Высокотемпературная электропечь сопротивления

 

О П И С А НЖ-"Й -ИЗОВРЕТЕН ИЯ

1,734497

Союз Советскик

Социалистическии

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.10.77 (21) 2532739 29 — 33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет 21.04.76 (51) М Кл 2

F 27 D! !/02

Государственный комитет (53) УДК 62!.365, .413 (088.8) Опубликовано 15.05.80. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 25.05.80. по аеивм изобретений н открытий

Г. A. Таксис, Ю. С. Торопов, Д. С. Рутман, А. Ф. Маурин, С. Ю. Плинер, Л. Л. Деев, М. Б. Гутман, В. Л. Мальтер и Л.,7. Пушкин (72) Авторы изобретения (71} Заявитель

Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЪ

СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано для термообработки . изделий из тугоплавких материалов.

Известны высокотемпературные электропечи для термообработки изделий из тугоплавких материалов, содержашие теплоизолированный корпус, в котором установлен резистивный нагреватель трубчатой формы из тугоплавких электропроводных окислов (11.

При работе такой электропечи изделие вводится при помощи специального держателя во внутпеннее пространство резистивного нагревателя через отверстие, выполненное в корпусе электропечи, после чего включается нагреватель предварительного нагрева и затем — резистивный нагреватель.

После проведения термообработки резистивный нагреватель отключается, электропечь охлаждается и готовое изделие извлекается из нее.

Существенным недостатком известной 20 электропечи является низкая производительность, обусловленная необходимостью плавного нагрева, и охлаждение электропечи с изделием во избежание термоудара и разрушения последнего. Другим недостатком известной электропечи является низкий срок службы резистивного нагревателя, характеризующегося низкой термостойкостью, особенно, в интервале температур 20 — 1300 С.

При циклически; нагревах и охлаждениях центральная часть резистивного нагревателя нагревается быстрее и охлаждается медленнее торцовых частей. Это приводит к возникновению высоких температурных градиентов и термомеханических напряжений в нагревателе, вследствие чего в торцовых его частях появляются трещины.

Цель изобретения заключается в повышении производительности электропечи и повышении срока службы резистивного нагревателя.

Цель достигается тем, что высокотемпературная электропечь сопротивления. содержагцая теплоизолирующий корпус с выполненным из тугоплавких электропроводных окислов резистивным нагревателем трубчатой формы, снабжена форкамерой с нагревателями, соединенной с внутренним пространством резистивного нагревателя каналом, продольная ось которого совмещена

734497

3 с продольной осью резистивного нагревателя.

Кроме того, резистивный нагреватель снабжен дополнительными кольцевыми электронагревателями, установленными вокруг его торцовых участков.

Предлагаемая электропечь дает возможность производить предварительный нагрев и окончательное охлаждение изделий в интервале температур 20 — 1300 С в форкамере, а во внутреннем пространстве резистивного нагревателя осуществлять только нагрев и охлаждение изделия в интервале температур 1300 — 2000 С. Из-за сравнительно низких температур нагрева в форкамере обеспечивается возможность использования в ней термостойких электронагревателей, например металлических или карбидокремниевых, которые позволяют вести нагрев и охлаждение изделия с высокой скоростью, превышающей скорость, допускаемую резистивным нагревателем в указанном интервале температур при эксплуатации электропечи без форкамеры.

Другое преимущество электропечи состоит в том, что при нагреве и охлаждении резистивного нагревателя в интервале температур 1300 †20 С, а также в период его пускового предварительного нагрева и окончательного охлаждения при выключении электропечи, дополнительные кольцевые электронагреватели обеспечивают равномерное температурное поле, что устраняет возникновение больших температурных градиентов, и, как следствие, термомеханических напряжений в материале резистивного нагревателя. Благодаря этому в предлагаемой электропечи обеспечивается возможность проведения нескольких десятков циклов термообработки изделия без смолы резистивного нагревателя.

Изобре Гение поясняется чертежом, где изображена предложенная электропечь, вертикальный разрез.

Электропечь содержит составной резистивный нагреватель 1 из стабилизированной д13уокиси циркония, имеющий трубчатук) форму.

