CS232597B1

CS232597B1 - Method of electric heating of the working field during solids processing

Info

Publication number: CS232597B1
Application number: CS837382A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Barta; Oldrich Liska; Ales Triska
Original assignee: Cestmir Barta; Oldrich Liska; Ales Triska
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1985-02-14
Also published as: CS738283A1

Abstract

Způsob elektrického vytápění pra covního pole pro tavení, temperování, tuhnutí a krystalizaci pevných látek i za ztiženýoh podmínek gravitace pomocí proudů teplotního zářemi, při kterém se λ popřípadě teplota každého proudu samo statně řídí a proměnlivě nastavuje v rozmezí 100 až 1900 °C, například plynule. Na pracovní pole se přivádí teplo dvěma protilehlými proudy teplotního záření, s výhodou vertikálními a souosými, při čemž popřípadě plocha průřezu daného proudu teplotního záření je proti ploše průřezu druhého proudu větši o 5 až 50 % a/nebo plocha průřezu jednoho nebo dvou proudů je o 5 až 50 % větší nežli plocha pracovního pole.A method of electrically heating a working field for melting, tempering, solidification and crystallization of solids even under reduced gravity conditions using thermal radiation streams, in which λ or the temperature of each stream is independently controlled and variably set in the range of 100 to 1900 °C, for example continuously. Heat is supplied to the working field by two opposing thermal radiation streams, preferably vertical and coaxial, whereby the cross-sectional area of a given thermal radiation stream is 5 to 50% larger than the cross-sectional area of the other stream and/or the cross-sectional area of one or two streams is 5 to 50% larger than the area of the working field.

Description

Vynález se týká způsobu elektrického vytápění pracovního pole při tavení, temperování, tuhnutí a krystalisaoí pevných látek, a to i za ztíženýoh podmínek gravitaoe.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a method of electric heating of a working field during melting, tempering, solidification and crystallization of solids, even under difficult gravity conditions.

V současné světové technice se při tepelném zpracování pevných látek dává přednost práci v zařízeních odporového typu, zahřívaných zvnitřku nebo zvenčí odporovým ohřevem vhodného materiálu. Maximální teplota takových peoí je omezena pracovní teplotou, kterou snáší materiál pro odporový ohřev a žár©vzdorná podložka. Stejnoměrné rozdělení teplot v peci je určeno polohou a tlouštkou vrstvy materiálu pro odporový ohřev a hustotou jeho vinutí. Proto vzdálenosti mezi vinutím nemají být velké a především mají být stejnoměrné. Jako přibližné vodítko platí zásada, že vzdálenost mezi závity nemá přesáhnout dvojnásobnou šířku drátu nebo pásku pro odporový ohřev (J. Billiter: Elektrisohe Ofen.Halle 1928; N.H. Davenport a kol.: J.Amer.Ceram.Soc. 33/1950/333).In the current world technology, the heat treatment of solids is preferred to work in resistive type devices heated internally or externally by resistively heating a suitable material. The maximum temperature of such pens is limited by the operating temperature that the resistive heating and refractory mats tolerate. The uniform temperature distribution in the furnace is determined by the position and thickness of the resistive heating material layer and the density of its windings. Therefore, the distances between the windings should not be large and, above all, they should be uniform. As an approximate guideline, the distance between the threads should not exceed twice the width of the wire or resistance heating tape (J. Billiter: Elektrisohe Ofen.Halle 1928; NH Davenport et al., J.Amer.Ceram.Soc. 33/1950/333 ).

