Способ изготовления нагревательного блока электропечи Советский патент 1993 года по МПК H05B3/64 

ел

с

При реализации способа на прямоугольном муфеле монтируют каркас в виде металлических пластин, наложенных продольно на боковые стенки муфеля, по две у каждого его угла. Пластины закреплены на концах хомутами с возможностью их смещения вдоль стенок муфеля. На каркас наматывают проволоку из железохромалюминиёвых сплавов с образованием зазора между этой проволокой и муфелем. Затем зазор поэтапно заполняют высокоглиноземной обмазкой. Одновременно поверх проволоки наносят слой той же обмазки. По мере заполнения зазора пластины смещают от углов к середине каждой боковой стороны. После заполнения зазора каркас удаляют, полости из-под пластин заполняют той же обмазкой и сушат блок.

Изобретение относится к изготовлению электронагревателей из железохромалюми- ниевых сплавов и может быть использовано в производстве электропечей сопротивления с рабочей температурой до 1300°С.

Известен способ изготовления нагревателей, при котором на шаблон укладывают витки резистивного элемента и обмазывают слоем огнеупорного материала на толщину резистивного элемента. После сушки огнеупорного слоя для придания ему механической прочности шаблон удаляют. Однако при этом способе, имеющем цель улучшение адгезии материалов основания и огнеупорного слоя, не исключается контакт нагревательной спирали с муфелем и поэтому не устраняется опасность разрушения нагревателя из железохромалюминиёвых сплавов в случае некачественного состава керамической основы.

Известен способ изготовления нагревателей, выбранный в качестве прототипа, путем намотки проволоки или ленты из железохромалюминиёвых сплавов на керамическую основу (муфель), после чего поверх нагревательной спирали наносится слой огнеупорной теплоизоляционной массы, которая не взаимодействует с материалом нагревателя и фиксирует витки спирали относительно друг друга. Для нагревателей из железохромалюминиёвых сплавов обычно применяют обмазочную массу с содержанием 70%.

Недостаток этого способа изготовления нагревателей состоит в том, что он требует применения высокоглиноземистых муфелей с Содержанием окислов железа менее 1%. Выполнение этого требования представляет сложную задачу и связано с существенным удорожанием серийного производства

vj 00 О О 00 VI

муфелей. Вследствие недостаточной чистоы глинозема стойкость электронагреватеей из железохромалюминиевых сплавов снижается.

Кроме того, причиной преждевремен-- ного выхода из строя нагревателей указанной конструкции является разрыв проволоки (ленты) вследствие различия температурных коэффициентов расширения материалов нагревателя и муфеля. Так как величина этого коэффициента в железохромалюминиевых сплавах значительно больше, чем у высокоглиноземистого материала муфеля, то при нрагреве происходит выпу-: чивание отдельных участков витков спирали. В то же время на других участках проволока (лента) оказывается прочно скрепленной с муфелем. Указанная деформация витков нагревательной спирали не исчезнет полностью при остывании печи. Железохромалюминиевые сплавы после работы при ввсоких температурах становятся хрупкими и имеют низкую прочность при растяжении и изгибе. В хрупком состоянии они разрушаются при малых деформациях. В связи с этим даже незначительные изменения формы и размеров витков нагревателя, происходящие при разогреве и остывании печи, могут привести к его разрушению ..

Целью изобретения является повышение срока службы нагревательного блока электропечи, .

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления нагревательного блока электропечи, при котором проволоку из железохромалюминиевых сплавов нама- тывают вокруг прямоугольного муфеля, наносят поверх проволоки слой высокоглиноземистой обмазки и сушат блок, согласно изобретению, перед намоткой проволоки снаружи муфе ля устанавливают каркас в виде металлических пластин, наложенных вдоль боковых стенок муфеля. по две у каждого угла и закрепленных на концах хомутами из полосовой стали с возможностью смещения этих полос вдоль стенок муфеля, проволоку наматывают на каркас с образованием между ней и муфелем зазора, нанесение споя высокоглиноземистой обмазки поверх проволоки производят одновременно с поэтапным заполнением указанного зазора этой обмазкой, при этом по мере заполнения зазора пластины смещают от углов к середине каждой боковой стороны, после заполнения зазора каркас уделяют, а полости из-под пластин заполняют той же обмазкой.

