Институт теплофизики Сибирского от ффния AH СССР и Металлургический завод "Сибэлект дсФаль" (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к составам углеродсодержащих композиций для изготовления электронагревателей сопротивления и способам изготовления электронагревателей и может быть ис5 пользовано в металлургической и керамической промышленности.

Известен состав для электронагревателей сопротивления, содержащий элемент на основе графита и защитную обо-1о лочку из нитрида бора j1 ).

Недостатком графита является его высокая электропроводность, что вызывает необходимость в черезмерном увеличении длины нагревателя для обеспече- 15 ния приемлемого соотношения между электрическим током и напряжением в цепи нагрева.

Для повышения электросопротивления нагревателей в состав исходной компо- 2о зиции, помимо графита, дополнительно вводят электроизолирующие добавки 12) и (3).

Однако изготовление электронагревателей из композиций на основе графита связано со значительными трудностями.

Наиболее близкой к предлагаемому является композиция для изготовления электронагревателей, содержащая, вес.3: нефтяной кокс 84-88, каменноугольный пек 7- 10, нитрид бора 56 (4$.

Изготовление изделий из известной композиции состоит в горячем прессовании при температуре 1000- 1200 С и давлении 300 кг/см с последующим уплотнением под давлением 250 300 кг/см при температуре выше

2. о

2000 C. При отсутствии горячего прессования, требующего сложного оборудования, электронагреватели обладают низкой механической прочностью и неудовлетворительной стойкостью в атмосфере хлора при температурах до

1000 С.

3 94897

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления электронагревателей путем формования заготовки с последующим обжигом, заключающийся в том, что центральную часть нагревателя формуют иэ смеси

15-30 вес.4 MoSi< и 70-85 вес.Ф Al? 0,. а концевые части содержат до 1003

Ио5ig. 15).

Недостатком известного способа яв- to ляется резкое различие электросопротивления по длине нагревателя и, как следствие этого, возникновение в нагревателе значительных перепадов температуры и термических напряжений д в процессе его эксплуатации.

Цель изобретения - повышение механической прочности и стойкости электронагревателя в атмосфере хлора при температуре до 1000 С, а также е плавное изменение электросопротивления по длине нагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для изготовления элект-. ронагревателей, содержащая нефтяной кокс, каменноугольный пек и борсодержащую добавку, в качестве борсодержащей добавки содержит кислородное соединение бора при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Каменноугольный пек 30,1-32,8

Кислородное соединение бора в пересчете на В О 1,5-3,5

Нефтяной кокс Остальное

Кроме того, согласно способу иэ35 готовления электронагревателей путем формования заготовки с последующим обжимом концевые и центральную части заготовки формуют соответственно из

4Q компози ций, содержащих, вес. Ф: каменноугольный пек 31,8-32,8, окись бора 1,5-2,4, нефтяной кокс - остальное и каменноугольный пек 30,1-31,1, окись. бора 2,5-3,5, нефтяной коксостальное, а промежуточные части формуют из композиции, обеспечивающей плавный переход содержания каменноугольного пека и окиси бора, Помимо окиси бора (борного ангидрида) могут использоваться другие кислородсодержащие соединения - борная кислота, бораты металлов или ам-... мония, которые вводят в исходную смесь в количестве, соответствующем содержанию в них В О в указанных пределах, Вместо нефтяного кокса и каменноугольного пека состав композиции

5 может включать их готовые смеси, например подовую (анодную), электродную и т.п ° массы, в которые дополнительно вводят недостающее количество одного иэ компонентов-кокса или пека, а затем дополнительнокислородсодержащее соединение бора.

Изготовление нагревателей осуществляется путем дозировки компонентов для двух или более масс, тщательного перемешивания компонентов в каждой из масс, формования заготовок требуемой конфигурации и размеров с использованием масс различного состава и изготовления изделий . иэ заготовок коксованием при температуре 1000 С без доступа воздуха.

Наиболее прост способ формования с применением двух масс с определенным минимальным и максимальным со-! держанием борного ангидрида и остальных компонентов, причем конкрет-. ные значения минимального и максимального содержания компонентов выбираются в зависимости от назначения иэделия, его формы и размеров. Исполь-, зуя две массы, формование ведут мето-. дом послойной набивки или прессования, а для получения плавного измененения характеристик изделия пропорции между двумя массами при заполнении формы варьируют в зависимости от требуемого характера изменения удельного сопротивления по длине.

Пример. В качестве исходных материалов берут каменноугольный пек, нефтяной кокс крупностью 20-0 мм, борный ангидрид, измельченный до крупности < 0,2 мм, борную кислоту и подовую (анодную) массу по

ТУ 48-01-00-71 состава, вес.3: нефтяной кокс 66, каменноугольный пек 34.

Иэ указанных материалов готовят массы, состав которых приведен в табл, 1.

Каждую из масс тщательно переме- шивают и формуют из масс составов 1 и 2 нагреватели в виде труб с наружным диаметром 800, внутренним диаметром 400,и высотой 1500 мм. формовайие переводят в разборной форме следующим способом.

Сначала из массы состава 1 формуют концевую часть длиной 200 мм методом набивки с помощью пневмотрамбовки.

Затем на участке длиной 300 мм формуют переходный участок,. добавляя к массе состава 1 массу состава 2 и, постепенно увеличивая долю последней

5 9489 в смеси, доводят ее до 1003- в центральной части. После формования из массы состава 2 центральной части длиной 500 мм готовят переходную часть, смешивая массы в порядке, об- з ратном укаэанному выше, и. заканчивают формование изготовлением концевой части из массы cocxasaf1).