Známé metody, při kterýoh se pevné látky zpracují tavením, temperováním, tuhnutím a krystalisaoí mají však nevýhodu, že výchozí materiál se dá zpraoovat jen po jednotlivých dávkách a proto praoovní postupy se nehodí pro plynulou výrobu v souvislých seriíoh. To je například nedostatkem metody P. Stobera (Z.Iristall©gr* 61 (1925) 299) pro přípravu monokrystalů chemických sloučenin z tavenin, kde výchozí látka se se shora zahřívá topnou deskou, zatímco ze spodu se na praoovní soustavu popřípadě působí chladičem uloženým pod nosičem. Běžně užívanou metodou je také způsob pěstování krystalů z taveniny dle S. Kyropouluse (Z.anorg.Chem.However, the known methods in which solids are processed by melting, tempering, solidification and crystallization have the disadvantage that the starting material can only be processed in batches and therefore the processes are not suitable for continuous production in continuous batches. This is, for example, a shortcoming of the P. Stober (Z. Iristall © gr * 61 (1925) 299) method for preparing single crystals of chemical compounds from melt, where the starting material is heated from above by a heating plate, under the carrier. A commonly used method is also the method of growing crystals from S. Kyropoulus (Z.anorg.Chem.

154 (1926) 308; dále Z.phys. 63 (1930) 349). Postupy mají však nevýhodu, že ohřev výchozího materiálu je jednostranný a neumožňuje ani vytvoření dostatečně dlouhého bezgradientového pásma, ani vznik definovaného gradientu teploty, nezávislého na pracovní teplotě. Ukázalo se proto jako výhodné a potřebné, aby byl vyřešen postup, který nebude mít nevýhody dosavadních pracovních metod,154 (1926) 308; and Z.phys. 63 (1930) 349). However, the processes have the disadvantage that the heating of the starting material is one-sided and does not allow the formation of a sufficiently long gradientless zone or the formation of a defined temperature gradient independent of the operating temperature. Therefore, it has proved to be advantageous and necessary to resolve a process which does not have the disadvantages of existing working methods,

232 597 zejména který umčžní ohřev zpraoovávaného materiálu v takovém prostorovém rozsahu, že vhodně dlouhé bezgradientové pásmo zajistí vytvoření definovaného gradientu teploty, nezávislého na praoovní teplotě·232 597 in particular which allows heating of the material to be treated to such a spatial extent that a suitably long non-gradient zone ensures the creation of a defined temperature gradient independent of the working temperature.

Tento oíl je splněn vynálezem, jehož předmětem je způsob elektrického vytápění pracovního pole pro tavení, temperování, tuhnutí a krystalizací pevnýoh látek 1 za ztížených podmínek gravitace pomocí proudů teplotního záření, při kterém se popřípadě teplota každého proudu samostatně řídí a proměnlivě nastavuje v rozmezí 100 až 1900 °C například plynule· Podstatou vynálezu je praoovní postup, při kterém se na praoovní pole přivádí teplo dvěma protilehlými proudy teplotního záření, s výhodou vertikálními a souosými, při čemž popřípadě plooha průřezu daného proudu teplotního záření je proti ploše druhého proudu větší o 5 až 50% a/nebo plooha průřezu jednoho nebo obou proudů teplotního záření je o 5 až 50% větší než plooha praoovního pole·The object of the present invention is to provide a method of electrically heating a working field for melting, tempering, solidifying and crystallizing solids 1 under aggravated gravity conditions by means of thermal radiation streams, wherein optionally the temperature of each stream is individually controlled and variably adjusted between 100 and 1900 ° C for example continuously The principle of the invention is a process in which heat is supplied to the field by two opposing thermal radiation streams, preferably vertical and coaxial, whereby the cross-sectional area of the given thermal radiation stream is 5 to 50% and / or cross-sectional area of one or both streams of thermal radiation is 5 to 50% larger than the area of the prague field ·

Vynález využívá poznatku, že podstata vynálezu, to jest vytvoření definovaného gradientu teploty nezávislého na praoovní teplotě se dosáhne samostatným řízením a proměnlivým nastavováním teplot praoovního pole pomooí dvou protilehlých, protisměrných proudů teplotního záření, popřípadě vytvářených pomooí topných desek, které jsou upevněny z obou stran praoovního pole, obvykle těsně nad a pod ním·The invention makes use of the fact that the essence of the invention, i.e. the creation of a defined temperature gradient independent of the roasting temperature, is achieved by separately controlling and varying the temperature of the roaming field using two opposing, countercurrent thermal radiation streams or formed by heating plates. field, usually just above and below it ·