К платинироваиным торцовым частям нагревателя 1 прижаты платппо-родиевые токоподводящие электр:>;3!,I 2 и 3 с проволочными гибкими от1)одами 4 и 5. Электроды

2 и 3 имеют форму шайб площадью, равной площа.(и торцовой поверхности резистивного нагревателя. Г!рижатие электродов к нагревате.)10 1 осуществляется через торцы водоохлаждаемых холо ильников. Нижний хола;11(л)ник 6 укреплсн в днище корпуса 7 и представляет собой полый цилиндр из нер)к()13(г )цей стали с патрубками 8 для подачи и ()11)ода Н0. )û. Верхний холодильIl!)IIжимным ) 0TTр0Йством, Оора3) я (. .111н ы и 3 . 3(1, (о, Гоя ц(li и из кронlнT(, Й)i<1 9 . 1ля креliлt .1!1!я 11";)ижl!м НОГО 3 ст5

16

26

2$

36

46

56 ройства, направляющей втулки 10 с фланцем 11 для крепления ее на кронштейне 9, насадочных головок 12 и 13, выполненных в виде фигурных колец с резьбой и калиброванными отверстиями для направления штока-холодильника 14, пружины 15 для регулирования давления штока-холодильника 14 на верхний электрод 2, стопорного кольца 16 для регулирования сжатия пружины 15. Водоохлаждаемый шток-холодильник 14 оканчивается в нижней части шаровой пятой 17, а в верхней части — патрубками 18 и 19 для подачи и отвода воды.

Шаровая пята 17 опирается на гцтамп 20 со сферическим . углублением.

Шток-холодильник 14 обеспечивает плотное равномерное прижатие платинородиевых электродов 2 и 3 к поверхностям торцовых частей нагревателя !.

Между нижним холодильником 6 и нижним платинородиевым электродом 3, а также между верхним платинородиевым электродом 2 и штампом 20 установлены электроизоляционные прокладки 21 и 22 из корундовой керамики для электрической изоляции и смягчения режима охлаждения электродов.

Вокруг верхней и нижней торцовых частей резистивного нагревателя 1 установлены два дополнительных кольцевых электронагревателя 23 и 24. Эти электронагреватели выполнены в виде проволочных платинородиевых спиралей, закрепленных на цилиндрических каркасах 25 и 26 из окиси алюминия, закрытых снаружи керамическими корпусами 27 и 28 из окиси алюминия, которые выполнены в виде колец с фланцами.

Вокруг резистивного нагревателя коаксиально расположены три теплоизоляционных экрана 29, 30 и 31 в виде полых круглых цилиндров, центрированных с помощью рас1и)рных фигурных колец 32 и 33. Два блиm1III

Вокруг экрана 31 расположен электронагреватель 34 для предварительного нагрева, выполненный в виде спирали из тугоплавкого сплава, укрепленной на алундовом цилиндрическом каркасе 35.

Металлический корпус 7 футерован изнутри корундовым легковесом 36. Корпус 7

»)I<.(. i водяную рубашку 37 для охлаждения и патрубки 38 и 39 для подачи и отвода воды.

В днище электропечи имеются отверстия, в которые вставлены электроизоляционные втулки 40 для вывода гибких отводов от нижнего электрода 3, электронагревателя 34 предварительного нагрева и дополнительного кольцевого электронагревателя 24. С наружной стороны на корпусе 7 закреплены

734497

1о

1$ зо г$ зо

3$

4О

Формула изобретения

$o

5 клеммные колодки 41 и 42 для присоединения выводов из печи и токоподводящих проводов силового питания и управления режимом работы печи.

Корпус 7 установлен на опорной плате 43, которая закреплена на кронштейне 44. К этой опорной плате снизу прикреплен корпус 45 форкамеры 46, спиральный электронагреватель 47 из жаропрочного сплава, закрепленный на цилиндрическом каркасе 48 из высокоглиноземистого материала и окруженный футеровкой 49 из корундового легковес а.

Форкамера 46 соединена с внутренним пространством резистивного нагревателя 1 сквозным трубчатым каналом, продольная ось которого совпадает с продольной осью нагревателя 1. Этот канал образован корундовой трубой 50, которая центрируется буртиком 51, а также отверстиями в электроизоляционной прокладке 22 и в электроде 3.

