Нагревательные элементы электрических печей сопротивления

29 мая 2012 в 10:00

Нагревательные элементы (нагреватели)

Проволочные зигзагообразные нагреватели навешивают на стенках и своде печи на жаропрочных крючках, подовые нагреватели укладывают свободно на фасонные кирпичи.

Спиральные нагреватели в низкотемпературных печах подвешивают на фасонных керамических втулках на керамических трубках 2 или на полочках футеровки. В среднетемпературных печах спиральные нагреватели укладывают также в пазах 3 футеровки.

Ленточные нагреватели (изготовленные из ленты или литые) крепят на стенках и своде обычно на специальных керамических крючках; на поду их укладывают на керамических опорах.

Материалы для нагревательных элементов

Нагревательные элементы, как и жароупорные, работают в зоне повышенных температур. В электропечестроении кроме вышеперечисленных, предъявляют к ним еще ряд требований, связанных их электрическими свойствами. Таким образом, данные материалы должны обладать:

1. Жаростойкость, т.е. они не должны окисляться под действием кислородного воздуха, высоких температур.
2. Достаточная жаропрочность может быть невелика, достаточно, чтобы нагреватели поддерживали сами себя.
3. Большое удельное сопротивление. Это объясняется тем, что тонкие и длинные нагреватели не прочны, не удобны конструктивно, имеют малый срок службы.
4. Малый температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Это необходимо для того, чтобы сократить пусковые толчки тока. Толчки могут достигать 4-5 кратного значения и длиться длительное время из-за большой инерционности печи.
5. Электрические свойства нагревателей должны быть постоянны. 6. Нагреватели должны иметь постоянный размер. 7. Материалы должны хорошо обрабатываться.

Основными материалами для нагревательных элементов являются сплавы никеля, хрома, железа (нихромы). Они могут использоваться до 1100 °С. При t° до 600 °С используются фехраль и константан. Для печей с рабочими температурами выше 1100 - 1150° С применяют неметаллические нагреватели в виде стержней: карборундовые, основу которых составляет карбид кремния (до 1300—1400 °С), и из дисилицида молибдена (до 1400—1500 °С). В высокотемпературных вакуумных печах при t° от 2200 до 3000 °С применяются нагреватели из тантала, молибдена, вольфрама, угольные или графитовые нагреватели. Наиболее распространены в высокотемпературных печах нагреватели из молибдена (до 2000 °С в защитной среде) и вольфрама (до 2500 °С в защитной среде).

Электрическая мощность, потребляемая нагревателями, составляет для небольших мощностей единицы киловатт, а для крупных печей может достигать тысячи киловатт и более.

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы)

В печах с электрокалориферами и соляных ваннах (при температурах до 600 °С) часто применяют трубчатые электронагреватели (ТЭН).

Нагреватель состоит из металлической трубки , по оси которой расположена нихромовая спираль 2, приваренная к выводным концам 5 нагревателя. Трубка заполнена кристаллической окисью магния (периклазом). В концах трубки закреплены выводные изоляторы.

Трубка легко изгибается, поэтому ТЭН выпускаются различной формы (в том числе ребристыми — для электрокалориферов).