Электрическая печь сопротивления для графитации уложенных в керн в слое теплоизоляционной шихты углеродных заготовок Советский патент 1991 года по МПК F27B3/08 

J 3

/ /

N- 70

1/

Изобретение относится к электрическим печам сопротивления и может быть использовано в электродной промышленности для высокотемпературной обработки (графитации) электродных изделий. Цель изобретения - экономия шихты и повышение производительности при загрузке и разгрузке печи. Для этого углеродные заготовки 3 уложены в керн в слое теплоизоляционной шихты 7. Боковые стенки 5 и подина 6 печи выполнены криволинейной формы согласно зависимости x2/(hK/2 + а)2 + у2/(Ьк/2 + а)2 - 1 относительно центра печи, где х - вертикальная ось поперечного сечения печи: у - горизонтальная ось поперечного сечения пе-. чи; hx - высота керна; Ьк - ширина керна, а - толщина теплоизоляционного слоя. При этом температура в каждой точке внутренней поверхности печи имеет одно и то же значение, равное максимальному. 6 ил.

О

N3 Ю

Фиг.1

6 4

Изобретение относится к электрическим печам сопротивления и может быть использовано в электродной промышленности для высокотемпературной обработки (графитизации) электродных и других изделий.

Цель изобретения - экономия шихты и повышение производительности при загрузке и на разгрузке печи.

На фиг. 1 изображена электрическая печь сопротивления для графитации углеродных заготовок; на фиг. 2-6 - различные варианты выполнения боковых стенок печи и подины.

Электрическая печь сопротивления для графитации уложенных в керн в слое теплоизоляционной шихты углеродных заготовок содержит торцовые стенки 1 с установленными в них токоподводами 2. Углеродные заготовки 3 с пересыпкой 4 уложены в керн. Криволинейная форма боковых стенок 5 и подины 6 выполнена согласно зависимости относительно центра печи

Х2 у2

)2 +(+7)2 1

где х - вертикальная ось поперечного сечения печи;

у - горизонтальная ось поперечного сечения печи;

hx - высота керна;

Ьк - ширина керна;

а - толщина теплоизоляционного слоя. Керн углеродных заготовок 3 со всех сторон окружен слоем теплоизоляционной шихты 7. Конструкция печи опирается на железобетонные панели 8 и колонны 9. Сверху печь накрыта зонтом 10. Каналы 11 являются воздушными.

Распределение температуры в различных точках внутренней поверхности печи описывается дифференциальным уравнением теплопроводности с внутренним источником теплоты. В результате экспериментальных и теоретических исследований установлено, что изотермы при этом имеют форму кривой, описываемой уравнением эллипса, т. е.

- +

., л

(- f+a)2 (- + a)2

При выполнении элементов боковых стен и подины печи по кривой в форме, эквивалентной изотермы, температура в каждой точке внутренней поверхности печи имеет одно и то же значение, равное максимальному.

За центр печи принят геометрический центр поперечного сечения ее керна, сформированного из собранных в паке г графити- руемых заготовок, через который

проведены горизонтальная (х) и вертикальная (у) оси. Соотношение размеров поперечного сечения керна печи может быть следующим

PI Ьк;

Ьк Ьк,- Ьк Ьк.

Электрическая печь сопротивления для графитации уложенных в керн в слое тепло0 изоляционной шихты заготовок работает следующим образом.

На подину печи с криволинейной внутренней поверхностью насыпается слой теплоизоляционной шихты 2 таким образом,

5 что его толщина по вертикальной оси центра печи равна а. Затем вдоль продольной оси печи на расстоянии бокового слоя теплоизоляции устанавливаются металлические щиты (не показаны) и фиксируются при помощи

0 тяг к верхним частям боковых стен. Пространство между боковыми стенками заполняется теплоизоляционной шихтой. Между щитами укладываются углеродные заготовки 3 на расстоянии друг от друга (вдоль

5 продольной оси печи) и пересыпаются пересыпкой 4 - коксовым орехом, т. е. между щитами формируется керн печи. Затем щиты при помощи крана удаляются и поверх керна печи насыпается слой теплоизоляци0 онной шихты 6. Поверх печи устанавливается зонт 10, соединенный с системой удаления газов. Печь готова к подключению. При подключении печи к источнику электропитания производится ввод элект5 роэнергии в печь по заранее заданному графику мощности, В результате протекания тока по керну печи практически вся джоулева энергия (95-99%) выделяется в слое пересыпки 4, а заготовки путем теплопроводности

0 разогреваются от шихты. Нагрев заготовок ведется до 2400-3000° С в зависимости от требуемого качества графитированных заготовок. После достижения заданной температуры (после 40-60 ч нагрева) печь

5 охлаждается 6-12 сут до достижения температуры заготовок 800° С, после чего печь разгружается.

После отключения печи от тока характер распределения теплоты в поперечном сече0 нии печи не меняется. Некоторое время (10--30 ч) температура на границе теплоизолированная шихта - футеровка растет. Поэтому слой теплоизоляции выбирают таким образом, чтобы наибольшая температура на поверхности футеровки

5 не превышала 1100-1200°С.

В предложенной конструкции печи внутренняя поверхность поперечного сечения элементов подины и боковых стен выполнена по форме эллипса, поэтому температура на поверхности этих элементов одинакова. За счет уменьшения площади поперечного сечения количество теплоизоляционной шихты, загруженной в печь, на 4-15% меньше, чем по прототипу. Это позволяет уменьшить объем погрузочно- разгрузочных работ и обеспечить экономию теплоизоляционных материалов.

Формула изобретения Электрическая печь сопротивления для графитации уложенных в керн в слое тепло- и-золяционной шихты углеродных заготовок, содержащая торцовые стенки с установленными в них токоподводами, боковые стенки и подину криволинейной формы, отличающаяся тем. что, с целью

Фиг 5

экономии шихты и повышения производительности при загрузке и разгрузке печи, криволинейная форма подины и боковых стен выполнена согласно зависимости

- +

1

()2 ()

2 iv 2

относительно центра печи, где х - вертикальная ось поперечного сечения печи;

у - горизонтальная ось поперечного сечения печи;.

hk - высота керна;

bk - ширина керна;

а - толщина теплоизоляционного слоя.

Фиг 6