Композиция для изготовления электронагревателей и способ изготовления электронагревателей

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У и 948975(22)Заявлено 31.07,78 (2 ) 2649977/29-33с присоелиненнем заявки ЭВ(5 ЗЭ УДК 666. .64.4 (088.8) ао делам изобретений н открытийОпубликовано 07. 08. 82. Бюллетень АРЧЬ 29Дата опубликования описания 10,08.82 В.Г. Кочерженко, А.И. Федченко, В.В. Безруких, В,И. Шишлянников, Г.Е, Ревзин, В,И. Алексеенко,С,Г. Сенников и Л.В, Волкова; - ю1Институт теплофизики Сибирского от артЕ,ния РН СССР и Металлургический завод "Сибэлект ораль"(54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙИзобретение относится к составам углеродсодержащих композиций для изготовления электронагревателей сопротивления и способам изготовления электронагревателей и может быть ис 5 пользовано в металлургической и керамической промышленности.Известен состав для электронагревателей сопротивления, содержащий элемент на основе графита и защитную обоо лочку из нитрида бора 1 1,Недостатком графита является его высокая электропроводность, что вызывает необходимость в чрезмерном увеличении длины нагревателя для обеспече ния приемлемого соотношения между электрическим током и напряжением в цепи нагрева.Для повышения электросопротивления нагревателей в состав исходной компо о 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.: нефтяной кокс 84-88, каменноугольный пек 7- 10, нитрид бора 5- 6 141.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 выше2.2000 С. При отсутствии горячего прессования, требующего сложного оборудования, электронагреватели обладают низкоймеханической прочностью и неудовлетворительной стойкостью в атмосфере хлора при температурах до 1000 С.3 94897Наиболее близким к предлагаемомуспособу является способ изготовленияэлектронагревателей путем формованиязаготовки с последующим обжигом, заключающийся в том, что центральнуючасть нагревателя формуют иэ смеси15-30 вес.Ж Мо 51 и 70-85 вес.ЖАДОа концевые части содержат до 1001Мо 51 15Недостатком известного способа яв оляется резкое различие электросопротивления по длине нагревателя и,как следствие этого, возникновение внагревателе значительных перепадовтемпературы и термических напряженийв процессе его эксплуатации.Цель изобретения - повышение механической прочности и стойкости электронагревателя в атмосфере хлорапри температуре до 1000 С, а такжеоплавное изменение электросопротивления по длине нагревателя.Поставленная цель достигается тем,что композиция для изготовления элект-.ронагревателей, содержащая нефтянойкокс, каменноугольный пек и борсодержащую добавку, в качестве борсодержащей добавки содержит кислородное соединение бора при следующем соотношении компонентов, вес,4:Каменноугольный пек 30,1-32,8Кислородное соединение бора в пересчете на В О1,5-3,5Нефтяной кокс ОстальноеКроме того, согласно способу иэ 35готовления электронагревателей путемформования заготовки с последующимобжимом концевые и центральную частизаготовки формуют соответственно из4 Дкомпозиций, содержащих, вес.Ф: каменноугольный пек 31,8-32,8, окисьбора 1,5-2,4, нефтяной кокс - остальное и каменноугольный пек 30,1-31,1,окись. бора 2,5-3,5, нефтяной коксостальное, а промежуточные частиформуют из композиции, обеспечивающей плавный переход содержания каменноугольного пека и окиси бора,Помимо окиси бора (борного ангидрида) могут использоваться другиекислородсодержащие соединения - борная кислота, бораты металлов или ам-мония, которые вводят в исходнуюсмесь в количестве, соответствующемсодержанию в них ВО в указанныхпределах,Вместо нефтяного кокса и каменноугольного пека состав композиции 5 4может 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 иэ" делия, его формы и размеров. Исполь-, зуядве 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.П р и м е р, В качестве исходных материалов берут каменноугольный пек, нефтяной кокс крупностью 20-0 мм, борный ангидрид, измельченный до крупности с 0,2 мм, борную кислоту и подовую (анодную) массу по ТУ 48-01-00-71 состава, вес,: 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 последней5 9489в смеси, доводят ее до 100- в центральной части. После формования измассы состава 2 центральной частидлиной 500 мм готовят переходнуючасть, смешивая массы в порядке, об- зратном укаэанному выше, и. заканчивают формование изготовлением концевой части из массы состава 11,Отформованное изделие подвергаюткоксованию без доступа воздуха мед О.ленным нагреванием до температуры1000 фС и выдержкой при этой темпера, туре до полного удаления летучих соединений.Полученный нагреватель обладаетудельным сопротивлением концевых ицентральной частей. 0,52 и 0,78 Ом смсоответственно, сопротивление переходной части линейно меняется по длине в интервале между указанными ве Оличинами.Аналогичным образом из масс составов 3 и 4 формуют цилиндрическиенагреватели диаметром 25 и длиной300.мм. Длина концевых частей, изготавливаемых иэ массы состава 3,составляет 40 мм, центральная частьиз массы состава 4 имеет длину 80 мм.Промежуточные части готовят из смесимасс составов 3 и 4 описанным спосо- З 0бом. Формование цилиндрической заготовки нагревателя осуществляют в разборной металлической пресс-форме методом последовательной напрессовки слоями по 25-30 мм, Давление прессования400-500 кгс/см , перед напрессовкойй Содержание ингредиентов, вес.Ф, в составах Ингредиенты Исходные материалы 3,0 2,0 Борный ангидридБорная кислотаКаменноугольный пек 2,66 31,43 65,91 6,22 30,22 6356 7,0 3,0.950 90,0 В пересчете на компоненты композиции 3,0 66,4 30)6 3,565,4 1,5 2,0 65,7 32,3 Борный ангидридНефтяной коксКаменноугольный пек 66,7 31,8 31,1 Нефтяной коксПодовая (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 составляет соответственно 0,43 и 0,96 Ом есм, 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 4,1(861 кокса, 5,5 нитрида бора и 8,53 пека) способом, идентичным описанному, подвергают испытанию на химическую стойкость 20-часовым хлорированием при температуре 950 С. Для оценкиостойкости образцов в качестве контрольного используют образец из, коксованной анодной массы (1003) без нанолнителя и добавок, Результаты испытаний представлены в табл. 2. Таким образом, изделия из 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 1948975 Таблица 2 Свойства образцов до хлорирования и их изменения после хлорированияКажущаяся Изменениепористосты веса Р Прочность насжатие Электросопротивление В Вру Ом ЬККо,4 бо 1 кгс/см- ф 4 о-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 изготовления 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:Каменноугольныйпек 30,1-32,8Кислородное соединение бора в пересчете на 30 1,5-3,5Нефтяной кокс Остальное2. Способ изготовления электронагревателей путем формования заготовки с последующим обжигом, о т л ич а ю щ и й с я 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 -121 ние; "-" - уменьшение.1концевые и центральную части заготовки формуют соответственно иэ композиций, содержащих, вес.Ф: каменноугольный пек 31,8-32,8, окись бора1,5-2,4, нефтяной кокс - остальноеи каменноугольный пек 30,1-31,1,окись бора 2,5-3,5, нефтяной коксостальное, а промежуточные части формуют из композиции, обеспечивающейплавный переход содержания каменноугольного пека и окиси бора. Авторское свидетельство СССРй 425372, кл. Н 05 В 3/10, 1971.2. Авторское свидетельство СССРИ 550770, кл. Н 05 3/14, 1975,3Патент ФРГ Н 19 11099,кл. 21 Н 2/02, опублик. 1973.Авторское свидетельство СССРй 417399, кл. С 04 В 35/52, 1974