Вакуумная печь сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов

(72) Автор. изобретеи А. Гридн 7) Заявите 54) ВАКУУМНАЯ ПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕН ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛО ние-конественной Изобретение относится к метал.лургий керамических материалов, в частности к вакуумным печам сопротивления для получения полых" изделий (преимущественно трубчатых) из кера 5 мических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов элементов периодической системы с использованием процесса испарение-конденсацИя в вакууме.10В настоящее время керамические изделия получают с помощью известных металлургических процессов : порошковой, газофазной и пирометаллургией.Известна вакуумная печь сопротивления для получения керамических изделий методом порошковой. металлургии, которая содержит охлаждаемый корпус, систему экранов и нагреватель 1,Однако конструкция такой печи пре о дусматривает получение только изотермической рабочей зоны, в которой располагаются спекаемые керамические изделия. Для получения изде" лий методом переконденсации указанная печь требует знацительной модер" низации , что по существу равносильно созданию установки нового типа.Известно также устройство для получения трубчатых металлических изделий газофазной металлургией, которое состоит из"реактора, нагревательных элементов, системы подачи восстановительной среды и транспортных реагентов 2 .Однако это устройство для получения изделий методом испареденсация также требует сущмодернизации,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для получения трубцатых изделий преимущественно из оксидов с использованием метода испарение-конденсация в вакууме, содержащее вакуумную камеру (корпус), цилиндрическийфпричем центральный нагреватель ук-.реплен посредством съемных фиксаторов на паре внешних токовводов, авнешний нагреватель посредством съемных фиксаторов укреплен на паре внутренних токовводов,Причем съемные фиксаторы внешнегонагревателя выполнены в виде металлического кольца с отверстиями под нагревательные элементы и скрепленного сним металлического стержня, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода,Кроме этого, съемный верхний фиксатор центрального нагревателя выполнен в виде металлического стержня со сквозным центральным пазом в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально 20 укрепленного в паэе металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель, съемный нижний фиксатор выполнен в виде металлического стержня со сквозным отверстием в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного в отверстии металлического стержня с осевым отверстием под нагревателем.При этом упругий элемент выполнен в виде эластичной мембраны.На Фиг. 1 изображен разрез по оси вакуумной печи сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов для случая, когда токовводы встроены в четыре горизонтальных ряда на откидной крышке кор; пуса; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1.Электропечь содержит охлаждаемый корпус 1, закрываемый откидными крышками 2, центральный нагреватель 3, который посредством съемного верхнего фиксатора 4 и съемного нижнего 3 968574 нагреватель с токоподводами, внутри которого на дополнительных токоподводах размещен центральный стержневой нагреватель, на котором укрепляется технологическая оболочка с подложкой; внутри которой размещается заготовка из керамического ма" териала 3 3К недостатку известного устройства следует отнести следующее, Систе ма нагревателей (внутренний и внешний) жестко закреплена в центральной зоне вакуумной камеры. Это обстоятельство затрудняет размещение заготовки вместе с централь з ным нагревателем в полости внешнего нагревателя. При получении изделий из тугоплавких оксидов температура центрального нагревателя достигает высоких уровней (до 2500 С), что приводит к прочному сцеплению нагревателя с токоподводом из тугоплавкого металла, например молибдена. Для извлечения изделия необходимо обламывать центральный нагреватель в концевых частях, Центральный нагреватель при разогреве изгибается в центральной части эа счет неполной компенсации термического расширения, что.приводит к смещению осевого отверстия в изделии, Внешний цилиндрический нагреватель подвешен на двух токоподводах, расположенных у верхнего края нагревателя, цто приводит к появлению не 33 изотермической зоны с максимальной температурой на нижнем крае нагревателя. Эта неизотермицность вызы- э вает трудность регулирования температуры в заданном диапазоне при термо 40 статировании изделия в процессе охлаждения.Цель изобретения - повышение техно логичности процесса получения и качества изделия.Поставленная цель достигается тем, что в вакуумной пеци сопротивления для получения полых изделий из керамических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов, содержащей охлаждаемцй корпус с токовводами, внешний цилиндрический нагреватель с размещенными в его полости центральным стержневым нагревателем, на корпусе выполнены откидные крышки, на которых посредством упругих элементов встроены токовводы центрального и внешнего нагревателей,фиксатора 5 крепится к внешним токовводам б, Внешний нагреватель 7ф. посредством съемных Фиксаторов 8 крепится к внутренним токовводам 9,Токовводы б и 9 посредством упругихэлементов 10 встроены в крышку 2,К нижнему фиксатору 5 присоединяетсятехнологическая оболочка с подложкойи заготовкой 11.Работа печи происходит следующимобразом.