Для подачи изделия 52 в электропечь предназначено лифтовое устройство, состоящее из полого штока 53 с надставкой 54 к штоку, втулки 55 для крепления штока 53, консоли 56, на которой закреплена втулка 55 и лифтового механизма 57, перемещаемого рукояткой 58 по вертикальной опоре 59, закрепленной на массивном основании 60. Надставка 54 к штоку выполнена с двумя отверстиями 61 и 62, которые расположены на дне надставки и в ее боковой стенке — соответственно и предназначены для подачи газа во внутреннее пространство резистивного нагревателя. Шток 53 и надставка 54 имеют общий канал 63 для подачи газа через штуцер 64 и визуального наблюдения за нижней поверхностью изделия через застекленное с газоплотным соединением окно 65.

Работа электропечи осуществляется следующим образом, Изделие устанавливают на надставку 54 штока и вращением рукоятки 58 с помощью лифтового механизма 57 по сквозному трубчатому каналу вводят его во внутреннее пространство резистивного нагревателя 1, а затем пускают воду по водоохлаждаюшей системе печи через патрубки 8, 18, 19, 38, 39.

После этого включают электронагреватель

34 предварительного нагрева и дополнительные кольцевые электронагреватели 23 и 24 для регулирования температ рного режима на приэлектродных участках резистивного нагревателя 1. Когда резистивный нагреватель 1 нагреется до 1200 С и станет достаточно электропроводным, на электроды 2 и 3 подают питающее напряжение.

После включения резистивного нагревателя 1 электронагреватель 34 предварительного нагрева отключают, при этом дополнительные кольцевые электронагреватели 23 и 24 продолжают работать, поддерживая

6 необходимую температуру на торцовых частях резистивного нагревателя l. Температуру резистивного нагревателя 1 поднимают до заданного значения, например до

2000 С.

После выдержки изделия при заданной температуре его охлаждают вместе с резистивным нагревателем 1 до 1300 С, и затем с помощью лифтового механизма 57 перемещают в форкамеру 46, предварительно нагретую до температуры 1300 С с помощью электронагревателя 47. Затем форкамеру 46 охлаждают по заданному режиму вместе с изделием 52 до комнатной температуры, которое затем извлекают из.сроркамеры. Следуюгцее изделие подвергают тем же операциям в обратном порядке.

Установленное на надставку 54 штока изделие вводят в форкамеру 46, которую нагревают по заданНому режиму электронагревателем 47 до 300 С. Затем изделие перемешают с помощью лифтового механизма 57 во внутреннее пространство резистивного нагревателя 1, который до этого оставался при постоянной температуре 1300 С на период окончательного охлаждения и предварительного нагрева изделия в форкамере 46, после чего поднимают температуру. резистивного нагревателя до заданного значения.

При необходимости создать в электропечи газовую атмосферу заданного состава во внутреннее пространство резистивного нагревателя подают газ через штуцер 64, канал 63 и отверстие 62.

Перед окончательным выключением резистивного нагревателя, после снижения температуры на нем до 1300 С снова включают электронагреватель 34 предварительного нагрева, после чего снижение температуры резистивного нагревателя до комнатной осуществляют с помощью электрона гревателя 34 и дополнительных кольцевых электронагревателей 23 и 24.

1. Высокотемпературная электропечь сопротивления, содержащая теплоизолирующий корпус с выполненным из тугоплавких электропроводных окислов резистивным нагревателем трубчатой формы, от,гичающаяся тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена форкамерой с нагревателями, соединенной с внутренним пространством резистивного нагревателя каналом, продольная ось которого совмещена с продольной осью резистивного нагревателя.

2. Высокотемпературная электропечь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью поИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1278657, кл. Н 5 Н, опублик. 1972 (прототип).

31

35 ф

Составитель В. Киселев

Редактор Э. Шибаева Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 2152/46 Тираж 671 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж вЂ” -35, Рву шская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 734497

1, . Ь

\ вышения срока службы резистивного нагревателя, он снабжен дополнительными кольцевыми электронагревателями, установленными вокруг его торцовых участков.

Z8

ЕФ

28

22