Способ эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 1786686 А 5 Н 05 В 3/6 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ссБИОПИСА 1 ЗОБРЕТЕН ОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИ ТРУБЧАТОГО НАГРЕИТА ЛАНТАНА Мй 31с,ф АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования(56) Электронагреватели хромитлантановые спиральные, ЭХС, Технические условия СВМ.759.000 ТУ ВНИИ ЭТО, 1987, с, 14, 15. (54) СП И СПИРАЛЬНОГО ВАТЕЛЯ ИЗ ХРОМ Изобретение относится к электротехни-ке и может быть использовано в высокотемпературных электропечах с хромитлантановыми нагревателями спи- рального типа, установленными вертикально.Известен способ эксплуатации нагревателей из карбида кремния, установленных вертикально, при котором нижний токовывод нагревателя опирается на неподвижную опору, с незакрепленным верхним токовыводом.Известен способ эксплуатации спирального трубчатого нагревателя из хромита лантана, выбранный в качестве прототипа, при котором нагреватель устанавливают вертикально, закрепляют один из токопроводов и в рабочем режиме компенсируют температурное удлинение на(57) Способ реализуют путем установки нагревателя вертикально, закрепления одного из токоподводов и компенсации температурного удлинения нагревателя. Последнее осуществляют путем приложения к нагревателю усилия, направленного противопоожно силе тяжести нагревателя. Величину оптимального усилия при закреплении вер.хнего токоподвода определяют по формуле Е = 9 л (г 2 г 21) у( - 0,035), а при закреплении нижнего токоподвода по формуле Е = 9 1 п) - ул/ - 0,035 (г 22 - г 1), где Е - прикладываемое усилие, Н, г 1-г 2 - внутренний и наружный радиусы нагревателя соответственно, м, у - плотность хромита лантана, кг/м, - длина нижнего токоподвода, м, т - масса нагревателя, кг. 3 ил. гревателя путем приложения к нему усилия, направленного противоположно силе тяжести нагревателя,Недостатком известного способа явля ф ется возможность деформации спиральной 0 рабочей части в виде растяжения или сжа., тия витков, что в обоих случаях приводит к (ф преждевременному выходу нагревателя из Ос, стороя. Кроме того компенсация веса нагревателя осуществляется с помощью пружины, установленной под нижним выводом, При нагреве до номинальной температуры происходит удлинение нагревателя эа счет теплового расширения и растяжения верхних витков спиральной рабочей части. Удлиняясь, нагреватель нижним токовыводом давит на пружину, которая при сжатии оказывает на него усилие, которое при номинальной температуре должно1786686 компенсировать 1/3 часть веса нагревателя. Поскольку номинальная температураэксплуатации нагревателей из хромита лантана может находиться в широких пределахот 1550 С до 1750 С, то удлиненйе нагревателя будет различным, следовательно и усилие, оказываемое пружиной на нагреватель,.будет не постоянным, а зависеть от его температуры, При температурах, близким кмаксимльно допустимой, порядка 1750 С,когда материал наиболее пластичен, увеличение.усилия сжатия приводит к замыканиюнижних витков. Таким образом; известнымспособом не удается повысить срок службынагревателя,Целью изобретейия является повышение срока службы нагревателя.Поставленная цеЛь достигается тем, чтов способе эксплуатации спирального трубчатого нагревателяиз хромита лантана, прикотором нагреватель устанавлива 1 от вертикально, закрепляют один из токопроводов ив рабочем режиме компенсируют температурноеудлинение нагревателя путем приложения к нему усилия, направленногопротивоположно силе тяжести нагревателя,величину указанного усилия при закреплении верхнего токопровода определяют поформуле: го токовывода 10 15 20 25 30 а при закреплении нижнего токопровод." поформуле:. 35 Р = 9.(гп - у л(фв - 0,035).(г 2 - г 1)1, (2) где Р - прикладываемое усилие, Н;р - ускорение свободного падейия,м/с;г 1, г 2 - внутренний и наружный радиусынагревателя соответственно, м,у - полотность хромита лантана, кг/м;- длина нижнего токопровода, м;п 1 - масса нагревателя, кг;На фиг, 1 представлена схема разгружа - ющих устройств, устанавливаемых снизу от"нагревателя; на фиг, 2 - схема разгружающих устройств, устанавливаемых сверху нагревателя; на фиг. 3 - диаграмма состояниямежвитковых расстояний Я спиральной рабочей части нагревателей.Разгружающее устройства, содержнеподвикйую опору 1, рычаг 2, на одноконце которого установлен груз 3, на дргом - шайба 4 (фиг. 1), подпирающая торенижнего токбвывода нагревателя 5, илиж(фиг: 2) - скоба 6, оттягивающая верхнитоковывод нагревателя 7. В случае непа 40 45 50 ит нальной температурой 1600 С и максимальм ной 1700 С, где были установлены у разгружающие верхние устройства на нац гревателях типа ЗХС 20/150/130. Характее ристики нагревателя: внутренний радиус й г 1 =5,510 м, наружный радиус Г 2=1010 м, д- длина нижнего токовывода 1 н.