JPH05157452A - Electric furnace using both lanthanum chromite and zirconia for heating element - Google Patents

Electric furnace using both lanthanum chromite and zirconia for heating element

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Publication number
JPH05157452A
JPH05157452A JP32590091A JP32590091A JPH05157452A JP H05157452 A JPH05157452 A JP H05157452A JP 32590091 A JP32590091 A JP 32590091A JP 32590091 A JP32590091 A JP 32590091A JP H05157452 A JPH05157452 A JP H05157452A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
zirconia
lanthanum chromite
furnace
preheating
Prior art date
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Pending
Application number
JP32590091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Iwaki
岩城克弘
Yuichi Kamegawa
亀川優一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinagawa Refractories Co Ltd
Original Assignee
Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinagawa Refractories Co Ltd filed Critical Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority to JP32590091A priority Critical patent/JPH05157452A/en
Publication of JPH05157452A publication Critical patent/JPH05157452A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To produce a furnace having a compact structure which makes it unnecessary to take a preheating heater out of the furnace or to use an inner casing. CONSTITUTION:Inside a furnace lanthanum chromite heating elements 12 and zirconia heating elements 11 are arranged alternately and at a specific ratio between the numbers of the heating elements. The lanthanum chromite heating elements 12 are used for preheating and up to a temperature range of 1,500 to 1,800 deg.C and the zirconia heating elements 11 are used for heating in a high temperature range of 1,500 to 1,900 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大気または酸化雰囲気
下で1800℃以上の超高温に加熱するランタンクロマ
イト発熱体とジルコニア発熱体を共用した電気炉に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric furnace in which a lanthanum chromite heating element and a zirconia heating element are commonly used for heating to an extremely high temperature of 1800 ° C. or higher in the atmosphere or an oxidizing atmosphere.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジルコニア発熱体は温度が上昇するにし
たがって急激に電気抵抗値が下がり、一般に1300℃
以上で抵抗発熱体として使用されている。ジルコニア発
熱体を使用した従来の電気炉の炉体は、内箱と外箱より
構成されて内箱と外箱の間に予熱室が形成され、この予
熱室に炭化珪素発熱体及び二硫化モリブデン発熱体から
なる予熱ヒータを配置して内箱を加熱し、内箱内に配置
されたジルコニア発熱体が通電可能な温度(1300
℃)になった時点よりジルコニア発熱体に通電を開始
し、内箱内の温度を所定温度まで加熱するようになって
いる。
2. Description of the Related Art A zirconia heating element rapidly lowers its electric resistance value as the temperature rises, and it is generally 1300 ° C.
Above, it is used as a resistance heating element. A furnace body of a conventional electric furnace using a zirconia heating element is composed of an inner box and an outer box, and a preheating chamber is formed between the inner box and the outer box, and a silicon carbide heating element and molybdenum disulfide are formed in the preheating chamber. A preheating heater composed of a heating element is arranged to heat the inner box, and the temperature at which the zirconia heating element arranged in the inner box can conduct electricity (1300
When the temperature reaches (° C.), the zirconia heating element is energized to heat the temperature in the inner box to a predetermined temperature.

【0003】図3はこのような従来の超高温装置を示
し、外箱を形成するアルミナ断熱ボード4と内箱3とで
形成された予熱室5に炭化珪素発熱体又は二硫化モリブ
デン発熱体等からなる予熱ヒータ2が配置され、内箱3
内にジルコニアヒータ1が配置される。予熱室5はヒー
タ2により1300℃程度にまで加熱される。ジルコニ
アは絶縁体であるが、1300℃程度に加熱されると導
電性を示し、この状態で通電することにより発熱体とし
て機能し、2000℃以上の高温を得ることができる。
FIG. 3 shows such a conventional ultra-high temperature apparatus, in which a silicon carbide heating element or a molybdenum disulfide heating element is provided in a preheating chamber 5 formed by an alumina heat insulating board 4 forming an outer box and an inner box 3. Preheater 2 consisting of
A zirconia heater 1 is arranged inside. The preheating chamber 5 is heated to about 1300 ° C. by the heater 2. Zirconia is an insulator, but it exhibits conductivity when heated to about 1300 ° C., and when it is energized in this state, it functions as a heating element, and a high temperature of 2000 ° C. or higher can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気炉ではジルコニア発熱体を通電可能な温度まで予熱
する必要があり、予熱用の発熱体として一般的に使用さ
れる炭化珪素発熱体、二珪化モリブデン等の発熱体は、
酸化雰囲気下での安全使用温度限界がいずれも1800
℃以下である。そのため、予熱に使用される発熱体はジ
ルコニア発熱体が通電可能な温度に達した時点で外に取
り出さねばならない欠点がある。また、炉体を内箱と外
箱とで構成して予熱室内に予熱ヒータを配置し、内箱の
炉内温度が1800℃以上になっても予熱用の発熱体が
1800℃以下になるように管理する必要があり、複雑
な二重構造となって炉外形寸法も大きくなってしまうと
言う問題があった。
However, in the conventional electric furnace, it is necessary to preheat the zirconia heating element to a temperature at which electricity can be applied, and a silicon carbide heating element or disilicide which is generally used as a heating element for preheating. A heating element such as molybdenum
Safe operating temperature limit under oxidizing atmosphere is 1800
It is below ℃. Therefore, the heating element used for preheating has a drawback that it must be taken out when the zirconia heating element reaches a temperature at which it can be energized. Further, the furnace body is composed of an inner box and an outer box, and a preheating heater is arranged in the preheating chamber so that even if the temperature in the furnace of the inner box becomes 1800 ° C or higher, the heating element for preheating becomes 1800 ° C or lower. However, there is a problem in that the outer dimensions of the furnace become large due to the complicated double structure.