Protože teplotní úpravy se zpravidla provádějí v rozmezí 100 až 1900 °C, jako a materiálem pro odporový ohřev se pracuje při 1050 až 1350 °C s kanthalem, při 1400 až 1540 °C s platinou nebo platinou-řhodiem, do 1800 °C s molybdenem a do 2200 ^GC s kysličníkem zirkoničitým stabillsovaným kysličníkem čeřitým·Since the temperature treatments are generally carried out in the range of 100 to 1900 ° C, and the resistance heating material is operated at 1050 to 1350 ° C with canthalum, at 1400 to 1540 ° C with platinum or platinum-rhodium, up to 1800 ° C with molybdenum. and up to 2200 ^G C with zirconium oxide stabilized stabillised oxide ·

Nový a vyšší účinek předmětu vynálezu proti známému stavu je v převážné míře dán tím, že průřez plochy proudu teplotního záření je podle potřeby mnohem větší nežli plooha praoovního pole,čímž se vytváří podstatně výhodnější gradient teploty·The new and higher effect of the present invention over the prior art is largely due to the fact that the cross-sectional area of the thermal radiation stream is much larger than the area of the prague field as required, thereby creating a substantially more favorable temperature gradient.

Hešení, které je předmětem vynálezu, využívá poznatku, že nastavením a řízením definovaného teplotního pole mohou se uskutečnit různé fáze tepelného zpraoování výohozích látek· Ve srovnáníThe sacking object of the invention takes advantage of the fact that by adjusting and controlling a defined temperature field different phases of the thermal treatment of the discharge substances can be carried out.

- 3 232 597 se současnou světovou technikou navržené řešení má lepší předpoklady pro dosažení požadovaného průběhu teplot v pracovním prostoru a pro těsnou a lépe regulovatelnou návaznost jednotlivých teplotních sekcí, což dokonaleji umožfiuje ovládání délky a úrovně bezgradlentových úseků. Tím se mohou vytvářet oblasti s definovaným gradientem teploty či úzké zóny odlišné teploty.The solution proposed in the present world technology has better prerequisites for achieving the desired temperature range in the working space and for tight and better controllable traceability of individual temperature sections, which allows better control of the length and level of the gradients. This can create regions with a defined temperature gradient or narrow zones of different temperature.

Na připojeném výkrese je jako příklad znázorněno schéma způsobu elektrického vytápění pracovního pole při zpraoování pevných látek. Ve směru 1 posunu zpracovávaného materiálu se do výrobního systému přivádí výchozí pevná látka 2 určená ke zpracování, která se popřípadě předehřívá proudem 2 teplotního záření, načež takto předzpracovaná pevná látka 2 se dopraví na pracovní pole £, kde se na ni působí teplotním zářením alespoň dvouproudým, a to jednak se shora proudem 2» jednak ze spodu proudem 6, při čemž oba proudy teplotního záření 2 a 6 jsou protilehlé, s výhodou protisměrné, vertikální a souosé, načež tepelně zpracovaná látka 2 se popřípadě vystaví dohřívaoímu proudu 2 teplotního záření, s výhodou dvousměrnému.The attached drawing shows, by way of example, a diagram of a method of electrically heating a working field for solids processing. In the feed direction 1 of the material to be processed, the starting solid 2 to be treated is fed to the manufacturing system, optionally preheated by a thermal radiation stream 2, and then the pretreated solid 2 is conveyed to the working field 6 where it is subjected to with both the stream 2 ' and the bottom 6 with the stream 6, the two streams of thermal radiation 2 and 6 being opposite, preferably opposite, vertical and coaxial, whereupon the heat treated substance 2 is optionally subjected to a post-heating stream 2 two-way advantage.

Claims

A method of electrically heating a working field for melting, tempering, solidifying and crystallizing solids even under difficult gravity conditions by means of thermal radiation currents, wherein optionally the temperature of each current is individually controlled and varied in the range 100 to 1900 ° C, e.g. 2. The method according to claim 1, characterized in that heat is supplied to the working field by two opposing thermal radiation streams, preferably vertical and coaxial, whereby the cross-sectional area of the given thermal radiation stream is 5 to 5016 larger and / or 5 to 50 $ greater than the area of the Prairie Field *