в. = 130 10 мз-зплотность хрмоита лантана 1 5,5910 Р = 9 Ф 2 - г 1) 7 ( - 0,035),вижного крепления верхнего токовывода нагревателя разгружающее нижнее устройство, установленное погд нижним токовыводом (фиг, 1) оказывает на него усилие сжатия, компенсирующее часть веса никнеВ случае непадвикного крепления нижнего токовывода разгружающее устройство Монтируется под верхним токовыводом(фиг. 2), оказывая на него усилие растяжения,Значение прикладываемого к нагревателю усилия в обоих случаях рассчитано так, что на нижний виток спиральной рабочей части действует сила растяжения, одинаковая для всех типоразмеров нагревателей, позволяющая оптимизировать деформацию, обеспечивающую увеличение срока службы.Разрушающее устройство рычажного типа обеспечивает постоянство усилия, независимо ат температуры эксплуатации. Состояние межвитковых расстояний Я(фиг. 3) спиральной рабочей части нагрева телей различно деформированной после эксплуатации при 1700 С, в зависимости от значений приложенного усилия: оптимального, рассчитанного по предложенным формулам и, соответственно, меньше и больше оптимального. Когда к нагревателю приложено оптимальное усилие, происходит растяжение верхних витков и очень незначительное сжатие нижних (кривая 1), Такая деформация является оптимальной с точки зрения повышения срака службы нагревателя, Исходя из экспериментально полученных кривых подобного вида и были рассчитаны формулы (1) и (2) для определения оптимального усилия. Когда к нагревателю приложено усилие, меньше оптимального, замыкание нижних витков отсутствует, но происходйт чрезмерное растяжение верхних витков (кривая 2), что ведет к образованию трещин в этом месте и выходу нагревателя из строя. Когда к нагревателю приложено усилие, больше оптимального, происходит сжатие нижних витков (кривая 3), и, как следствие, образование дуги между витками и выход нагревателя из строя,Способ реализован на макете камернойлаборатоорной электропечи ЛН - 0,4 с номикг/м, масса нагреателя в = 0,463 кг, Оптизмальное усилие Ео, необходимое для разгружения нагревателя, определяется по формуле (2).Е = 3,40 НБыли проведены ресурсные испытания нагревателей, типа ЭХС 20/150/130. Результаты испытаний показали, что максимальный срок службы равный 470 ч. имеет нагреватель, на который в процессе его эксплуатации, действовало разгружающее усилие в 3,4 Н, в то же время нагреватель, на который действовало большее усилие - 3,48 Н,.и нагреватель на который действовало меньше усилие 3,31 Н имеют более низкий срок службы соответственно 410 и 390 ч,Кроме того способ был реализован в камерной электропечи типа СВК 5163,00.00,00 П С с номинальной температурой 1650 С, где были установлены разгружающие нижние устройства на нагревателях типа ЭХС 20/146/152, Подставив в формулу (2) известные характеристики нагревателя получили оптимальное усилие Е = 1,40 Н. Результаты испытаний показали, что максимальный срок службы равный 400 ч имеет нагреватель, на который в процессе его эксплуатации, действовало разгружающее усилие в 1,40 Н, в то же время нагреватель, на который действовало большее усилие 1,50 Н, и нагреватель, на который действовало меньшее усилие 1,30 Н, имеют более низкий срок службы - соответственно 330 и 280 ч.Также способ был реализован в высокотемпературной зоне толкательной электропечи ЭНДИЮ, где были установлены разгружающие нижние устрОЙства под нагревателями типа ЭХС 20/150/185/550. Подставив в формулу(2) известные характеристики нагревателя получили оптимальное усилие Е = 1,80 Н. Результаты испытаний показали, что нагреватель, на который в процессе его эксплуатации действовалоразгружающее усилие в 1,80 Н имеет максимальный срок службы - 410 ч, в отличие от 5 нагревателей, которые имеют меньший срокслужбы соответстенно - 350 и 320 ч и разгружающее усилие которых отличается от оптимального.Заявляемый способ позволяет получить 10 максимальный срок службы нагревателейвне зависимости от их типоразмеров.Формула изобретения Способ эксплуатации спиральноготрубчатого нагревателя из хромита лантана, 15 при котором нагреватель устанавливаютвертикально, закрепляют один из токопроводов и в рабочем режиме компенсируют температурное удлинение нагревателя путем приложения к нему усилия, направлен ного противоположно силе тяжестинагревателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы нагревателя, указанное усилие при закреплении верхнего токопровода определяют по фо мулеЕ = д ж (г 2 - Рз) у ( - 0.035),а при закреплении нижнего токопровода по30 формулеЕ д гп - )чу( - 0,035)"(Р 2 - Р 1),где Е - прикладываемое усилие, Н;35 р - ускорение свободного падения,м/сг 1, г 2 - внутренний и наружный радиусынагревателя соответственно;м;у- плотность хромита лантана, кг/м;3,40- длина нижнего токопровода, м;гп - масса нагревателя, кг;1786686 Составитель И. Белостоцкая Редактор Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинецизводсвенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 258 . Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписнозобретениям и открытиям при ГКНТРаушская наб., 4/5