Материалы, применяемые в электропечестроении

Наименование и вид материала	Плотность, кг/м^3	Коэффициент теплопро­водности, Вт/(м°С)
Макси­мальная темпера­тура применения, "С
Диатомитовый поро- шок (засыпка)	600—400	0,1 +244 -10^-3 tср
Диатомитовый кирпич марки 500		0,131+0, 314- 10^3tср
Диатомитовый кирпич марки 700		0,159+0,314 tср
Пенодиатомитовый кирпич		0,078+0, 314- 10^-3 tср
Шлаковая (минеральная) вата марки 150		0,05+0, 151 -10^-3tср
Шлаковая вата марки		0, 039+0, 128-1 0-^3 tср
Зонолит (обожженный вермикулит)		0,072+0, 255-1 0-^3 tcp
Перлит (засыпка) Перлит на керамической связке ПК-350	300—400 350	0,45+0, 163- 10^-3 tcp 0, 087+0, 185-1 0^-3 tср
Стеклянная вата		0,037+0, 256-1 0^-3 tср
Минер аловатные плиты кч	200—600	0, 075+0, 23-1 0^-3 tср
Каолиновое волокно	0,2—0,6	При г=800-И200°С, λ=0,23-0,42

К материалам для нагревательных элементов, кроме того, предъявляют специфические требования, вытекаю­щие из особенностей их работы.
1. Высокое удельное электрическое сопротивление. При малом удельном электрическом сопротивлении на­греватель, питаемый от сети 380 или 220 В, получается чрезмерно большой длины и малого сечения. Такой на­греватель трудно разместить в печи; кроме того, нагре­ватель малого сечения имеет небольшой срок службы. С применением понижающих трансформаторов для пи­тания нагревателей удорожается печь, усложняется об­служивание и увеличиваются потери энергии в токоподводе.
2. Малый температурный коэффициент электричес­кого сопротивления. Если материал обладает значитель­ным температурным коэффициентом, то получается большая разница в электрическом сопротивлении холод­ного и горячего нагревателей, а следовательно, и в мощ­ности, потребляемой печью из сети.
3. Постоянство электрического сопротивления. Мате­риал не должен подвергаться «старению» — увеличению сопротивления с течением времени. В результате «старе­ния» нагревателей уменьшается мощность печи.
Основными материалами для нагревателей промыш­ленных электропечей сопротивления с рабочей темпе­ратурой до 1200°С являются сплавы хромоникелевые, хромоалюминиевые и хромоникельалюминиевые (нихромы с алюминием).
Хромоникелевые сплавы в наибольшей степени удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к материалам для нагревателей. Различают тройные нихромы, содержащие в качестве основных ком­понентов хром, никель и железо (сплав Х15Н60), и двойные (Х2ОН80). Чем больше содержание никеля в сплаве, тем лучше его качество и выше рабочая температура.
В качестве материалов для нагревателей печей с рабочей тем­пературой до 800° С применяют хромоникелевые жаропрочные стали с содержанием хрома 24—27% и никеля 17—20% (Х25Н20 и Х23Н18).
Хромоалюминиевые сплавы имеют в качестве основных легирую­щих добавок, обеспечивающих жаростойкость, хром и алюминий. Сплавы эти по сравнению с нихромами дешевле, но хуже обрабатываются и имеют меньшую прочность при высоких тем­пературах.
Для нагревателей с рабочей температурой до 800°С применяет­ся фехраль (Х13Ю4)—сплав, содержащий в качестве легирующих добавок к железу до 13% хрома и до 4% алюминия.
Для печей с рабочей температурой 800—1250°С используют хромоалюминиевые сплавы с микродобавками редкоземельных эле­ментов (бора, титана и др.) — ЭИ595 (ОХ23Ю5) на максимальную температуру до 1200°С и ЭИ626 (ОХ27Ю5) —до 1300°С.
Хромоникельалюминиевые сплавы ХН70Ю и Х15Н60ЮЗА ка­чественно лучше безникелевых сплавов и несколько дешевле нихро­мов типа Х20Н80 за счет уменьшения содержания никеля.
Нагреватели из всех этих сплавов наготавливают в виде прово­лочных спиралей и проволочных и ленточных зигзагов на заводах, производящих печи сопротивления. Применяют также готовые на­греватели закрытого типа — трубчатые (ТЭН). Последние применя­ются главным образом для нагрева жидких и агрессивных -сред. Трубчатые нагреватели выпускаются разнообразных форм на разные значения мощности и напряжения.
Для электропечей с рабочей температурой выше 1200—1250° С применяют неметаллические нагреватели: карборундовые, дисилицид-молибденовые, графитовые или нагреватели из тугоплавких металлов — молибдена, тантала, вольфрама.
Таблица 2. Основные свойства материалов для нагревательных элементов.