Нагревательное устройство

Союз СоветскихСоцналнстнческнхРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 899680(5)М. Кл. С 21 0 1/46 С 21 О 9/58 Государственный квинтет СССР но делан нзе 4 ретен й н открытнМОпубликовано 23. 01.82, Бюллетень Рй 3 Дата опубликования описания 25,0182(72) Авторы изобретения М,Д, Малей и Л.С. Малей. Всесоюзный научно-исследовательский и проектнотехнологический институт электроугольных изделий(54) НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к электро-. термическим установкам и может быть использовано в технологии получения углеродных волокнистых материалов по непрерывной схеме,Известно нагревательное устройст- ф во, состоящее из печи и двух герметичных камер, в которых расположены питающий и приемный механизмы 1 .Недостатком устройства является быстрый выход из строя нагревательных элементов из-за их электрической эрозии и сублимации, а также необходимость защиты рабочего канала и обрабатываемого материала инертным газом.Известно нагревательное устройство, содержащее ванну, заполненную расплавом металла и разделенную, по крайней мере, одной перегородкой соМ сквозным каналом, направляющие элементы для перемещения волокнистого материала, нагревательный элемент для нагрева расплава, токоподводы и протяжное устройство. Сверху ванна закрыта защитным кожухом, в котором смонтированы патрубки для подвода защитного газа и отвода выделяющихся летучих продуктов. Нагревательные элемен" ты, обеспечивающие расплавение металлов типа олова, висмута, сурьмы и нагрев расплава до 900-2000 оС, смонтированы в керамическом корпусе ванны, В качестве теплоносителя в устройстве могут быть использованы Расплавы солей или окислов.Недостатком известного устройства является невысокая температура нагрева расплава, что обусловлено возможностями нагревательных элементов и корпуса ванны, через который осуществляется нагрев.Известно также нагревательное устройство, содержащее ванну с расплавом, боковые стенки которой выполнены с утолщением и направлены навстречу друг другу, изоляционную пластину, уложенную на днище ванны в сужен 899680ной зоне, электроды, расположенные вторцовых стенках ванны.За счет увеличения плотности токав центральной зоне устройство обеспечивает возможность нагрева загружаемых сверху изделий до 3500-4000 Спри относительно невысокой температуре в зоне расположения токоподводов, В качестве огнеупорной теплоизоляции днища ванны-корпуса могут быть 1 Оиспользованы различные материалыкарбиды, углерод и т.д,Недостатком этого устройства являются ограниченные возможности регулирования электрического сопротивления 1%зоны нагрева, высокие пусковые токипри использовании в качестве тепловыделяющего элемента металла, а также потери тепла зеркалом ванны ииспарение расплава при высоких температурах,Цель изобретения - регулированиеэлектрического сопротивления нагревателя, снижение пусковых токов.Поставленная цель достигается тем, ЗЗчто нагревательное устройство, содержащее ванну с расплавом, боковыестенки которой выполнены с утолщениями, направленными навстречу другдругу, изоляционную пластину, уложен- щную на днище ванны в суженной зоне,электроды, расположенные в торцовыхстенках ванны, снабжено установленной в суженной зоне ванны перегородкой, нижняя часть которой выполненаогнеупорно-изоляционной, при этомсама перегородка имеет возможностьвертикального перемещения, а такжетем, что огнеупорная изоляция выполнена из электропроводного материалас высоким электрическим сопротивлением. Электропроводный материал выполнен либо из графита, либо из пенококса, либо углеродного войлока,либо из углеродной ткани.На Фиг. 1 показано устройство впродольном вертикальном разрезе;на фиг, 2 - вариант устройства, горизонтальный разрез,Устройство содержит керамическийкорпус-ванну 1, разделенную на два50отсека подвижной перегородкой 2, оборудованной направляющими роликами 3,в корпусе-ванне 1 установлены электроды 4, Нижний край перегородки 2 обтлицован электропроводной огнеупорнойизоляцией 5. Расположенный под нейучасток дна ванны также облицованогнеупорной изоляцией 6, Ванна заполнена жидким электропроводным расппавом 7, через который пропущен обрабатываемый волокнистый материал 8, В других вариантах устройства предусмотрена система охлаждения электродов ,и корпуса, а также верхний герметизирующий кожух (как и механизм привода протяжного устройства, укаэанные элементы на чертеже не показаны). Возможна установка последовательно нескольких перегородок с различным зазором между изоляцией.Устройство работает следующим образом.В ванну 1 заливают электропроводный расплав окислов металла, например олова, алюминия или сплавов, На направляющие ролики 3 снизу подводят отрезок углеродного графитированного шнура или ленты. Один конец отрезка соединяют с содержащимся в питателе не показан) исходным волокнистым материалом - термоокисленным, частично или полностью карбонизованным. Другой конец отрезка закрепляют в протяжном механизме. Вместе с отрезком обрабатываемого материала 8 перегородку 2 опускают в ванну 1 и регулируют зазор между огнеупорной изоляцией 5 и 6 до образования необходимого сопротивления суженного сечения расплава, Включают привод механизма перемещения обрабатываемого ма" териала 8 и подают электрическое напряжение на электроды 4. Регулируя положение перегородки 2 или величину электрического сопротивления, разогреваютсуженную часть расплава 7 между изоляциями 5 и 6 до требуемой температуры, например 2500 С и осуо ществляют непрерывную термообработку волокнистого материала 8.