Хромитлантановые нагреватели (тэны) производства ТЕРМОКОМПОНЕНТЫ с температурой эксплуатации до 1750С.
Одним из наиболее перспективных материалов для производства нагревательных элементов (н.э.) электросопротивления является хромит лантана - LaСrO3 (ХЛ).
Структура LaСrO3 представлена ромбической кристаллической решеткой при комнатной температуре с переходом в кубическую при нагревании.
ХЛ имеет максимальную температуру плавления среди хромитов редкоземельных элементов (РЗЭ) - 2500 ºС. Одной из особенностей хромитов РЗЭ является их значительная электропроводность и положительный коэффициент изменения электропроводности с температурой. Для увеличения проводимости в структуру LaСrO3 вводят добавки оксидов щелочных металлов, в частности CaO. Хромит лантана обладает электронной проводимостью p-типа (дырочная проводимость). Ниже в таблице приведены физические свойства LaСrO3, используемого для производства нагревательных элементов:
|
Плотность кажущаяся, г/см3 |
5,7 |
|
Температура плавления, ºС |
2500 |
|
Коэффициент термического линейного расширения, ºС-1 |
9,6∙10-6 |
|
Теплоемкость, кДж/(кг∙К) |
0,8 |
|
Теплопроводность (800 ºС), Вт/(м∙К) |
2,4 |
|
Предел прочности при сжатии, МПа |
130 |
|
Степень черноты |
0,95 |
|
Электропроводность (1700 ºС), См/м |
600-1400 |
Синтез хромита лантана проводят из предварительно смешанных компонентов в необходимой стехиометрии методом плавки в «холодном контейнере». Сущность данного метода заключается в высокочастотном плавлении смеси исходных компонентов, при котором происходит синтез LaСrO3. Данный способ позволяет обеспечить высокую плотность и гомогенность полученного материала, что необходимо для производства высококачестсвенных изделий.
Хромитлантановые тэны изготавливаются методом экструзии керамических масс. В дальнейшем заготовки в виде трубок различного диаметра подвергаются сушке с последующей высокотемпературной обработкой, сборке, металлизации токовыводящих частей и др. технологическим процессам.
Нагревательные элементы на основе ХЛ обладают рядом преимуществ в сравнении с элементами из других материалов:
• нагрев печного пространства непосредственно от комнатной температуры без использования понижающих трансформаторов;
• возможность эксплуатации до 1800 ºС в окислительной среде;
• возможность работы как в периодическом, так и в непрерывном режимах эксплуатации;
• стабильность электросопротивления в процессе службы, что позволяет заменять только вышедшие из строя элементы, а не весь комплект, и обеспечивает равномерное температурное поле в печном пространстве;
• увеличение срока эксплуатации печи без замены н.э. в несколько раз при установке в печах вместро карбидкремниевых нагревательных элементов;
• утилизация вышедших из строя нагревателей.
Существует несколько основных конструкций нагревательных элементов на основе ХЛ:
1. Нагревательные элементы тип «С» (спиральные) представляют собой монолитную трубку с выполненной на ней сквозной прорезью в виде спирали в средней части. Прорезь необходима для увеличения электросопротивления рабочей части нагревателей. Основными преимуществами данной конструкции являются высокая удельная мощность, термостойкость и относительно низкие трудозатраты. К недостаткам относятся ограничение температуры эксплуатации значением 1600ºС и низкая прочность спиральных элементов.
2. Нагревательные элементы тип «К» предсавляют собой гантелеобразную конструкцию с утолщенными токоподводами. Рабочая и токоподводящие части выполнены из материалов с разным электросопротивлением, что позволяет значительно увеличить эффективность нагревателей. Н.э. типа «К» имеют более высокую прочность, что значительно упрощает работы по монтажу элементов.
3. Нагревательные элементы тип «U» состоят из U-образной рабочей части элемента и утолщенных токовыводов. Основное преимущество данных элементов – понижанная материалоемкость ввиду малого диаметра рабочей и токоподводящих частей, а так же высокая удельная мощность. К недостаткам можно отнести относительно небольшую длинну рабочей части ввиду технологической сложности ее изготовления, а так же низкую прочность элементов, что усложняет работы по монтажу.
4. Нагревательные элементы тип «П» представляют собой два трубчатых элемента с утолщенными токоподводящими частями, а рабочие части соединяются между собой перемычкой. Данный тип элементов позволяет обеспечить максимальную мощность и температуру печного пространства. Так же П-образная конструкция дает возможность изготавливать н.э. с различной длинной рабочей части и значительно увеличить механическую прочность (в сравнении с типом «U»).
Наши технические специалисты помогут подобрать хромитлантановые нагреватели под имеющуюся печь, а также рассчитать вам печь на данном типе нагревателей и проконсультировать по всем возникающим вопросам.
