Электропечь для термообработки изделий из тугоплавких окисных материалов

 

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CoooecKNI

Соцтсапиетичйеиик

Уеепублии

<и> 854904 (61).Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 05. 06. 79 (21) 2775557/29-33 с присоединением заявки,%— (51)М, Кл.

С. 03 В 37/09 й!еударстааннвй камитат

СССР ло делам кзебретеакй к открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.05. 8.1 . Бктллетепь Ле 30 (53) ÈÕK 666. 189..2 (088. 8) л

Дата опубликования описания 15.05.8 (72) Авторы изобретения!

О.С.Торопов, Г. А. Таксис, С.5.Плинер и Д.С.Рутман (71) Заявитель

Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности ", * (54) ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ТУГОПЛАВКИХ ОКИСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к.оборудованию по производству оптического стекла.

Известна высокотемпературная электропечь с окисным высокотемпературным нагревателем, выполненным в виде вертикально установленной трубы с утолщениями на концах (! ). Недостатком этой печи является

10 низкая надежность и производительность, как следствие конструкционных особенностей электронагревателя и способа его установки в печи. При высоких температурах трубчатый наIS греватель деформируется под собственным весом, так как применяемые для его изготовления материалы, например модифицированные окислы циркония и гафния, характеризуются большим удельным весом. Потому вес верхнего утолщенного вывода электронагре-. вателя превышает предельную допустимую механическую нагрузку на более

2 тонкостенную центральную высокотемпературную часть электронагревателя. Кроме тогориспользование в качестве жарового пространства печи внутреннего объема трубчатого электронагревателя с учетом специфики используемых материалов не позволяет существенно увеличить рабочую камеру.

Наиболее близким техническим реше-. нием к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропечь для термообработки изделий из тугоплавких окисных материалов, включающая камеру, окисный .нагреватель, выполненный в виде образующих- рабочую емкость тел с плоской излучашщей поверхностью, электроды, пусковой нагреватель и теплоизолирующий корпус 2).

Недостатком. данной конструкции электропечи является низкая производительность, так.как производительность высокотемпературной электропечтк зависи1 от обь@ма рабочей камеры, 4901

1О

35 который определяется габаритами нагревателя. Увеличение габаритов нагре- вателя для повышения производительности известной печи приводит к утяжелению нагревателя, а следовательно, к возрастанию удерживающих его сил, что в еще большей степени понижает надежность печи.

Цель изобретения — повышение ее надежности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что электропечь для термообработки изделий из тугоплавких окисных материалов, включающая камеру, окисный нагреватель, выполненный в виде образующих рабочую емкость тел с плоской излучающей поверхностью,. электроды, пусковой нагреватель и теплоизолирующий корпус, снабжена подвижными опорами для окисного нагревателя, размещенными на поду камеры.

С.целью создания внутри рабочей емкости температурного градиента она снабжена автономными регуляторами электрического питания каждого тела окисного нагревателя в отдельности.

А с целью создания внутри рабочей емкостй температурного градиента при одном регуляторе электрического пита-. ния и последовательном электрическом соединении тел окисного нагревателя тела выполнены из окисного материала с различным электрическим сопротивлением.

Производительность данной печи повышают за счет увеличения габаритов нагревателя, не снижая при этом надежность.

4 целесообразно выполнить, например, в виде катков.

На фиг.1 схематически изображена печь, разрез А-А на фиг.2; на фиг.2то же, разрез Б-Б на фиг.1.

В центральной части печи расположен резистивный окисный электронагреватель, выполненный в,виде двух параллельно установленных на ребро пластин 1 и 2 из двуокиси циркония, модифицированной комплексными добавками окислов магния, кальция и иттрйя в количестве 13 мол.X. В печи, прошедшей испытания, длина пластины 235 мм, ширина 115 мм, толщина

25 мм. Фигурные вырезки на стороне пластины, обращенной наружу от рабочей камеры, уменьшают эффективное сечение пластины в два раза по сравнению с площадью торцов и увеличивают ее жесткость при изгибе. Для улучшения контакта с электродами, торцы пластин из двуокиси циркания пропитывают электропроводным компо зиционным составом на основе хромита иттрия и хромита одновалентной меди. Расстояние в печи между плоскостями пластин 1 10 мм. К торцам пластин, являющихся токовыводной частью электронагревателя, прижаты электроды 3, выполненные в виде пластин толщиной 15 мм и площадью

25 115 мм из твердых растворов хро2 мита иттрия и хромита одновалентной меди. Электроды. 3 прижаты к нагревателю подвижными в горизонтальном направлении водоохлаждаемыми металлическими холодильниками 4, соединенИспытания опытной модели печи с объемом рабочей емкости 1,5 ° 10 см выполненной в соответствии с предлагаемым техническим решением, показывают, что после ее непрерывной работы в течение нескольких десятков часов при температуре в рабочей . емкости порядка 2000 С, электронагрео ватель и токоподводящие элетроды находятся в хорошем состоянии, тогда как в известной конструкции контактирующие части высокотемпературного нагревателя и токоподводящих электродов, как правило, разрушаются. Таким образом, использование подвижных опор в предлагаемой конструкции обеспечивает повышение надежности и производительности печи. Для уменьшения сйл трения между высокотемпературным . нагревателем, подвижными опорами и подовой футеровкой укаэанные опоры

