Оптимизация применения углеродных материалов в конструкциях высокотемпературных электропечей и разработка нового углеродного композиционного материала для нагревателей

• Автор: Новожилов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Е ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТЕХНОЛОЕИЧЕСКИЕ ПРО-

ЦЕССЫ, ВАКУУМНЫЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

^' Основные высокотемпературные технологические процессы

Среда высокотемпературных электропечей

1.3. Материалы нагревателей и теплоизоляции для высокотемпературных электропечей

‘ Нагреватели электропечей

1.3.1.1. Тугоплавкие металлы для нагревателей высокотемпературных
вакуумных электропечей
1.3.1.2. Углеродные материалы для нагревателей высокотемпературных электропечей

' Тепловая изоляция электропечей
Высокотемпературные вакуумные электропечи
1 -4-1 ■ Электропечи на основе тугоплавких металлов
1 л о
Электропечи на основе углеродных материалов
2. РАЗРАБОТКА НОВОЕО УЕЛЕРОДНОЕО КОМПОЗИЦИОН-
НОЕО МАТЕРИАЛА ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВАКУУМНЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ И ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА

' ' Предпосылки использования УКМ в электропечах
2.2. Анализ теплоизолирующих свойств УКМ и оценка эффективности их применения в качества теплоизоляции электропечей..
2.3. Анализ требований к электросопротивлению материалов для
нагревателей и токоподводов высокотемпературных печей

2.4. Обоснование нового подхода к выбору состава и технологии
производства УКМ для электропечей
Технология изготовления УКМ с матрицей из карбида титана..

Материаловедческие исследования

-.0.1. Рентгеноструктурные исследования

Исследование электросопротивления
2.7. Определение плотности углеродных композиционных материалов

Стойкость и надежность работы нагревателей из УКМ в печах
2.9. Технологичность и трудоемкость изготовления нагревателей и
нагревательных блоков из УКМ по новой технологии
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕ-
РИСТИК НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ БЛОКОВ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Разработка методика оценки теплоемкости высокотемпера-
турных материалов для инженерных тепловых расчетов электропечей
3.2. Теплотехнические расчеты нагревательных блоков и электропечей с использованием новых закономерностей
Сравнительный анализ нагревательных блоков из УКМ и ТМ
Выводы
4. РАЗРАБОТКА, ВНЕДРЕНИЕ И ОПЫТ ПРОМЫШЛЕННОЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕЧЕЙ С НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ БЛОКАМИ ИЗ УКМ
^' Разработка новой серии печей с нагревателями из УКМ
4.2. Технические и экономические преимущества электропечей с
нагревательными блоками из УКМ

Снижение электрической мощности, потребляемой из сети

Снижение расхода электроэнергии
4.2.2.1. Расход электроэнергии при спекании твердых сплавов в электропечах с нагревателями из УКМ и тугоплавких металлов
4.2.2.2. Расход электроэнергии при спекании и термообработке изделий из оксидной керамики

' Повышение надежности и срока службы печей
4.2.4. Возможность повышения остаточного давления в печах с блоками из УКМ
4.2.5. Возможность модернизации действующих печей типа СНВЭ
путем замены нагревателей из тугоплавких металлов на нагревательные блоки из УКМ
4.3. Сравнение технологических и эксплуатационных показателей
печей СНВГ новой серии с печами ведущих зарубежных фирм
Объемы внедрения результатов работы
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Результаты последней модернизации, произведенной под руководством Ю.М. Баринова в конце 80-х годов, опубликованы в работе /56/. Основные характеристики малых печей, которые практически без изменений выпускаются до настоящего времени, сведены в табл. 1.22.
Таблица 1.22 Малогабаритные электропечи с экранной теплоизоляцией
Тип печи
Параметр СНВЭ- 1.3.1/16И4 снвэ- 1.3.1/20И2 снвэ- 2.4.2/16И1 СНВЭ- 9/13 снвэ- 9/
Мощность, кВт/ температура, °С 20/1600 27/2000 35/1600 14/1300 29/1
В том числе мощность вакуумной системы, кВт 15/1400 13/1300 зд 21/1800 16/1600 3,1 28/1400 24/1300 7,75 12/1100 3,1 22/1600 13/1300 3,
Остаточное давление, Па ЗхЮ"3 10'2 6x10'3 10'2 10‘
Расход охлаждающей воды, м3/ч 0,8 1,0 1,5 0,4 1,
Масса загрузки , кг 15 12 30 20
Размеры рабочего пространства, м: Длина 0,30 0,30 0,40 0,40 0,
Ширина 0,10 0,10 0,20 0,15 0,
Высота 0,10 0,10 0,20 0,15 0,
Габаритные размеры, м: Длина 1,65 1,65 1,90 1,80 1,
Ширина 1,45 1,45 1,50 1,50 1,
Высота 1,85 1,85 1,85 1,80 1,
Масса печи, т 0,8 0,8 0,95 0,9 0,
1.4.2. Электропечи на основе углеродных материалов Нагревательные блоки из углеродных материалов для вакуумных печей разрабатывались и изготавливались ранее, как правило, по специальным постановлениям директивных органов для решения ответственных задач.
Были созданы различные конструкции, в основном шахтные печи на температуру до 2000 - 2200° С, диаметром от 0,3 до 0,8 м, высотой от 0,5 до 1,5 м,