Высокотемпературная электропечь сопротивления

"зесиал О П И С А НЖ-"Й ИЗОВРЕТЕН Ия 1,734497 Союз СоветскикСоциалистически иРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 15.05.80. Бюллетень18Дата опубликования описания 25.05.80. по деиам изобретений н открытий(71) Заявитель Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленностиИзобретение относится к области электротермии и может быть использовано для термообработки . изделий из тугоплавких материалов.Известны высокотемпературные электропечи для термообработки изделий из тугоплавких материалов, содержашие теплоизолированный корпус, в котором установлен резистивный нагреватель трубчатой формы из тугоплавких электропроводных окислов 111.При работе такой электропечи изделие вводится при помощи специального держателя во внутпеннее пространство резистивного нагревателя через отверстие, выполненное в корпусе электропечи, после чего включается нагреватель предварительного нагрева и затем - резистивный нагреватель. После проведения термообработки резистивный нагреватель отключается, электропечь охлаждается и готовое изделие извлекается из нее.Существенным недостатком известной 20 электропечи является низкая производительность, обусловленная необходимостью плавного нагрева, и охлаждение электропечи с изделием во избежание термоудара и разрушения последнего. Другим недостатком известной электропечи является низкий срок службы резистивного нагревателя, характеризующегося низкой термостойкостью, особенно, в интервале температур 20 - 1300 С. При циклических нагревах и охлаждениях центральная часть резистивного нагревателя нагревается быстрее и охлаждается медленнее торцовых частей. Это приводит к возникновению высоких температурных градиентов и термомеханических напряжений в нагревателе, вследствие чего в торцовых его частях появляются трещины. Цель изобретения заключается в повышении производительности электропечи и повышении срока службы резистивного нагревателя.Цель достигается тем, что высокотемпературная электропечь сопротивления. содержагцая теплоизолирующий корпус с выполненным из тугоплавких электропроводных окислов резистивным нагревателем трубчатой формы, снабжена форкамерой с нагревателями, соединенной с внх тренним пространством резистивного нагревателя каналом, продольная ось которого совмещена3с продольной осью резистивного нагревателя,Кроме того, резистивный нагревательснабжен дополнительными кольцевыми электронагревателями, установленными вокругего торцовых участков.Предлагаемая электропечь дает возможность производить предварительный нагреви окончательное охлаждение изделий в интервале температур 20 - 1300 С в форкамере,а во внутреннем пространстве резистивногонагревателя осуществлять только нагрев иохлаждение изделия в интервале температур 1300 - 2000 С. Из-за сравнительно низких температур нагрева в форкамере обеспечивается возможность использования вней термостойких электронагревателей, например металлических или карбидокремниевых, которые позволяют вести нагрев и охлаждение изделия с высокой скоростью, превышающей скорость, допускаемую резистивным нагревателем в указанном интервалетемператур при эксплуатации электропечибез форкамеры,Другое преимущество электропечи состоит в том, что при нагреве и охлаждениирезистивного нагревателя в интервале температур 1300 в 20 С, а также в периодего пускового предварительного нагрева иокончательного охлаждения при выключенииэлектропечи, дополнительные кольцевые электронагреватели обеспечивают равномерноетемпературное поле, что устраняет возникновение больших температурных градиентов,и, как следствие, термомеханических напряжений в материале резистивного нагревателя. Благодаря этому в предлагаемой электропечи обеспечивается возможность проведения нескольких десятков циклов термообработки изделия без смолы резистивцогонагреватели.