Вакуумная печь сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов

 

(72) Автор. изобретеиия

А. А. Гриднев

t7l ) Заявитель (54) ВАКУУМНАЯ ПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к метал .лургий керамических материалов, в частности к вакуумным печам сопротив:ления для получения полых" изделий (преимущественно трубчатых) из керамических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов элементов периодической системы с использованием процесса испарение-конденсацИя в вакууме.

В настоящее время керамические изделия получают с помощью известных металлургических процессов : порошковой, газофазной и пирометаллургией.

Известна вакуумная печь сопротивления для получения керамических изделий методом порошковой. металлургии, которая содержит охлаждаемый корпус, систему экранов и нагреватель (1)„

Однако конструкция такой печи предусматривает получение только изотермической рабочей зоны, в которой располагаются спекаемые керамические изделия. Для получения изде-. лий методом переконденсации указанная печь требует значительной модер" низации, что по существу равносильно созданию установки нового типа.

Известно также устройство для получения трубчатых металлических изделий газофазной металлургией, которое состоит из"реактора, нагревательных элементов, системы подачи восстановительной среды и транспортных реагентов (2 )..

Однако это устройство для получения изделий методом испарение-кон 5 денсация также требует существенной модернизации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для получения трубчатых из20 делий преимущественно из оксидов с использованием метода испарение-конденсация в вакууме, содержащее вакуумную камеру (корпус),цилиндрический

4 причем центральный нагреватель ук-. реплен посредством съемных фиксаторов на паре внешних токовводов, а внешний нагреватель посредством съемных фиксаторов укреплен на паре внутренних токовводов.

Причем съемные фиксаторы внешнего нагревателя выполнены в виде металлического кольца с отверстиями под нагревательные элементы и скрепленного с

1 ним металлического стержня, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода.

Кроме этого, съемный верхний фиксатор центрального нагревателя выполнен в виде металлического стержня со сквозным центральным пазом в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально

gp укрепленного в паэе металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель, съемный нижний фиксатор выполнен в виде металлического стержня со сквозным отверстием в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного в отверстии металлического стержня с осевым отверстием под нагревателем.

При этом упругий элемент выполнен в виде эластичной мембраны.

На фиг. 1 изображен разрез по оси вакуумной печи сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов для случая, когда токовводы встроены в четыре горизонтальных ряда на откидной крышке кор;. пуса; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Электропечь содержит охлаждаемый корпус 1, закрываемый откидными крышками 2, центральный нагреватель

3, который посредством съемного верхнего фиксатора 4 и съемного нижнего

3 968574 нагреватель с токоподводами, внутри которого на дополнительных токоподводах размещен центральный стержневой нагреватель, на котором укрепляется технологическая оболочка с подложкой; внутри которой размещается заготовка из керамического материала (3).

К недостатку известного устройства следует отнести следующее. Систе- te ма нагревателей (внутренний и внешний) жестко закреплена в центральной зоне вакуумной камеры. Это обстоятельство затрудняет размещение заготовки вместе с центральным нагревателем в полости внешнего нагревателя. При получении изделий из тугоплавких оксидов температура центрального нагревателя достигает высоких уровней (до

2500 С), что приводит к прочному сцеплению нагревателя с токоподводом из тугоплавкого металла, например молибдена. Для извлечения изделия необходимо обламывать центральный нагреватель в концевых частях.

Центральный нагреватель при разогреве изгибается в центральной части эа счет неполной компенсации термического расширения, что.приводит к смещению осевого отверстия в изделии.

Внешний цилиндрический нагреватель подвешен на двух токоподводах, расположенных у верхнего края нагревателя, что приводит к появлению неэ$ изотермической зоны с максимальной температурой на нижнем крае нагревателя. Эта неизотермичность вызывает трудность регулирования температуры в заданном диапазоне при термоio статировании изделия в процессе охлаждения.

Цель изобретения - повышение техно логичности процесса получения и качества изделия.

Поставленная цель достигается тем, что в вакуумной печи сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов, содержащей охлаждаемцй корпус с токовводами, внешний цилиндрический нагреватель с размещенными в его полости центральным стержневым нагревателем, на корпусе выполнены откидные крышки, на которых посредством упругих элементов встроены токовводы центрального и внешнего нагревателей, $$ образом.

Снимают центральный нагреватель

3, на нижних фиксаторах 5 устанавливают на изоляторе технологическую оболочку с подложкой.и заготовкой

11, после оболочку поджимают через фиксатора 5 крепится к внешним токовводам 6. Внешний нагреватель 7 $. посредством съемных фиксаторов 8 крепится к внутренним токовводам 9.

Токовводы б и 9 посредством упругих элементов t0 встроены в крышку 2.

К нижнему фиксатору 5 присоединяется технологическая оболочка с подложкой и заготовкой 11.