【0005】本発明は上述した課題を解決するためのも
ので、予熱用のヒータを炉外に取り出す必要がなく、ま
た内箱も不要でありコンパクトに炉を製作することが可
能なランタンクロマイト発熱体とジルコニア発熱体共用
電気炉を提供することを目的とする。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and it is not necessary to take out a heater for preheating outside the furnace, and an inner box is not necessary, so that a lanthanum chromite heat generation that enables compact manufacture of the furnace is possible. An object is to provide an electric furnace for both a body and a zirconia heating element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のランタンクロマ
イト発熱体とジルコニア発熱体共用電気炉は、予熱用ヒ
ータにより所定温度まで予熱後、ジルコニア発熱体によ
り加熱する高温電気炉において、炉内にランタンクロマ
イト発熱体とジルコニア発熱体とを配置し、ランタンク
ロマイト発熱体を予熱用ヒータとして使用するようにし
たことを特徴とする。また、本発明は、ランタンクロマ
イト発熱体とジルコニア発熱体とは、交互に所定本数比
率で配置されていることを特徴する。
A lanthanum chromite heating element and a zirconia heating element common electric furnace of the present invention is a high temperature electric furnace in which a zirconia heating element heats a lanthanum in a furnace after preheating to a predetermined temperature by a preheating heater. A chromite heating element and a zirconia heating element are arranged, and the lanthanum chromite heating element is used as a preheating heater. Further, the present invention is characterized in that the lanthanum chromite heating element and the zirconia heating element are alternately arranged at a predetermined number ratio.

【0007】[0007]

【作用】本発明は、ランタンクロマイト発熱体とジルコ
ニア発熱体とを炉内に配置し、1500〜1800℃ま
ではランタンクロマイト発熱体で予熱し、1500〜1
900℃程の高温域ではジルコニア発熱体で加熱する。
ランタンクロマイト発熱体は1900℃程度の表面温度
では長時間安定であるので、高温時に炉外に抜き出す必
要がなく、また予熱用発熱体を保護するために内箱を設
ける必要がないため炉構成をコンパクト化することがで
き、経済的な炉の製作が可能となる。
According to the present invention, the lanthanum chromite heating element and the zirconia heating element are arranged in the furnace, and the lanthanum chromite heating element is preheated up to 1500 to 1800 ° C.
In a high temperature range of about 900 ° C., heating is performed with a zirconia heating element.
Since the lanthanum chromite heating element is stable at a surface temperature of about 1900 ° C for a long time, it is not necessary to pull it out of the furnace at high temperatures, and it is not necessary to provide an inner box to protect the heating element for preheating. It can be made compact and an economical furnace can be manufactured.

【0008】[0008]

【実施例】以下、実施例を図面を参照して説明する。図
1は本発明の電気炉を示す図であり、図1(a)は平断
面図、図1(b)は縦断面図、図1(c)は側断面図で
ある。図中、10は炉体、11はジルコニアヒータ、1
2はランタンクロマイトヒータ、13はジルコニアファ
イバーボード、14はアルミナファイバーボード、15
は炉床、16は天井、17は側壁である。
Embodiments Embodiments will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B are views showing an electric furnace of the present invention. FIG. 1A is a plan sectional view, FIG. 1B is a longitudinal sectional view, and FIG. 1C is a side sectional view. In the figure, 10 is a furnace body, 11 is a zirconia heater, 1
2 is a lanthanum chromite heater, 13 is a zirconia fiber board, 14 is an alumina fiber board, 15
Is a hearth, 16 is a ceiling, and 17 is a side wall.

