CN1048330C - 超高温电加热炉 - Google Patents

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Abstract

本发明为超高温电加热炉。其主要技术特征是该加热炉为氧化气氛下，使用温度达2000℃的热处理装置。其炉体结构分成主、辅加热两区。主加热区采用以铬酸锶镧为“引线体”的直棒型氧化锆发热元件，直立式排列于主加热区内，且并联连接，发热元件数m≥3。辅助加热区采用U型MoSi2发热元件，吊挂于辅助加热区内，且串联连接，发热元件数n≥3。控制上采用双路SCR自动控温线路。本发明具有省电、温度高、结构合理、温控精度高等特点。

Description

超高温电加热炉
本发明属于电加热炉。主要适用于特种陶瓷材料的烧结、宝石的改色处理、单晶的拉制和材料的超高温性能检测等。
现有技术中，氧化气氛下，使用温度＞1800℃的超高温电炉均采用氧化锆质发热元件为加热体。氧化锆质发热元件是氧化气氛下，使用温度＞2200℃的发热元件，是目前氧化气氛下，使用度最高的发热元件。氧化锆质发热元件虽常温电阻大，但具有负电阻温度系数。当被加热到1000℃以上时，开始成为电阻较大的导体。因此，氧化锆超高温电炉必须具有辅助加热系统。
现有的辅助加热方法有下列几种：
1.感应加热。在氧化锆质发热元件的外侧，设有感应加热系统。这种方法不仅结构复杂，设备弗用高，而且炉膛大小受到限制。
2.内加热。将辅助加热元件置于氧化锆质发热元件的主加热炉膛内。当氧化锆质发热元件导电后，再将辅助加热元件取出。该方法操作繁琐。
3.固定式外加热。将辅助加热元件置于氧化锆质发热元件的主加热炉膛的外侧。辅助加热元件可选用铂、铁铬铝、碳化硅等。这种辅助加热方法操作简单。但选用铂为辅助加热元件时，则成本高，且来源困难，从而限制了大型高温电炉的选用；当选用铁铬铝、碳化硅为辅助加热元件时，则因其使用温度低，限制了主加热炉膛的升温速度。且其使用寿命短。
日本公开的专利申请平2-210785所述的高温电炉，就是选用贵金属铂做固定式辅助加热元件，且在主、辅加热元件间装有纤维增强的多孔隔热材料(气孔率为50％的Al2O3、ZrO2陶瓷)。主加热区用铂铑丝″引线体″的U型氧化锆发热元件，并倒置于炉内。炉顶为封闭式。该专利主加热区的ZrO2发热元件采用铂铑丝为引线体，不仅成本高，而且铂的熔点为1768℃，即使加入铑，使用温度仍有限，不宜用于超高温炉。
本发明的目的在于提供一种结构合理，温控精度高，操作方便，且有效炉膛大，在氧化气氛下使用的超高温电加热炉。
本发明所述的超高温电加热炉的结构采用主、辅加热区，即分成主加热炉膛和辅助加热炉膛。主、辅加热区以主加热炉膛的炉衬相隔。
主加热区采用以铬酸锶镧为引线体的直棒式氧化锆发热元件为发热体，且并联连接。发热元件的数量M≥3，氧化锆发热元件直立地排列于炉膛两侧或四周，且氧化锆发热元件穿过整个炉体，接线端在炉体外的上、下端。主加热区的炉衬由电绝缘性高、且纯度大于97％，电熔镁质耐火砖锒嵌砌筑而成。
辅加热区采用U型MoSi2发热元件为发热体，且串联连接。发热元件数量n≥3，MoSi2发热元件从炉顶吊挂于辅助加热区的两侧或四周，辅助加热区的炉衬采用隔热效果好、强度高、且纯度＞98％的Al2O3空心球砖锒嵌砌筑而成。
在控制上采用双路SCR自动控温线路。
本发明超高温电加热炉的供电制度如下：
根据发热元件的特性，氧化锆发热元件采用″恒定电压″操作；MoSi2发热元件采用″恒定电流″操作。
操作时，首先启动辅加热供电系统，逐步使电流稳定至一定值，并保持恒定。当主加热炉膛温度达1100℃以上时，再启动主加热供电系统，直至设定的炉温温度。当辅助加热炉炉膛温度达1500℃时，可降低辅加热供电系统的功率或仃止供电，以保持辅助加热炉炉膛温度＜1500℃，从而保持MoSi2发热元件有较长的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.采用铬酸锶镧“引线体”的氧化锆质发热元件。与采用铂铑丝为“引线体”的氧化锆质发热元件相比，铬酸锶镧的熔点＞2400℃；而铂的熔点1768℃，即使加入铑，其熔点也不及铬酸锶镧。因此本发明的使用温度高于后者。
2.采用直棒式氧化锆质发热元件。与U型氧化锆质发热元件相比，其炉体结构简单，不需包围发热元件的“支持体”。
3.炉体结构合理，炉膛大小、炉型等可按科研、教学、生产的需要加以选择。即适用面广。
4.本发明电炉升温快，且节省电能。与同类型的立式碳粒炉相比，从室温升至1700℃，可节电约50％。
5.在氧化气氛下，从室温至2000℃，可实现程控操作。不仅能确保操作制度稳定，温控精度高，而且改善了劳动环境。
附图说明：
图1为箱式超高温电加热炉的结构示意图。
图2为立式超高温电加热炉的结构示意图。
在图1、2中，1为辅加热区炉衬，2为主加热区炉衬，3为试样，4为主加热区炉膛，5为氧化锆质发热元件，6为MoSi2发热元件，7为辅加热区炉膛。
氧化锆质发热元件、MoSi2发热元件分别置于主、辅加热区炉衬相对应的直孔内。

Claims (2)

1、一种氧化气氛下使用的超高温电加热炉，包含主加热区和辅助加热区，主加热区处于辅助加热区之中，主加热区和辅助加热区均设置有发热体，主加热区采用氧化锆发热元件为发热体，其特征在于：
A、主加热区的氧化锆发热元件采用铬酸锶镧为引线体，氧化锆发热元件为直棒式，且采用并联连接，直立地排列于炉膛两侧或四周，发热元件穿过整个炉体，接线端在炉外；
B、主加热区发热元件的数量m≥3；
C、辅助加热区采用MoSi2发热元件为发热体，MoSi2发热元件为U型，且采用串联连接，从炉顶吊挂于辅助加热区的两侧或四周；
D、辅助加热区的发热元件数量n≥3；
E、在控制上采用双路SCR自动控温线路。
2、根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于主加热区和辅助加热区以主加热炉膛的炉衬相隔。
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