Нагреватели печей сопротивления

Нагревательные элементы изготовляют из металлических, металлокерамических и карбидкремниевых материалов. Чаще всего используют сплавы, имеющие высокое электрическое сопротивление: нихромы и фехрали. Нихромы имеют следующие максимальные рабочие температуры: Х23Н18 800 °С, Х15Н60 950 °С, Х20Н80 1100°С. Фехрали имеют несколько более высокие рабочие температуры: 0Х23Ю5А 1200 °С, 0Х27ЮА5 1300 °С.

Нихромы и фехрали имеют соответственно следующие удельные электрические сопротивления, Ом-мм²/м: ; .

Во время работы хромелевые нагреватели становятся очень хрупкими, что практически исключает их ремонт.

Металлические нагревательные элементы обычно изготовляют из проволоки диаметром 3—15 мм или лент толщиной более 1 мм при отношении толщины к ширине до 10. С целью повышения долговечности нагревателей при температуре печи более 1000 °С их рекомендуют изготовлять из проволоки диаметром не менее 5 мм. По стоимости изготовления и монтажа, расходу дефицитного сплава проволочные нагреватели оказываются более экономичными, чем ленточные. Из проволоки изготовляют нагреватели в виде спирали или зигзагообразные, из ленты — только зигзагообразные. Конструкции проволочных нагревателей приведены на рис. 6.4. Диаметр спиралей, шаг, высоту зигзагов выбирают из соображений их механической прочности при рабочей температуре и рационального размещения на внутренней поверхности кладки печи. Для нихромовой проволоки отношение диаметра спирали D к диаметру проволоки следует принимать не более 6—8, а для фехралей 4—6. Шаг спиралей .

Шаг проволочных зигзагов принимают не менее 5,5d. Высоту зигзагов при вертикальном размещении принимают до 600 мм, а при горизонтальном — 450 мм, причем через 200 мм высоты зигзага следует устанавливать керамические разделители.

Большое распространение получили также спиральные нагреватели на керамических трубках. По теплоотдаче и сроку службы они значительно эффективнее, чем спиральные нагреватели в подах или полочках.

Металлокерамические нагреватели изготовляют из дисилицида молибдена (MoSi₂). Рациональный интервал рабочих температур этих нагревателей составляет 1400—1450 °С, а максимально допустимая температура может быть повышена до 1700 °С. С повышением температуры нагревателя от нормальной до 1600 °С его электрическое сопротивление возрастает почти в 12 раз; поэтому печи необходимо снабжать понижающими трансформаторами.

 

Б) г)

Рис. 6.4. Схемы размещения проволочных нагревателей в печи: а, б — на крючках; в — на полочках; г — в пазах пода

 

Карбидкремниевые (карборундовые) нагреватели (SiC) используют при температуре печи не выше 1400 °С, что соответствует температуре нагревателя не более 1450—1500 °С. При нагреве удельное электрическое сопротивление этого нагревателя снижается. Отрицательное свойство карборунда — его склонность к старению, увеличивающему сопротивление, особенно при высоких температурах. Поэтому печь должна снабжаться ступенчатым трансформатором, позволяющим регулировать напряжение с учетом его повышения против номинального в 2 раза.

Печи с этими нагревателями изготовляют как камерными, так и методическими. Первые выпускают мощностью до 125 кВт, вторые — до 200 кВт. С целью увеличения срока службы карбидкремниевых нагревателей печи строят двухкамерными. В нижней камере, имеющей металлические нагреватели, заготовки подогревают до 800 °С, а затем их передают в верхнюю камеру, снабженную нагревателями из карборунда.