【0009】炉体10はジルコニアファイバーボード1
3により構成された炉床15、側壁17、天井16から
なる炉本体をアルミナファイバーボード14で囲んで構
成されている。炉内には図1(a)に示すように対向す
る側壁に沿い、また、図1(b)、(c)に示すように
炉床15、天井16、及びアルミナファイバーボード1
4を貫通してジルコニアヒータ11とランタンクロマイ
ト発熱体12とが交互に配置されている。
The furnace body 10 is a zirconia fiber board 1
A furnace body composed of a hearth 15, a side wall 17, and a ceiling 16 composed of 3 is surrounded by an alumina fiber board 14. In the furnace, along the opposing side walls as shown in FIG. 1A, and as shown in FIGS. 1B and 1C, the hearth 15, the ceiling 16, and the alumina fiber board 1 are provided.
The zirconia heaters 11 and the lanthanum chromite heating elements 12 are alternately arranged so as to penetrate through 4.

【0010】ジルコニア発熱体は、酸化ジルコニウム
(Zro2 )に少量の他の酸化物を添加し、高温で焼結
することにより得られるもので、加圧成形または押出し
成形でまず一定長さと径のジルコニア製丸棒を作成後乾
燥焼結し、旋盤により中央部の発熱部を加工し研磨し
て、径小の発熱部と径大の端子部として仕上げられる。
このジルコニア発熱体は熱伝導率が小さく、且つ熱膨張
係数が大きいため、通電用リード線との接続が問題とな
るので、例えばジルコニアファイバ5〜80重量部、ジ
ルコニア安定化剤を添加したジルコニア粉末20〜95
重量部からなる骨材100重量部に対して、可撓性バイ
ンダ20〜50重量部を添加配合して形成された常温で
可撓性を有する耐火シートをジルコニア発熱体の端子部
に巻付け、このシートの表面に通電用リード線を接触接
合したものを使用したり、また、超高温でリード線が溶
融蒸発してやせほそり、断線にいたらないように、通電
用リード線をマグネシア質パイプでカバーしたものを使
用する。
The zirconia heating element is obtained by adding a small amount of another oxide to zirconium oxide (Zro 2 ) and sintering it at a high temperature. After manufacturing a zirconia round bar, it is dried and sintered, and the central heating portion is processed and polished by a lathe to finish as a small-diameter heating portion and a large-diameter terminal portion.
Since this zirconia heating element has a low thermal conductivity and a high thermal expansion coefficient, connection with a lead wire for electrical conduction becomes a problem. Therefore, for example, 5 to 80 parts by weight of zirconia fiber and zirconia powder containing a zirconia stabilizer are added. 20-95
A flexible refractory sheet formed by adding 20-50 parts by weight of a flexible binder to 100 parts by weight of an aggregate composed of parts by weight is wound around a terminal portion of a zirconia heating element, Use a sheet with a current-carrying lead wire in contact with the surface of this sheet, or use a magnesia pipe for the current-carrying lead wire so that the lead wire does not melt and evaporate at ultra-high temperatures, resulting in thin wires and breakage. Use the covered one.

【0011】ランタンクロマイト発熱体12は、Cr2
3 とLa2 3 の等モル混合物を1300℃以上で加
熱して合成したLaCrO3 を主成分とする複合酸化物
を材料とした抵抗発熱体で、発熱体表面温度が1900
℃で長時間安定に使用可能なものであり、丸棒状に成形
してある。このランタンクロマイトの固有抵抗はジルコ
ニアよりも小さくすることができ、導電率は雰囲気の影
響を強く受け、真空、不活性ガス中で加熱する場合も、
前もって酸素雰囲気中で処理することにより導電性が得
られる。
The lanthanum chromite heating element 12 is made of Cr 2
A resistance heating element made of a composite oxide containing LaCrO 3 as a main component, which was synthesized by heating an equimolar mixture of O 3 and La 2 O 3 at 1300 ° C. or more, and a heating element surface temperature of 1900.
It can be used stably at ℃ for a long time, and is formed into a round bar shape. The specific resistance of this lanthanum chromite can be made smaller than that of zirconia, the conductivity is strongly influenced by the atmosphere, and even when heating in vacuum or an inert gas,
Conductivity is obtained by treating in advance in an oxygen atmosphere.

【0012】このような炉構成において、炉内雰囲気温
度1500〜1800℃程度まではランタンクロマイト
発熱体12により予熱し、1500〜1900℃程の高
温域ではジルコニア発熱体11で加熱する。このときラ
ンタンクロマイト発熱体12は表面温度が1900℃で
は長時間使用可能であるので、炉外に取り出す必要がな
く、また内箱も不要であるため炉構成をコンパクト化す
ることができる。
In such a furnace configuration, the lanthanum chromite heating element 12 is preheated up to a furnace atmosphere temperature of about 1500 to 1800 ° C., and the zirconia heating element 11 is heated in a high temperature range of about 1500 to 1900 ° C. At this time, since the lanthanum chromite heating element 12 can be used for a long time at the surface temperature of 1900 ° C., it is not necessary to take it out of the furnace and an inner box is not required, so that the furnace structure can be made compact.