Изобре Гсцие поясняется чертежом, гдеизображена предложенная электропечь, вертикальный разрез,Электроцечь содержит составной резистивцый нагреватель 1 из стабилизированной двуокиси циркоРия, имеющий трубчатую форму. К цлатинироваццым торцовым частям нагревателя 1 прижаты латино-родиевые токо- подводящие электроды 2 и 3 с проволочными гибкими отводами 4 и 5. Электроды 2 и 3 имеют форму шайб цлогцадью, равной плошади торцовой поверхности резистивного нагревателя. Г 1 риж 1 Тие электродов к нагревателРО 1 осуцествлется через торцы водоохлаждаемых холо.1 Гьников. Нижний холодцл цк 6 укреплсц в днище корпуса 7 и представляет собой полый цилиндр из цержаи и Ней стали с цатрубками 8 для подачи и Гтвода 1 од. Верхний холодильник совм,Ген с прижимным стрОЙствоы, ООРЯзс 51 е.1 и и ы йзе;1, сос ГО НРН Р 1 Р 1 з КРОНРтеЙР 9 дл 51 крепления нриРкимнОГО ст.16 13 26 2 36 ЭЗ 46 45 56 ройства, направляющей втулки 10 с фланцем 11 для крепления ее на кронштейне 9, цасадочных головок 12 и 13, выполненных в виде фигурных колец с резьбой и калиброванными отверстиями для направления штока-холодильника 14, пружины 15 для регулирования давления штока-холодильника 14 на верхний электрод 2, стопорного кольца 16 для регулирования сжатия пружины 15. Водоохлаждаемый шток-холодильник 14 оканчивается в нижней части шаровой пятой 17, а в верхней части - патрубками 18 и 19 для подачи и отвода воды. Шаровая пята 17 опирается на гцтамп 20 со сферическим углублением.Шток-холодильник 14 обеспечивает плотное равномерное прижатие платинородиевых электродов 2 и 3 к поверхностям торцовых частей нагревателя 1,Между нижним холодильником 6 и нижним цлатинородиевым электродом 3, а также между верхним платинородиевым электродом 2 и штампом 20 установлены электро- изоляционные прокладки 21 и 22 из корундовой керамики для электрической изоляции и смягчения режима охлаждения электродов,Вокруг верхней и нижней торцовых частей резистивного нагревателя 1 установлены два дополнительных кольцевых электронагревателя 23 и 24. Эти электронагреватели выполнены в виде проволочных платинородиевых спиралей, закрепленных на цилиндрических каркасах 25 и 26 из окиси алюминия, закрытых снаружи керамическими корпусами 27 и 28 из окиси алюминия, которые выполнены в виде колец с фланцами.Вокруг резистивного нагревателя коаксиально расположены три теплоизоляционных экрана 29, 30 и 31 в виде полых круглых цилиндров, центрированных с помошью распорих фигурных колец 32 и 33. Два ближаииНх к нагревателю 1 экрана 29 и 30 и расиорцые кольца 32 и 33 изготовлены из керамики на основе двуокиси циркония, а экран 31 - из окиси алюминия.Вокруг экрана 31 расположен электро- нагреватель 34 для предварительного нагрева, выполненный в виде спирали из тугоплавкого сплава, укрепленной на алундовом цилиндрическом каркасе 35.Металлический корпус 7 футерован изРцгтри корундовым легковесом 36. Корпус 7 имсет водяную рубашку 37 для охлаждения и патрубки 38 и 39 для подачи и отвода воды,В днище электропечи имеются отверстия, в которые вставлены электроизоляционные втулки 40 для вывода гибких отводов от нижнего электрода 3, электронагревателя 34 предварительного нагрева и дополнительного кольцевого электронагревателя 24. С наружной стороны на корпусе 7 закреплены5 1 о и го гз зо 35 4 о Формула изобретения 5клеммные колодки 41 и 42 для присоединения выводов из печи и токоподводящих проводов силового питания и управления режимом работы печи.Корпус 7 установлен на опорной плате 43,которая закреплена на кронштейне 44. Кэтой опорной плате снизу прикреплен корпус 45 форкамеры 46, спиральный электронагреватель 47 из жаропрочного сплава, закрепленный на цилиндрическом каркасе 48из высокоглиноземистого материала и окруженный футеровкой 49 из корундового легковеса.Форкамера 46 соединена с внутреннимпространством резистивного нагревателя 1сквозным трубчатым каналом, продольнаяось которого совпадает с продольной осьюнагревателя 1. Этот канал образован корундовой трубой 50, которая центрируется буртиком 51, а также отверстиями в электроизоляционной прокладке 22 и в электроде 3.