SU1734242A1

SU1734242A1 - Method of manufacturing high-temperature core-type electric heater

Info

Publication number: SU1734242A1
Application number: SU894709609A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Лутков; Владимир Николаевич Михайлов; Дмитрий Алексеевич Трапезников; Юрий Федорович Гнедин
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1992-05-15

Abstract

Изобретение относитс к высокотемпературным стержневым нагревател м. При производстве этих нагревателей исходными компонентами выбирают порошкообразный чешуйчатый графит (10-50 мас.%) и уг- леродсодержащее св зующее в виде нефт ного кокса (25-55 мас.%) и каменноугольного пека (остальное), формуют электронагреватель прессованием. При этом выполн ют прессование методом в пресс- форму. После этого выполн ют термообработку . Этот способ позвол ет повысить срок службы нагревател и расширить температурный диапазон работы до 3000&deg;С в вакууме 1 табл. СПThe invention relates to high-temperature core heaters. In the production of these heaters, powdered flake graphite (10-50 wt.%) And carbonaceous binder in the form of petroleum coke (25-55 wt.%) And coal tar pitch are chosen as the starting components (the rest ), molded electric heater by pressing. In this case, pressing is carried out by the method into a mold. After that, heat treatment is carried out. This method allows to increase the service life of the heater and extend the temperature range of operation up to 3000 ° C in vacuum 1 tab. SP

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электрических печах сопротивлени .The invention relates to electrical engineering and can be used in electrical resistance furnaces.

Известен способ изготовлени изделий на основе композиции из нефт ного кокса, каменноугольного пека и природного чешуйчатого графита путем прессовани в пресс-форму. Этот способ предназначен дл получени изделий, требующих повышенной теплопроводности. Электросопротивление изделий, полученных по указанному способу, весьма низкое, что делает этот материал непригодным дл изготовлени высокотемпературных нагревателей .A known method of manufacturing products based on a composition from petroleum coke, coal tar pitch and natural flake graphite by pressing into a mold. This method is intended for the production of products requiring high thermal conductivity. The electrical resistance of the products obtained by this method is very low, which makes this material unsuitable for the manufacture of high-temperature heaters.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ получени стержневых нагре- вательных элементов из композиции,Closest to the present invention, there is a method for obtaining core heating elements from a composition

включающей 3-15 мас.% св зующего и 85- 97 мас.% углеродного порошка из природного графита. Композицию прессуют через мундштук, затем изделие полимеризуют.comprising 3-15 wt.% binder and 85- 97 wt.% carbon powder from natural graphite. The composition is pressed through the mouthpiece, then the product is polymerized.

Недостатком этого способа вл етс малое удельное электросопротивление (не более 70 м), обусловленное тем, что при продавливании чешуйки природного графита, обладающие низким электросопротивлением , располагаютс параллельно оси стержн , а следовательно, параллельно направлению тока Кроме того, использование таких стержней при температурах выше 150-180°С не представл етс возможным из-за коксовани св зующего и изменени электрических свойств нагревателей в процессе нагрева при работе.The disadvantage of this method is low electrical resistivity (not more than 70 m), due to the fact that when pushing through the flakes of natural graphite, having low electrical resistivity, are located parallel to the axis of the rod, and therefore parallel to the direction of the current -180 ° C is not possible due to coking of the binder and changes in the electrical properties of the heaters during heating during operation.

NN

|СО| WITH

ю ю yu yu

Целью изобретени вл етс расширение диапазона температур и повышение срока службы нагревательных элементов,The aim of the invention is to expand the temperature range and increase the life of the heating elements,

Цель достигаетс тем, что в качестве углеродного наполнител используют по- рошкообразную смесь природного чешуйчатого графита, нефт ного кокса и каменноугольного пека при следующем соотношении компонентов в композиции (мас.%): природного графита 10-50, нефт - ного кокса 25-55, остальное - каменноугольный пек, при прессовании композиции в пресс-форму с последующим обжигом. В полученном таким способом стержне чешуйки природного графита, обладающие высоким удельным электросопротивлением , располагаютс плоскост ми перпендикул рно оси стержн , обеспечива тем самым (при выбранных соотношени х компонентов ) его высокое электрическое со- противление. Наличие нефт ного кокса обеспечивает достаточную прочность нагревател при высоких рабочих температурах , так как св зь между чешуйками графита без него слаба.The goal is achieved by using a powder-like mixture of natural flake graphite, petroleum coke and coal tar pitch as a carbon filler in the following ratio of components in the composition (wt.%): Natural graphite 10-50, petroleum coke 25-55, the rest is coal tar pitch, when pressing the composition into a mold, followed by firing. In the rod obtained in this way, natural graphite flakes with high electrical resistivity are located perpendicular to the axis of the rod, thereby ensuring (with the selected component ratios) its high electrical resistance. The presence of petroleum coke ensures sufficient strength of the heater at high operating temperatures, as the bond between the graphite flakes is weak without it.