【0013】図2は昇温速度の例を説明する図であり、
図2(a)はランタンクロマイトヒータ12本を使用し
た場合、図2(b)は本発明によるものでランタンクロ
マイトヒータ6本、ジルコニアヒータ6本を使用した場
合である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the heating rate,
FIG. 2A shows the case where 12 lanthanum chromite heaters are used, and FIG. 2B shows the case according to the present invention where 6 lanthanum chromite heaters and 6 zirconia heaters are used.

【0014】ランタンクロマイトヒータ12本を使用し
た場合、図2(a)に示すように6時間程で1800℃
まで昇温した。図2(b)では、最初6本のランタンク
ロマイトヒータにより7.5時間程で1500℃まで昇
温し、以後ジルコニアヒータによる加熱で10.5時間
程で1950℃を達成することができた。
When 12 lanthanum chromite heaters are used, as shown in FIG. 2 (a), the temperature is 1800 ° C. in about 6 hours.
The temperature was raised to. In FIG. 2B, the temperature was raised to 1500 ° C. in about 7.5 hours by the six lanthanum chromite heaters, and 1950 ° C. could be achieved in about 10.5 hours by heating with the zirconia heater.

【0015】なお、上記実施例ではランタンクロマイト
発熱体とジルコニア発熱体を交互に同数配置するように
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラン
タンクロマイト発熱体とジルコニア発熱体の本数の比を
2:1、1:2等、必要に応じて適宜変えるようにして
もよい。
Although the same number of lanthanum chromite heating elements and zirconia heating elements are arranged alternately in the above embodiment, the present invention is not limited to this and the number of lanthanum chromite heating elements and zirconia heating elements is not limited to this. The ratio of 2: 1, 1: 2, etc. may be appropriately changed as necessary.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ランタン
クロマイト発熱体を予熱用に使用し、ジルコニア発熱体
とともに炉内に配置することにより、高温時に予熱用発
熱体を炉外に抜き出す必要がなく、また予熱用発熱体を
保護するために内箱を設ける必要がないため炉構成をコ
ンパクト化することができ、経済的な炉の製作が可能と
なる。
As described above, according to the present invention, the lanthanum chromite heating element is used for preheating, and the zirconia heating element and the zirconia heating element are arranged in the furnace. In addition, since there is no need to provide an inner box to protect the preheating heating element, the furnace structure can be made compact and an economical furnace can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の高温炉の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high temperature furnace of the present invention.

【図2】 昇温速度の例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a temperature rising rate.

【図3】 従来の高温炉を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional high temperature furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…炉体、11…ジルコニアヒータ、12…ランタン
クロマイトヒータ、13…ジルコニアファイバーボー
ド、14…アルミナファイバーボード、15…炉床、1
6…天井、17…側壁。
10 ... Furnace body, 11 ... Zirconia heater, 12 ... Lanthanum chromite heater, 13 ... Zirconia fiber board, 14 ... Alumina fiber board, 15 ... Hearth floor, 1
6 ... Ceiling, 17 ... Side wall.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予熱用ヒータにより所定温度まで予熱
後、ジルコニア発熱体により加熱する高温電気炉におい
て、炉内にランタンクロマイト発熱体とジルコニア発熱
体とを配置し、ランタンクロマイト発熱体を予熱用ヒー
タとして使用するようにしたことを特徴とするランタン
クロマイト発熱体とジルコニア発熱体共用電気炉。
1. A high temperature electric furnace in which a zirconia heating element is used to preheat a lanthanum chromite heating element after preheating it to a predetermined temperature by a preheating heater. An electric furnace for both lanthanum chromite heating element and zirconia heating element characterized by being used as.
【請求項2】 前記ランタンクロマイト発熱体とジルコ
ニア発熱体とは、交互に所定本数比率で配置されている
ことを特徴する請求項1記載の電気炉。
2. The electric furnace according to claim 1, wherein the lanthanum chromite heating element and the zirconia heating element are alternately arranged in a predetermined number ratio.
JP32590091A 1991-12-10 1991-12-10 Electric furnace using both lanthanum chromite and zirconia for heating element Pending JPH05157452A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102425951A (en) * 2011-09-23 2012-04-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 Furnace body structure of rapidly pre-heated started zirconium oxide ultra-high temperature electric furnace and usage thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102425951A (en) * 2011-09-23 2012-04-25 中国科学院上海硅酸盐研究所 Furnace body structure of rapidly pre-heated started zirconium oxide ultra-high temperature electric furnace and usage thereof

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