В рабочем режиме при необходимости включают охлаждение электродов 4 и регулируют температуру расплава в широкой части ванны. В случае значительного окисления поверхности ванны, не закрытой перегородкой 2, на нее насыпают порошок натурального графита толщиной 5-10 мм или закрывают устройство защитным кожухом, под который подают инертный газ.При прохождении тока через расплав 7 в его суженном сечении развиваются высокие температуры вплоть до температур кипения расплава и его испарения, Пары окислов металла отсекаются и направляются перегородкой 2 в зону низких температур под ее гори899680 5 10 1 й го 2 30 ЭЗ 40 Формула изобретения 431. Нагревательное устройство, содержащее ванну с расплавом, боковые стенки которой выполнены с утолщениями, направленными навстречу друг другу, изоляционную пластину, уложен" ную на днище ванны в суженной зоне, электроды, расположенные в торцовых стенках ванны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования электрического сопротивления нагревателя, оно снабжено установленной в суженной зоне ванны перегородкой, нижняя часть которой выполнена огнеупорно-изоляционной, при этом сама зонтальной частью, где они конденсируются без потерь и окисления. Анало"гичным образом выбрасываются выделяющиеся при термообработке волокнистого материала летучие продукты. Бла"годаря этому конструктивному признакуустройство позволяет вести обработкуволокнистых материалов косвенным нагревом при температурах стойкости углерода без больших потерь расплава итепла,Ввиду большого электрического сопротивления обрабатываемого волокнистого материала 8 и огнеупорной изоляции 5 и 6, включенных в электрическую цепь устройства параллельно срасплавом, протекающие через них токине велики и не вызывают электрической эрозии волокна, что является важным показателем качества получаемыхна устройстве продуктов,По завершении процесса термообработки отключают электрическое напряжение, опускают перегородку 2 вкрайнее положение до смыкания огнеупорной изоляции 5 и 6 и охлаждают.При последующем пуске подают на электроды 4 рабочее напряжение. Ввиду последовательного включения в электрическую цепь электропроводной огнеупорной изоляции, имеющей большоесопротивление, малым током разогревают изоляцию 5 и 6 до температурыплавления близлежащего окисла металла, электрическое сопротивление которого при нагреве возрастает на 23 порядка. После расплавления окислов металла подымают перегородку 2 снаправляющими роликами, осуществляютзаправку устройства обрабатываемымматериалом, устанавливают перегородку 2 в требуемое положение и осуществляют процесс.В зависимости от требуемого уров- .ня температуры обработки и допустимой температуры поверхности расплава в зонах входа и выхода обрабатываемого материала следует изменятьтип расплава. Наиболее универсальнымявляется олово.Возможно также применение двухили более отличающихся плотностью ине смешивающихся окислов металлов сразмещением легкоплавкого металла сменьшей плотностью в верхней широкойчасти ванны.Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем: б1. Наличие перемещаемой перегородки, нижняя часть которой облицованаэлектропроводным высокоомным материалом на основе углерода, позволяетиспользовать последний в качествевстроенного внутреннего нагревателяпри расплавлении окислов металла, адалее - в качестве эффективной, несмачиваемой расплавом, тепловой изоляции, В результате снижаются тепловые потери высокотемпературной зоны,упрощается электрическая аппаратура.2, Изменение сечения расплава спомощью перемещения перегородки позволяет дополнительно регулироватьтемпературу обработки материала припостоянном направлении.3. Перекрытие перегородкой зеркалаванны не только в суженной части, нои в широкой, позволяет обеспечитьконденсацию паров всплава в менеенагретой части ванны и предотвратитьего потери.Косвенный нагрев обрабатываемого углеродного волокна вплоть дотемператур графитации при гидростатическом обжатии его расплавом позволяет избежать электрической эрозии иперегрева отдельных моноволокон и нитей, а также совместить процессы кар"бонизации и графитации в одном процессе и аппарате,5. Ввиду высокой теплопроводностирасплава устройство имеет малую тепловую инерцию.6. При монтаже в ванне несколькоперегородок обеспечивается возможностью непрерывного многозонного нагрева,Предлагаемое устройство надежнов работе.899680 36 перегородка имеет возможность вертикального перемещения.2. Устройствопо и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения пусковых токов, огнеупорная изоляция выполнена из электропроводного материала с высоким электрическим сопротивлением,3. Устройство по и. 2, о т л и - 10 ч а ю щ е е с я тем, что материал с высоким электросопротивлением выполнен из графита.Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что материал с 1 Э высоким электрическим сопротивлением выполнен из пенококса. 5. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что материалс высоким электросопротивлением выполнен из углеродного войлока.6. Устройство по и, 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что материалс высоким электросопротивлением выполнен из углеродной ткани.Источники информации,опоринятые во внимание при экспертизе1, Патент СНА У 3367640,кл. 263-3, 1966.2, Патент Франции У 1420105,кл. 0 06 М, 1965.3. Кузмин М.А, Расчет и конструирование безынерционных печей. ММашгиз, 1961, с. 212.899680 Составитель В. МарковскийДанко Техред Е,Харитончик Корректор Ю. Макаренко едакто Заказ 12090/ е е е е е е т те ее т тфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 586 ВНИИПИ Госуд по делам и 13035, Москврственного комит обретерий и откр , Ж, Раушская Подписноета СССРтийнаб., д, 4/