55 ной футеровке 8, выполненной из цирконата кальция и виде двух монолитных блоков, разделенных воздушным зазором 5 мм и бруском 9 из окиси магния. Сверху и с .боков нагреватель защищен высокотемпературной футеровкой на основе цирконата кальция, которая не имеет прямого контакта с пластинами нагревателя. Внутреннее пространство рабочей емкости со стоными с прижимным пружинным механиз40 мом 5, вынесенным за пределы корпуса печи 6. Пластины 1 и 2 нижним ребром опираются каждая на две подвижные опоры 7, изготовленные в виде катков диаметром 10 мм и длиной 30 мм из материала, аналогичного материа45 лу электронагревателей. Опоры располагаются на расстоянии 1/4 длины нагревателя к центру от его торцов и лежат на подовой высокотемператур(тел) нагревателя, пластины 1тела1 выполнены из окисного материала неЮ

5 одинакового по электрическим характеристикам. Необходимость разработки печей с температурным градиентом можно связать, например, с выращиванием кристаллов из расплавов тугоплавких материалов или в результате рекристаллизации..При обработке низкотемпературных материалов можно использовать односторонний нагрев печи. Однако для тугоплавких материалов с небольшим постоянным температурным градиентом в печи одностороннего нагрева недостаточно. Применение нагревателя, выполненного в виде двух образующих рабочую камеру тел с независир0 мой регулировкой температуры, в меньшей степени гарантирует стабильность перепада температуры печи,чем применение нагревателя, выполненного в виде двух тел из материала с

25 различным электрическим сопротивлением, присоединенных последовательно к одному источнику питания.

Повышение производительности печи связано не только с увеличением ра30 бочей камеры, но и с повышением надежности печи, что приводит к сокращению времени на ее обслуживание, ремонт и замену вышедших из строя элементов, и дает существенную эконо35 мию за счет долговременного использования дорогостоящих изделий из дефицитных материалов.

Таким образом, как видно из сравнительныХ результатов испытаний, пред40 лагаемая конструкция печи увеличивает ее надежность и производительность.

Повышение надежности печи позволяет ожидать годовой экономический эффект только за счет снижения расхода

45 окисных высокотемпературных электронагревателей и электродных материалов при эксплуатации одной печи в течение года сумму не менее 12 - гыс.руб.

Формула изобретения

5 85 роны холодильников 4 и электродов защищено вставками 10, изготовленными в виде прямоугольных блоков из двуокиси циркония, которые опираются на подовую футеровку и не соприкасаются с пластинами электронагревателя. Пусковой электронагреватель выполнен в виде двух секций параллельно включенных силитовых нагревателей 11, которые расположены со стороны боковой: поверхности пластин между фугерованным теплоизолирующим корпусом печи и высокотемпературной футеровкой, окружающей высокотемпературный окисный электронагреватель с боковой стороны пластин.

Между металлическим корпусом 6 печи и легковесной теплоизолирующей футеровкой 12 находится слой каолиновой ваты 13 толщиной 40 мм. Предлагаемая модель печи имеет внешние габариты футерованного корпуса

700х750х600 мм, размеры рабочей емкости 100х1 00х150 мм. Мощность силитовых нагревателей 16 кВт. Выделяемая мощность окисного электронагревателя при температуре в рабочеи камере 2000+25 C 12,6 кВт.

Печь работает следующим образом.

Включают пусковой электронагреватель и, регулируя электрическую мощность, разогревают окисный элект.— ронагреватель до 1000 С со скоростью о до 5 град/мин. При этой температуре материал окисного электронагревателя становится. достаточно электропроводным. После предварительного нагрева 3 подают электрическое питание промьппленной частоты с регулируемым по величине током. При прохождении электрического тока по нагревателю происходит его разогрев до необходимой температуры. В процессе разогрева следят, чтобы скорость изменения температуры в рабочей емкости печи не превышала 5 град/мин, . чтобы избежать разрушающих внутренних механических напряжений из-за неравномерности нагрева. Пусковые нагреватели отключают в момент саморазогрева окисного высокотемпературного электронагревателя. Кроме того, . они могут использоваться в качестве теплового подпора, для увеличения эффективности нагрева рабочей камеры при малых токах на окисных электро нагревателях.Отключени е печи осуществляют в обратной последовательности, Для того, чтобы создать температурный

4901 6 градиент при одном регуляторе питания

i и последовательном соединении пластин

l. Электропечь для термообработки изделий иэ тугоплавких окисных материалов, включающая камеру, окисный нагреватель, выполненный в виде образующих рабочую емкость тел с плоской излучающей поверхностью,. электроды, пусковой нагреватель и теплоизолирующий корпус, отличающаяся тем, что, с целью повьппения ее.надежности и производительности, она снабжена подвижными опорами для окисного нагревателя, размещенными на поду камеры, 2. Электропечь по п.1, о т л и— чающая с я тем, что, с целью создания внутри рабочей емкости температурного градиента, она снабжена автономными регуляторами электрического питания каждого тела окисного нагревателя в отдельности, 3. Электропечь по н.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью

54901 8 создания внутри рабочей емкости температурного градиента при одном регуляторе электрического питания и последовательном электрическом coel

S динении тел окисного нагревателя, тела выполнены из окисного материала с различным электрическим сопротивлением.

Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 3155759, кл: 13-25, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2480330/29 — 30, кл. С 03 В 37/00, 1977.Ц1ц8. 2

ВНИИПИ Заказ 6799/31 Тираж 520 Подписное

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4