Отформованное изделие подвергают коксованию без доступа воздуха мед- 1О .ленным нагреванием до температуры

1000 С и выдержкой при этой темпера. туре до полного удаления летучих соединений.

Полученный нагреватель обладает 1$ удельным сопротивлением концевых и центральной частей. 0,52 и 0,78 Ом см соответственно, сопротивление переходной части линейно меняется по длине в интервале между указанными ве- 2е личинами.

Аналогичным образом из масс составов 3 и 4 формуют цилиндрические нагреватели диаметром 25 и длиной

300-мм. Длина концевых частей, из- 2з готавливаемых иэ массы состава 3, составляет 40 мм, центральная часть из массы состава 4 имеет длину 80 мм.

Промежуточные части готовят из смеси масс составов 3 и 4 описанным спосо- jg бом. Формование цилиндрической заготовки нагревателя осуществляют в разборной металлической пресс-форме методом последовательной напрессовки слоями по 25-30 мм. Давление прессования

400-500 кгс/см, перед напрессовкой

Содержание ингредиентов, вес. 3, в составах

Ингредиенты

Исходные материалы

3,0

2,0

Борный ангидрид

Борная кислота

Каменноугольный пек

2,66

31,43

65,91

6,22

30,22

63,56

7,0

3,0.

95,0

90,0

В пересчете на компоненты композиции

3,0

66,4

30,6

3,5

65,4

1 5

2,0

65,7

32 3

Борный ангидрид

Нефтяной кокс

Каменноугольный пек

66,7

31,8

31,1

Нефтяной кокс

Подовая (анодная) масса каждого последующего слоя проводят разрыхление верхней части предыдущего слоя на глубину около 5 мм. Изготовление нагревателей из отформованной цилиндрической заготовки проводят коксованием по описанной технологии.

Удельное сопротивление концевых и центральной частей цилиндрического нагревателя составляе-, соответственно

0,43 и 0,96 Ом см, сопротивление переходной части линейно меняется по длине между данными крайними значениями .

Образцы в виде цилиндров диамет-. ром 10 и высотой 30 мм, изготовленные из масс указанных составов, а также образцы того же размера изготовленные из известной массы 54l(863 кокса, 5,53 нитрида бора и 8,53 пека) способом, идентичным описанному, подвергают испытанию на химическую стойкость 20-часовым хлорированием при температуре 950 С. Для оценки о стойкости образцов в качестве контрольного используют образец из. коксованной анодной массы (1004) без нанолнителя и добавок. Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Таким образом, изделия иэ масс предлагаемого состава обладают не только высокими электрофизическими и механическими свойствами, но и большой устойчивостью к действию хлора или хлоридов металлов при температуре до 1000 С.

Табли ца 1

948975

Таблица

Свойства образцов до хлорирования и их изменения после хлорирования

Состав образцов

Кажущаяся Изменение пористость в) веса P

Прочность на сжатие

Электросопроти вление R

Rg > Ом И Ио>4 бо>кгс/cM j â€” > 4 я.1 AG, > 4 >/ ) >4

dP/P(,, 4

"1,0

-0,8

-1,2

-0 7

0,200

0,295

0,160

0,315

Известный состав Я

Контроль (без наполнителя) -2,8

0,252

-3,0

0,153

П р и и е ч а н и е. "+" - увеличе

Формула изобретения

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

ВНИИПИ Заказ 5693/5 Тираж 641 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 . Композиция для и з готовления электронагревателей, содержащая нефтяной кокс, каменноугольный пек и борсодержащую добавку, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения механической прочности и стойкости электронагревателя в атмосфере хлора при температуреедо 1000 С, 35 композиция в качастве борсодержащей добавки содержит кислородное соединение бора при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Каменноугольный пек 30, 1-32,8

Кислородное соединение бора в пересчете на 3 0 1535

Нефтяной кокс Остальное

2. Способ изготовления электронагревателей путем формования заготовки с последующим обжигом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью плавного изменения электросопротивления по длине электронагревателя, 135 -3,4 45,5 +2,4 -5,0

150 -3,2 36,8 +2,3 -3,5

350 -2,7 12,3 +3,5 -6,0

385 -2,0 14,7 +1,9 -2,9

90 -4 2 52 4 +4 4 -8 5

110 -16,6 17,4 +7,4 -12

1 ние; "-" - уменьшение.

1 концевые и центральную части заготовки формуют соответственно из композиций, содержащих, вес.3: каменноугольный пек 31,8-32,8, окись бора

1,5-2,4, нефтяной кокс вЂ” остальное и каменноугольный пек 30>1-31,1, окись бора 2,5-3,5, нефтяной коксостальное, а промежуточные части формуют из композиции, обеспечивающей плавный переход содержания каменноугольного пека и окиси бора.

Авторское свидетельство СССР

Н 425372, кл. Н 05 В 3/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

N 550770, кл. H 05 3/14, 1975.

3 ° Па тен т ФР Г N 1911099, кл. 21 Н 2/02, опублик. 1973.

Авторское свидетельство СССР

Н 417399, кл. С 04 В 35/52, 1974 (прототип) .

5. Патент Великобритании Н 792264, кл. 22, опублик. 1958 (прототип).

Композиция для изготовления электронагревателей и способ изготовления электронагревателей

Похожие патенты: