Способ эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана

 

Способ реализуют путем установки нагревателя вертикально, закрепления одного из токоподводов и компенсации температурного удлинения нагревателя. Последнее осуществляют путем приложения к нагревателю усилия, направленного противопоожно силе тяжести нагревателя. Величину оптимального усилия при закреплении верхнего токоподвода определяют по формуле F g л (г22 - г2)- - 0,035), а при закреплении нижнего токоподвода по формуле F g m - уп /I - О.ОЗб О - г i), где F - прикладываемое усилие. Н, п-Г2 - внутренний и наружный радиусы нагревателя соответственно , м, у - плотность хромита лантана, кг/м3, I - длина нижнего токоподвйда, м, га - масса нагревателя, кг. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 05 В 3/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4662887/07 (22) 30.12.88 (46) 07.07.93. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) М.Б.Гутман, Б.К.Орлов, О.М.Смолина и

В.Л, М альтер (56) Электронагреватели хромитлантановые спиральные. ЭХС, Технические условия

СВМ.759.000 ТУ ВНИИ ЭТО, 1987, с, 14, 15. (54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СПИРАЛЬНОГО ТРУБЧАТОГО НАГРЕВАТЕЛЯ ИЗ

ХРОМИТА ЛАНТАНА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокотемпературных эле ктропечах с хромитлантановыми нагревателями спирального типа, установленными вертикально.

Известен способ эксплуатации нагревателей из карбида кремния, установленных вертикально, при котором нижний токовывод нагревателя опирается на неподвижную опору, с незакрепленным верхним токовыводом.

Известен способ эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана, выбранный в качестве прототипа, при котором нагреватель устанавливают вертикально, закрепляют один из токопроводов и в рабочем режиме компенсируют температурное удлинение на... Ы2,, 178668б А1 (57) Способ реализуют путем установки нагревателя вертикально, закрепления одного из токоподводов и компенсации температурного удлинения нагревателя. Последнее осуществляют путем приложения к нагревателю усилия, направленного противопоожно силе тяжести нагревателя. Величину оптимального усилия при закреплении вер.хнего токоподвода определяют по формуле

F = g л (г2 Р1) y(l — 0,035), а при закреплении нижнего токоподвода по формуле F =

g (m — 7л/l — 0,035 (г22 — r >), где F — прикладываемое усилие, Н, r>-г2 — внутренний и наружный радиусы нагревателя соответственно, м, ) — плотность хромита лантана, кг/м, i — длина нижнего токоподвода, м, m — масса нагревателя, кг. 3 ил. гревателя путем приложения к нему усилия, направленного противоположно силе тяже-: сти нагревателя.

Недостатком известного способа явля- «© ется возможность деформации спиральной 0 рабочей части в виде растяжения или сжа- 0 ., тия витков, что в обоих случаях приводит к (ф преждевременному выходу нагревателя из { с, стороя. Кроме того компенсация веса нагревателя осуществляется с помощью пружины, установленной под нижним выводом.

При нагреве до номинальной температуры происходит удлинение нагревателя эа счет теплового расширения и растяжения верхних витков спиральной рабочей части. Удлиняясь, нагреватель нижним токовыводом давит на пружину, которая при сжатии оказывает на него усилие, которое при номинальной температуре должно

1786686 компенсировать 1/3 часть веса нагревателя. Поскольку номинальная температура эксплуатации нагревателей из хромита лантана может находиться в широких пределах от 1550 С до 1750 С, то удлиненйе нагревателя будет различным, следовательно и усилие, оказываемое пружиной на нагреватель,. будет не постоянным, а зависеть от его температуры, При температурах, близким к максимльно допустимой, порядка 1750 С, когда материал наиболее пластичен, увеличение.усилия сжатия приводит к замыканию нижних витков. Таким образом; известным способом не удается повысить срок службы нагревателя.

Целью изобретейия является повышение срока службы нагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана, при котором нагреватель устанавлива1от вертикально. закрепляют один из токопроводов и в рабочем режиме компенсируют температурноеудлинение нагревателя путем приложения к нему усилия, направленного противоположно силе тяжести нагревателя, величину указанного усилия при закреплении верхнего токопровода определяют по формуле:

ro токовывода

15

25

30 а при закреплении нижнего токопровод:" по формуле:

F = g.(ãï — у л(I — 0,035).(r z — г21)), (2) где F — прикладываемое усилие, Н; р — ускорение свободного падейия, м/с; г1, гг — внутренний и наружный радиусы нагревателя соответственно,м, y — полотность хромита лантана, кг/м;

l — длина нижнего токопровода, м;

m — масса нагревателя, кг;

На фиг. 1 представлена схема разгружа— ющих устройств, устанавливаемых снизу от

" нагревателя; на фиг. 2 — схема разгружающих устройств, устанавливаемых сверху нагревателя; на фиг. 3 — диаграмма состояния межвитковых расстояний S спиральной рабочей части нагревателей.

Разгружающее устройства. содерж неподви>кйую опору 1, рычаг 2, на одно конце которого установлен груз 3, на др гом — шайба 4 (фиг. 1), подпирающая торе нижнего токбвывода нагревателя 5, или ж (фиг . 2) — скоба 6, оттягивающая верхни токовывод нагревателя 7. В случае непа

50 ит нальной температурой 1600 С и максимальм - ной 1700 С, где были установлены у- 55 разгружающие верхние устройства на нац гревателях типа 3XC20/150/130. Характее ристики нагревателя: внутренний радиус и r> =5,510 м, наружный радиус r2=10 10 м, д- длина нижнего токовывода IH.<. = 130 10 мз

-з плотность хрмоита лантана + 5,59 10

F = g л(г2 — r 1) у (I — 0,035), вижного крепления верхнего токовывода нагревателя разгружающее нижнее устройство, установленное погд нижнил токовыводом (фиг. 1) оказывает íà него усилие сжатия, компенсирующее часть веса ни>кнеВ случае непадви>кного крепления нижнего токовывода разгружающее устройство

Монтируется под верхним токовыводом (фиг. 2), оказывая на него усилие растяжеHMSl.

Значение прикладываемого к нагревателю усилия в обоих случаях рассчитано так, что на нижний виток спиральной рабочей части действует сила растяжения, одинаковая для всех типоразмеров нагревателей, позволяющая оптимизировать деформацию, обеспечивающую увеличение срока службы.

Разрушающее устройство рычажного типа обеспечивает постоянство усилия, независимо от температуры эксплуатации.

Состояние межвитковых расстояний S (фиг. 3) спиральной рабочей части нагревателей различно деформированной после эксплуатации при 1700 С, в зависимости от значений приложенного усилия: оптимального, рассчитанного по предложенным формулам и, соответственно, меньше и больше оптимального. Когда к нагревателю приложено оптимальное усилие, происходит растяжение верхних витков и очень незначительное сжатие нижних (кривая 1), Такая деформация является оптимальной с точки зрения повышения срака службы нагревателя. Исходя из экспериментально полученных кривых подобного вида и были рассчитаны формулы (1) и (2) для определения оптимального усилия. Когда к нагревателю приложено усилие, меньше оптимального, замыкание нижних витков отсутствует, но происходйт черезмерное растяжение верхних витков (кривая 2), что ведет к образованию трещин в этом месте и выходу нагревателя из строя. Когда к нагревателю приложено усилие, больше оптимального, происходит сжатие нижних витков (кривая 3), и, как следствие, образование дуги между витками и выход нагревателя из строя.

Способ реализован на макете камерной лаборатоорной электропечи ЛН вЂ” 0,4 с номи1786686 кг/м, масса нагреателя m< = 0,463 кг. Оптиз мальное усилие Fa, необходимое для разгружения нагревателя, определяется по формуле (2).

F = 340 (H)

Были проведены ресурсные испытания нагревателей, типа ЭХС 20/150/130. Результаты испытаний показали, что максимальный срок службы равный 470 ч. имеет нагреватель, на который в процессе его эксплуатации, действовало разгружающее усилие в 3,4 Н, в то же время нагреватель, на который действовало большее усилие — 3,48

Н,.и нагреватель на который действовало меньше усилие 3,31 Н имеют более низкий срок службы соответственно 410 и 390 ч.

Кроме того способ был реализован в камерной электропечи типа СВК

5163,00.00.00П С с номинальной температурой 1650 С, где были установлены разгружающие нижние устройства на нагревателях типа ЭХС20/146/152. Подставив в формулу (2) известные характеристики нагревателя получили оптимальное усилие

Р> = 1,40 Н. Результаты испытаний показали, что максимальный срок службы равный

400 ч имеет нагреватель, на который в процессе его эксплуатации, действовало разгружающее усилие в 1,40 Н, в то же время нагреватель, на который действовало большее усилие 1,50 Н, и нагреватель, на который действовало меньшее усилие 1,30 Н, имеют более низкий срок службы — соответственно 330 и 280 ч.

Также способ был реализован в высокотемпературной зоне толкательной электропечи ЭНДИЮ, где были установлены разгружающие нижние устрОЙства под нагревателями типа ЭХС20/150/185/550.

Подставив в формулу(2) известные характеристики нагревателя получили оптимальное усилие FH = 1,80 Н. Результаты испытаний показали, что нагреватель, на который в процессе его эксплуатации действовало разгружающее усилие в 1,80 Н имеет максимальный срок службы — 410 ч, в отличие от

5 нагревателей, которые имеют меньший срок службы соответстенно — 350 и 320 ч и разгружающее усилие которых отличается от оптимального.

Заявляемый способ позволяет получить

10 максимальный срок службы нагревателей вне зависимости от их типоразмеров.

Формула изобретения

Способ эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана, 15 при котором нагреватель устанавливают вертикально, закрепляют один из токопроводов и в рабочем режиме компенсируют температурное удлинение нагревателя путем приложения к нему усилия, направлен20 ного противоположно силе тяжести нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы нагревателя, указанное усилие при закреплении верхнего токопровода определяют по фор25 муле

F = g ж (z — г 1). y (! — 0.035), а при закреплении нижнего токопровода по

30 формуле где F — прикладываемое усилие, Н;

35 р — ускорение свободного падения, м/с „ г1, rz — внутренний и наружный радиусы нагревателя соответственно;м; у- плотность хромита лантана, кг/м; з.

40 — длина нижнего токопровода, м:

m — масса нагревателя, кг;

1786686

1786686

0 1 S02

А/Г. 5

Составитель И. Белостоцкая

Редактор Техред M Ìîðãåíòàë Корректор M.ÌàêñèìèøèHeö

Заказ 258 . Тираж Подписно»

ВНИИПИ Гос дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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