В предлагаемом изобретении вся активная часть нрагревательной спирали полностью заделывается в защитный слой толщиной мм из высокоглиноземистой массы. Создание сплошного защитного слоя вокруг нагревательной спирали существенно снижает скорость высокотемпературного окисления нагревателя и практически полностью исключает возникновение явления химического взаимодействия сплава с окислами железа, которые могут содержать0 ся в материале муфеля в случае несоблюдения по тем или иным причинам требований к составу материала муфелей. Применение пластин при намотке проволоки (ленты) обеспечивает зазор между нагревателем и

5 муфелем. Обмазочная огнеупорная масса, имея относительно невысокую механическую прочность, не препятствует изменению размеров витков нагревательной спирали при нагреве и охлаждении.

0 Прим е р. Восемь металлических пластин толщиной.4 мм накладывают вдоль боковых сторон муфеля по две у каждого угла и скрепляют на концах хомутами из полосовой стали, расположенными около прово5 лочных хомутиков для крепления нагревательной спирали, Спираль из желе- зохромалюминиевого сплава наматывают поверх наложенных на муфель пластин. Постепенно наносят на поверхность муфеля и

0 поверх нагревателя слой высокоглиноземистой обмазки, состоящей из 75% электрокорунда мелкой фракции и 25% каолина.и воды. Наличие пластин обеспечивает.необходимый зазор между муфелем и нагрева5 тельной спиралью, что позволяет вводить обмазочный слой под витки спирали. По мере нанесения обмазки пластины сдвигают от углов к середине боковых сторон муфеля и при этом обеспечивается сплошность за0 щитного слоя и равномерность его по толщине. Далее пластины вытаскивают из-под хомутов и на те места, где они находились, наносят обмазочный материал. Толщина обмазочного слоя 2-3 мм. Сушку обмазки про5 изводят электротоком определенных параметров. При просушивании обмазки вокруг нагревателя образуется плотное покрытие, которое, не препятствуя образованию на его поверхности окисной пленки

0 А120з в процессе первых часов работы печи при 1000°С. при дальнейших высокотемпературных нагревах надежно защищает нагреватель от высокотемпературного окисления. Средний срок службы проволоч5 ных нагревателей 03 мм из сплава Х23Ю5Т, изготовленных по предлагаемому способу, более 1500 ч при номинальной рабочей температуре в печи 1 ЮО°С. Содержание алюминия в сплаве нагревателей, проработавших 1500 ч. уменьшается незначительно (снижение 0,2-0,3%), при этом окисная пленка на проволочной спирали имеет светло-серый цвет. В муфельных электропечах, изготовленных по известному способу с номинальной рабочей темпе- ратурой 1100°С. средний срок службы проволочного нагревателя диаметром 3 мм из сплава Х23Ю5Т обычно не превышает 150-200 ч при содержании окислов железа в муфеле 1-1,5%.

Предлагаемый способ позволяет исключить химическое взаимодействие нагревателя с муфелем, снизить интенсивность высокотемпературного окисления нагревателя, устраняет опасность разрыва нагрев- тельной спирали при действии температурных напряжений.

Факторы, обусловливающие высокую жаростойкость нагревателя из железохро- малюминиевого сплава при заделке его в высокоглиноземистую массу огнеупорного материала, - сплошность и относительно низкая пористость защитного слоя материала покрытия, отсутствие контактов нагревательной спирали с поверхности муфеля,

Изобретение позволяет повысить срок службы нагревателей электропечей, а также использсвать муфели из огнеупорных материалов с пониженным содержанием глино

зема в электропечах с рабочей температурой до |30 0°С;

Формулаизобретения Способ изготовления нагревательного блока электропечи, при котором проволоку из железохромалюминиевых сплавов наматывают вокруг прямоугольного муфеля, наносят поверх проволоки слой высокоглиноземной обмазки и сушат блок, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения срока службы блока, перед намоткой проволоки снаружи муфеля устанавливают каркас в виде металлических пластин, наложенных вдоль боковых стенок муфеля по две у каждого его угла и закрепленных на концах хомутами из полосовой стали с возможностью смещения этихтюлос вдоль стенок муфеля, проволоку наматывают на каркас с образованием между ней и муфелем зазора, нанесение слоя высокоглиноземной обмазки поверх проволоки производят одновременно с поэтапным заполнением указанного зазора этой обмазкой, при этом по мере заполнения зазора пластины смещают от углов к середине каждой боковой стороны, после заполнения зазора каркас удаляют, а полости из-под пластин заполняют той же обмазкой.