под влиянием которого концы прутков нагреваются до температуры, превышаю(цей 1320 10 С (0,5 температуры плавления), При этом расширение концов прутков составило hd=d t» а = 6х1320х7,05х10 =0,056 мм, где d— диаметр прутка, равный 6 мм т- температура нагрева, составившая 1320 С; а- коэффиЬ, циент линейного расширения молибдена, который при 1320 С равен 7,05х10 град-1.

Поскольку диаметр отверстия во втулке составил по 6 мм посадков, а конец прутка расширился на 0,056 мм, то поверхность прутка плотно обжата втулкой, что обеспечило жесткость нагревателя.

Включение нагрева электропечи не вызвало деформации нагревателей. Печь нормально работала при. 1300 С, напряжение на нагревателях 15В, ток до 370А. В процессе испытаний проведено 10 включений (циклов). Общая продолжительность работы составила 70 ч. После этого печь была вскрыта и нагреватель обследован. Повреждений и деформаций не отмечено. Предлагаемый способ изготовления нагревательного элемента рекомендован к . использованию в конструкциях промышленных электропечей.

Испытано восемь режимов изготовления нагревательного элемента. . Результаты приведены в таблице.

Использование предлагаемого изготовле-. ния нагревательного элемента по сравнению с известным позволяет снизить отходы тугоплавких металлов при изготовлении нагре1693342

10М 0,45

t1o

1300 0,5

2100 0,8

1220 0,85

2 . Но

3 1о

Мо

1350 0,4

b Ч

7 и

2305 0,5

2700 0,8

2800 0,83

uz,1 вательного элемента, упростить сборку нагревательных элементов вследствие их меньшей жесткости во время сборки, а также облегчает их изготовление. повысить производительность труда за счет упрощения сборки, снизить стоимость вследствие более полного использования материалов и увеличить выход годных нагревателей, Формула изобретения

Способ изготовления нагревательного элемента из тугоплавкого металла, включающий установку концов прутков нагревательного элемента во втулки, соединение их

Опыт Мате- Темпера- Т. пл. риал тура, С между собой, размещение в рабочем пространстве печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготовления нагревательного элемента, установку .

5 концов прутков нагревательного элемента во втулки осуществляют с зазором, а соединение их проводят путем пропускания электрического тока и нагрева прутков до температуры, равной 0,5 — 0,8 температуры

10 плавления материала, из которого изготовлен нагревательный элемент, при этом нагревательный элемент и втулки размещают в рабочем пространстве до их соединения.

Характеристика. нагревателя

На грева тель нера ботоспособен, скачки тока, оплавления в местах контакта

Нагреватель работает устойчиво

То же

Нагреватель неработоспособен: наблюдается перегрев и образование шейки вблизи выхода стержня из втулки

Нагреватель неработоспособен то же, что в опыте

Нагреватель работает устойчиво

То же

Нагреватель неработоспособен, то же что в опыте 4

1693342

Составитель Н. Кузовкина

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор О. Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4066 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5