Снимают центральный нагреватель3, на нижних фиксаторах 5 устанавливают на изоляторе технологицескую оболочку с подложкой и заготовкой 11, после оболочку поджимают через5 9685изолятор вертикальным стержнем фиксатора 4, который вставляется вместес центральным нагревателем и укрепляется в пазе Фиксатора 4, Камеру 1герметизируют, затем вакуумируют Эдо 10- 10 мм. рт. ст. и включаютнагрев центрального нагревателя. Притемпературе нагревателя 0,7-0,9 температуры плавления исходной заготовки осуществляют выдержку 2-5 ч, пос Оле чего снижают нагрев центральногонагревателя и одновременно включаютнагрев внешнего нагревателя так,что в процессе прекращения внутреннего нагрева температура технологи-. Ической оболочки поддерживается науровне 0,45-0,60 температуры плавления материала заготовки, Затемуменьшают внешний нагрев, Послеохлаждения снимают центральный нагреватель вместе с технологическойоболочкой и извлекают изделие, Вслучае необходимости замены центрального нагревателя последний извлекают из Фиксатора 4 или 5 и заменяют новым, В зависимости от требования по загрузке в камере устанавливается необходимое количествонагревателей. Токовводы встроены содинаковым шагом в каждом горизон- Зф1таль ном ряде, ра вным 0, 2-0,8 ша гамежду внутренними рядами, кратногодлине изделия, а шаг между внешними внутренним горизонтальными рядамитоковводов составляет 0,1-0,5 шагамежду внутренними рядами . Фиксаторывыполняют, например, из молибдена.На внутренних поверхностях откидныхкрышек корпуса укреплены теплозащитные экраны. Крышки снабжены поддонами, расположенными под нижнимрядом токовводов, и предназначены для.сбора частиц керамического материала.Центральный нагреватель обеспечивает переконденсацию заготовки на под-ложку технологической оболочки, укрепленной на съемных фиксаторах нагревателя, После завершения переконденсации необходимо с целью исключения растрескивания обеспечить термо"статирование изделия, . которое осуществляется внешним нагревателем. Упругие элементы позволяют полностью компенсировать термические расширениякак центрального, так и внешнего нагревателей. Шаг между токовводами вряде выбран с учетом исключениявлияния центральных нагревателей напроцесс переконденсации заготовок,74 6что обеспечивается при шаге 0,2-0,8 шага между внутренними рядами, который кратен длине изделия. По существу шаг между внутренними рядами определяет размер рабочей зоны печи. Шаг между внешним и внутренним рядами, равный 0,1-0,5 шага между внутренними рядами, практически равен длине съемных фиксаторов центрального нагревателя и выбирается из условия обеспечения определенной температуры на торцах заготовки, при которой процесс массопереноса мате-риала практически незначителен. Расположение нагревателей на откидной крышке корпуса обеспечивает свободный доступ при сборке и разборке заготовок и изделий.Работа предложенной печи опробована на модели в лабораторных услови" ях. Были получены трубки из окиси титана (окиси алюминия) высотой 120-200 мм.Применение предложенной печи позволяет повысить технологичность процесса изготовления изделий, а также повысить качество изделий за счет предотвращения смещения осевого от верстия в процессе изготовления.Предложенная печь позволяет обеспечить выпуск значительных партий трубчатых керамических изделий,Формула изобретения 1. Вакуумная печь сопротивле- ния для получения полых изделий из керамических материалов преимущественно на основе стабильных оксидов, содержащая охлаждаемый корпус с токо- вводами, внешний цилиндрический нагреватель с размещенными в его полости центральным стержневым нагревателем, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения технологичности процесса получения и качества изделия, на корпусе выполнены откидные крышки, на которых посредством упругих элементов встроены токо- вводы центрального и внешнего нагревателей, причем центральный нагреватель укреплен посредством съемных Фиксаторов на паре внешних токовводов, а внешний нагреватель посредством съемных фиксаторов укреплен на паре внутренних таковвбдов.2. Вакуумная печь по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что съемные Фиксаторы внешнего нагревателя выполнены в виде металлического кольца с отверстиями под нагревательные элементы и скрепленного с ним металлического стержня, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода.3. Вакуумная печь по и. 1, о т " л и ч а ю щ а я с я тем, что съемный верхний фиксатор центрального нагревателя выполнен в виде металлического стержня со сквозным центральным пазом в концевой части, укрвпленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного в пазе металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель, а съемный нижний фиксатор Ъыполнен в виде металлического стержня со сквозным отверстием в концевой части, укрепленного горизонтально в гнезде токоввода, и вертикально укрепленного в отверстии . металлического стержня с осевым отверстием под нагреватель.4, Вакуумная печь по и, 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что упругий элемент выполнен в виде эластичной мембраны. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 378454, кл. Г 2 7 В 1/08, 1973.2. Авторское свидетельство СССРИ 621801, кл. С 23 С 11/02, 1978.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 8 2833205/29-33кл. В 28 В 21/00, 1979.968574 Составитель С. Прямковаактор Н. Лаэаренко Техред М, Коштура КорректорВ, Бутяг аэ 813 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 645 Подп ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская ноеСОСРтийаб., д.