Для подачи изделия 52 в электропечьпредназначено лифтовое устройство, состоящее из полого штока 53 с надставкой 54к штоку, втулки 55 для крепления штока 53,консоли 56, на которой закреплена втулка 55 и лифтового механизма 57, перемещаемого рукояткой 58 по вертикальной опоре 59, закрепленной на массивном основании 60, Надставка 54 к штоку выполненас двумя отверстиями 61 и 62, которые расположены на дне надставки и в ее боковойстенке - соответственно и предназначеныдля подачи газа во внутреннее пространство резистивного нагревателя. Шток 53 инадставка 54 имеют общий канал 63 дляподачи газа через штуцер 64 и визуального наблюдения за нижней поверхностьюизделия через застекленное с газоплотнымсоединением окно 65.Работа электропечи осуществляется следующим образом,Изделие устанавливают на надставку 54 штока и вращением рукоятки 58 с помощью лифтового механизма 57 по сквозному трубчатому каналу вводят его во внутреннее пространство резистивного нагревателя 1, а затем пускают воду по водоохлаждаюшей системе печи через патрубки 8, 18, 19, 38, 39. После этого включают электронагреватель 34 предварительного нагрева и дополнительные кольцевые электронагреватели 23 и 24 для регулирования температ рного режима на приэлектродных участках резистивного нагревателя 1. Когда резистивный нагреватель 1 нагреется до 1200 С и станет достаточно электропроводным, на электроды 2 и 3 подают питающее напряжение. После включения резистивного нагревателя 1 электронагреватель 34 предварительного нагрева отключают, при этом дополнительные кольцевые электронагреватели 23 и 24 продолжают работать, поддерживая 6необходимую температуру на торцовых частях резистивного нагревателя 1. Температуру резистивного нагревателя 1 поднимают до заданного значения, например до 2000 С.После выдержки изделия при заданной температуре его охлаждают вместе с резистивным нагревателем 1 до 1300 С, и затем с помощью лифтового механизма 57 перемещают в форкамеру 46, предварительно нагретую до температуры 1300 С с помощью электронагревателя 47. Затем форкамеру 46 охлаждают по заданному режиму вместе с изделием 52 до комнатной температуры, которое затем извлекают из,сроркамеры. Следуюгцее изделие подвергают тем же операциям в обратном порядке. Установленное на надставку 54 штока изделие вводят в форкамеру 46, которую нагревают по заданНому режиму электронагревателем 47 до 300 С. Затем изделие перемешают с помощью лифтового механизма 57 во внутреннее пространство резистивного нагревателя 1, который до этого оставался при постоянной температуре 1300 С на период окончательного охлаждения и предварительного нагрева изделия в форкамере 46, после чего поднимают температуру. резистивного нагревателя до заданного значения. При необходимости создать в электропечи газовую атмосферу заданного состава во внутреннее пространство резистивного нагревателя подают газ через штуцер 64, канал 63 и отверстие 62. Перед окончательным выключением резистивного нагревателя, после снижения температуры на нем до 1300 С снова включают электронагреватель 34 предварительного нагрева, после чего снижение температуры резистивного нагревателя до комнатной осуществляют с помощью электронагревателя 34 и дополнительных кольцевых электронагревателей 23 и 24. 1. Высокотемпературная электропечь сопротивления, содержащая теплоизолирующий корпус с выполненным из тугоплавких электропроводных окислов резистивным нагревателем трубчатой формы, оттичающаяся тем, что, с целью повышения производительности, она снабжена форкамерой с нагревателями, соединенной с внутренним пространством резистивного нагревателя каналом, продольная ось которого совмещена с продольной осью резистивного нагревателя.2. Высокотемпературная электропечь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью по734497ьвышения срока службы резистивного нагревателя, он снабжен дополнительными кольцевыми электронагревателями, установленными вокруг его торцовых участков. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании1278657,кл. Н 5 Н, опублик. 1972 (прототип). ль В. Киселев1 уфрич Составите Техред К. цТираж 671 рректор М. ВигулисноеР И Государственногоделам изобретенийосква, Ж, РауПатент, г. Ужго ная Редактор Э. ШибаеваЗаказ 2152/46ЦНИИПпо113035, МФилиал ППП П комитета С и открытий шская наб.,род, ул. Про