Полученный материал обладает небольшой твердостью, ввиду чего хорошо механически обрабатываетс . Стержни, используемые как нагревательные элементы, работо- способны на воздухе до температуры 1500°С, а также в инертной атмосфере - до 2500°С. Срок службы стержней в два раза больше срока службы нагревательных элементов из композиций, не содержащих чешуек природного графита, ориентирован- ных предложенным способом.The resulting material has a low hardness, which is why it is well mechanically processed. The rods used as heating elements are capable of working in air up to a temperature of 1500 ° C, and also in an inert atmosphere up to 2500 ° C. The service life of the rods is twice as long as the service life of the heating elements from compositions that do not contain natural graphite flakes oriented by the proposed method.

Пример: дл получени композиции используют следующие исходные материалы: природный графит марки ЭЗМ (ГОСТ 7428-25)Example: the following raw materials are used to obtain the composition: natural graphite of the brand EZM (GOST 7428-25)

кокс нефт ной марки КНПС (ГОСТ 22898-78)petroleum coke KNPS (GOST 22898-78)

пек каменноугольный электродный (ГОСТ 10200-83), температура разм гчени 68°С.coal tar pitch electrode (GOST 10200-83), softening temperature 68 ° C.

Нефт ной кокс фракции (-2) мм и твердый каменноугольный пек фракции (-2) мм (40% от общего содержани в массе) совместно измельчают в вибрационной мельнице типа М-400 в течение 30 мин до получени шихты фракции (-0,09) мм. Полученную шихту дозируют в смесительную машину, куда добавл ют порошок природного графита. Массу перемешивают в течение 45 мин, выгружают и прессуют в пресс-форму при ис- пользовании пресса с удельным давлением от 30 до 90 МПа. Формованные издели Petroleum coke fraction (-2) mm and hard coal tar pitch fraction (-2) mm (40% of the total content in the mass) are crushed together in a vibratory mill of the type M-400 for 30 min to obtain the mixture fraction (-0.09 ) mm. The resulting mixture is metered into a mixing machine, to which natural graphite powder is added. The mass is stirred for 45 minutes, unloaded and pressed into the mold when using a press with a specific pressure of 30 to 90 MPa. Molded products

выпрессовывают и обжигают в электрической шахтной печи до температуры 900± 50°С по графику 120 ч с выдержкой до конечной температуры в течение 10 ч.extruded and burned in an electric shaft furnace to a temperature of 900 ± 50 ° C according to a schedule of 120 hours with an exposure to the final temperature for 10 hours.

Удельное электросопротивление стержней определ лось двухзондовым потенцио- метрическим методом на образцах диаметром 20 мм и высотой 40 мм с погрешностью 2%.The electrical resistivity of the rods was determined by a two-probe potentiometric method on samples with a diameter of 20 mm and a height of 40 mm with an error of 2%.

Предел прочности при сжатии измер ли на универсальной испытательной машине на образцах диаметром 20 мм и высотой 40 мм (см. таблицу). Из приведенных в таблице данных следует, что композици , полученна по данному способу (примеры 1-4), имеет повышенные по сравнению с прототипом величины удельного электросопротивлени : от 100 до 300 Омм, что в 1,5-5 раз выше удельного электросопротивлени прототипа. Максимальна температура эксплуатации полученных по данному способу стержней составл ет 1500°С, Повышенное удельное электросопротивление композиции обеспечивает увеличение срока службы в два раза.The compressive strength was measured on a universal testing machine on samples with a diameter of 20 mm and a height of 40 mm (see table). From the data in the table it follows that the composition obtained by this method (examples 1-4) has increased relative electrical resistance values from the prototype: from 100 to 300 Ohm, which is 1.5-5 times higher than the specific electrical resistance of the prototype. The maximum operating temperature of the rods obtained by this method is 1500 ° C. The increased specific electrical resistivity of the composition provides a twofold increase in the service life.

При уменьшении содержани природного графита менее 10% снижаетс удельное электросопротивление композиции (пример 5). При увеличении содержани природного графита более 50% снижаетс прочность композиции (примеры 6 и 7).By reducing the content of natural graphite to less than 10%, the electrical resistivity of the composition decreases (Example 5). As the content of natural graphite increases by more than 50%, the strength of the composition decreases (examples 6 and 7).

Claims

Thus, the proposed method allows to obtain heating rod elements capable of operating at temperatures up to 1500 ° C for a sufficiently long period of time, both in an atmosphere of inert gases and in air. The invention The method of manufacturing a high-temperature rod electric heater in which powdered carbon filler in the form of natural flake graphite with a carbon-containing binder is mixed is compacted by an electric heater followed by heat treatment, characterized in that, in order to extend the temperature range of operating temperatures and increase the service life, petroleum coke and coal tar pitch are taken as the binder, the initial components are chosen in the following ratio, wt. %:

Flake graphite 10-50 Oil Nox coke25-55

Coal pitch The rest of the compaction is carried out using the mold method.