Работа печи происходит следующим

5 9685 изолятор вертикальным стержнем фиксатора 4, который вставляется вместе с центральным нагревателем и укрепляется в пазе фиксатора 4. Камеру 1 герметизируют, затем вакуумируют до 10 - 10" мм. рт. ст . и включают нагрев центрального нагревателя. При температуре нагревателя 0,7-0,9 температуры плавления исходной заготовки осуществляют выдержку 2-5 ч, пос- 1© ле чего снижают нагрев центрального нагревателя и одновременно включают нагрев внешнего нагревателя так, что в процессе прекращения внутреннего нагрева температура технологи-. 1$ ческой оболочки поддерживается на уровне 0,45-0,60 температуры плавления материала заготовки. Затем уменьшают внешний нагрев. После охлаждения снимают центральный наг- 20 реватель вместе с технологической оболочкой и извлекают изделие, В случае необходимости замены центрального нагревателя последний извлекают из фиксатора 4 или 5 и заменя- 25 ют новым. В зависимости от требования по загрузке в камере устанавливается необходимое количество нагревателей. Токовводы встроены с одинаковым шагом в каждом горизон- Зф тальном ряде, равным 0,2-0, 8 шаra между внутренними рядами, кратного длине изделия, а шаг между внешним и внутренним горизонтальными рядами токовводов составляет 0,1-0,5 шага между внутренними рядами . Фиксаторы выполняют, например, из молибдена.

На внутренних поверхностях откидных крышек корпуса укреплены теплозащитные экраны. Крышки снабжены поддонами, расположенными под нижним рядом токовводов, и предназначены для .сбора частиц керамического материала.

Центральный нагреватель обеспечивает переконденсацию заготовки на под- ложку технологической оболочки, укрепленной на съемных фиксаторах нагревателя. После завершения переконденсации необходимо с целью исключения растрескивания обеспечить термостатирование изделия, . которое осуществляется внешним нагревателем. Упру гие элементы позволяют полностью компенсировать термические расширения как центрального, так и внешнего нагревателей. Шаг между токовводами в ряде выбран с учетом исключения влияния центральных нагревателей на процесс переконденсации заготовок, 74 6 что обеспечивается при шаге 0,2-0,8 шага между внутренними рядами, который кратен длине изделия. По существу шаг между внутренними рядами определяет размер рабочей зоны печи. Шаг между внешним и внутренним рядами, равный 0,1-0,5 шага между внутренними рядами, практически равен длине съемных фиксаторов центрального нагревателя и выбирается из условия обеспечения определенной температуры на торцах заготовки, при которой процесс массопереноса мате- .. риала практически незначителен. Расположение нагревателей на откидной крышке корпуса обеспечивает свободный доступ при сборке и разборке заготовок и изделий.

Работа предложенной печи опробована на модели в лабораторных услови" ях. Были получены трубки из окиси титана (окиси алюминия) высотой

120-200. мм.

Применение предложенной печи позваляет повысить технологичность процесса изготовления изделий, а также повысить качество изделий за счет предотвращения смещения осевого от верстия в процессе изготовления.

Предложенная печь позволяет обеспечить выпуск значительных партий трубчатых керамических изделий.

Формула изобретения

1. Вакуумная печь сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов, содержащая охлаждаемый корпус с токовводами, внешний цилиндрический нагреватель с размещенными в его полости центральным стержневым нагревателем, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности процесса получения и качества изделия, на корпусе выполнены откидные крышки, на которых посредством упругих элементов встроены токовводы центрального и внешнего нагревателей, причем центральный нагреватель укреплен посредством съемных фиксаторов на паре внешних токоввадов, а внешний нагреватель посредством съемных фиксаторов укреплен на паре внутренних токоввбдов.

2. Вакуумная- печь по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что съем7 968574 ные фиксаторы внешнего нагревателя выполнены в виде металлического кольца с отверстиями под нагревательные элементы и скрепленного с ним металлического стержня, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода.

3. Вакуумная печь по и. 1, о т -. л и ч а ю щ а я с я тем, что съемный верхний фиксатор центрального нагревателя выполнен в виде металлического стержня со сквозным центральным пазом в концевой части, укрвпленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного в пазе металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель, а съемный нижний фиксатор Ъыполнен в виде металлического стержня со сквозным отверстием в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного s отверстии .. металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель.

4, Вакуумная печь по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что упругий элемент выполнен в виде эластичной мембраны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 378454, кл. F 2 7 В 1/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

И 621801, кл. С 23 С 11/02, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

rio заявке Н 2833205/29-33, кл. В 28 В 21/00, 1979.

968574

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CGCP по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8137/65

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель С. Прямкова

Редактор Н. Лазаренко Техред М. Коштура Корректор В, сутяга.