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在超高温领域,高品质的高温炉膛耐火层采用氧化铝多晶纤维制品制作,在高端高品质的实验室设备中,箱式炉,管式炉中,大多采用该种材料。
采用“胶体法”工艺制作,将可溶性铝、硅盐制成具有一定粘度的胶体,经甩丝成纤维制备得到高纯度的氧化铝初生纤维,,然后经过脱水,干燥和中高温热处理析晶等工艺,转变成γ-Al2O3氧化铝多晶质纤维,其主晶相为主要为刚玉相和少量莫来石相,化学成份是Al2O395%+ SiO25%,分类温度达1700℃,溶点达1840℃,纤维直径为3-5um,单丝长度为10-150mm纤维,经真空成型制成高温炉膛。
氧化铝多晶纤维制品作为新生代的耐火材料,是一种高性能的无机纤维,与其他耐火材料相比其热导率小,化学稳定性高,易于与陶瓷、金属等基体复合,被广泛用作绝热耐火材料。它具有较好的化学稳定性,可在弱酸性环境、氧化气氛、还原气氛和真空条件下使用,对弱碱性环境也有一定耐蚀性,但易受铅蒸气和五氧化二钒及强酸碱的侵蚀。
纤维制品在反复高温的升降温应力作用下,高温会导致纤维直径的收缩变化,纤维制品表面会出现轻微裂纹,属正常现象。在高温炉的设计过程中,耐火部分和保温部分做成复合材料,内部耐温层表面有少量的裂纹也不影响其保温性能。大型的高温设备一般做分块安装或人为锯开做伸缩缝,以减少不规则裂纹。
1. 出现≦1mm左右的裂纹时,可忽略不计;
2. 出现1~3mm的裂纹时,可使用修补剂适当修补,
修补剂的使用方法
均匀搅拌修补剂的沉淀物
用刷子蘸修补剂将龟裂部分润湿。
取适量稠状补修剂,涂进龟裂部并抹平。
阴干6~8小时候,升温即可;
*补修剂变硬的时候,可用水润湿变软
3. 出现≧5mm裂纹时,非耐火层纤维收缩的原因,一般是烧结物料挥发物侵蚀造成(强酸碱,或含铅蒸气和五氧化二钒),在实际使用案例中,客户烧结物料的氧化锆制品中添加的某些成份,及染色剂的挥发物,易造成纤维制品的结块时开裂。需要客户在把类似上述材料进行烧结前,放到烤箱≧170℃充分烘烤≧40分钟,使腐蚀性的挥发物充分挥发,已延长炉膛和加热元件使用寿命。炉膛开裂严重时需更换耐火材料。
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高温炉马弗炉怎么选择呢?
首先要确定客户使用的常用温度,所谓常用温度指的是长期工作温度,维持6-10个小时以上,甚至几天到几个㛑月。
其次要确定客户的样品尺寸,合理的推荐炉膛尺寸。
要根据客户的工艺,是否抽真空,是否通气氛,等等来推荐箱式炉、管式炉、气氛炉、坩埚炉。
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高温炉加热丝的设计
铁铬铝电热合金丝主要设计参数
线 径
(mm)截面积
(mm2)每米
表面积
cm2/m0Cr25al5
0Cr21AL6Nb
0Cr27AL7Mo2
每米重量
kg/m每米电阻
Ω/m,20℃每米重量
kg/m每米电阻
Ω/m,20℃每米重量
kg/m每米电阻
Ω/m,20℃0.10
0.007854
3.142
0.00005576
180.8
0.00005576
184.6
0.00005576
194.8
0.12
0.01131
3.770
0.00008030
125.6
0.00008030
128.2
0.00008030
135.3
0.15
0.01767
4.712
0.0001255
80.36
0.0001255
82.05
0.0001255
86.58
0.17
0.02270
5.341
0.0001612
62.56
0.0001612
63.88
0.0001612
67.41
0.19
0.02835
5.969
0.0002013
50.08
0.0002013
51.14
0.0002013
53.96
0.21
0.03464
6.597
0.0002459
41.00
0.0002459
41.86
0.0002459
44.17
0.25
0.04909
7.854
0.0003485
28.93
0.0003485
29.54
0.0003485
31.17
0.27
0.05726
8.482
0.0004065
24.80
0.0004065
25.33
0.0004065
26.72
0.29
0.06605
9.111
0.0004690
21.50
0.0004690
21.95
0.0004690
23.16
0.31
0.07548
9.739
0.0005359
18.81
0.0005359
19.21
0.0005359
20.27
0.35
0.09621
11.00
0.0006830
14.76
0.0006830
15.07
0.0006830
15.90
0.40
0.1257
12.57
0.0008922
11.30
0.0008922
11.54
0.0008922
12.18
0.45
0.1590
14.14
0.001129
8.928
0.001129
9.117
0.001129
9.620
0.50
0.1963
15.71
0.001394
7.232
0.001394
7.385
0.001394
7.792
0.60
0.2827
18.85
0.002007
5.022
0.002007
5.128
0.002007
5.411
0.70
0.3848
21.99
0.002732
3.690
0.002732
3.768
0.002732
3.976
0.80
0.5027
25.13
0.003569
2.825
0.003569
2.885
0.003569
3.044
0.90
0.6362
28.28
0.004517
2.232
0.004517
2.279
0.004517
2.405
1.00
0.7854
31.42
0.005576
1.808
0.005576
1.846
0.005576
1.948
1.20
1.131
37.70
0.008030
1.256
0.008030
1.282
0.008030
1.353
1.40
1.539
43.98
0.01093
0.9224
0.01093
0.9419
0.01093
0.9939
1.60
2.011
50.27
0.01428
0.7063
0.01428
0.7212
0.01428
0.7610
1.80
2.545
56.55
0.01807
0.5580
0.01807
0.5698
0.01807
0.6013
2.00
3.142
62.83
0.02231
0.4520
0.02231
0.4615
0.02231
0.4870
2.20
3.801
69.12
0.02699
0.3736
0.02699
0.3814
0.02699
0.4025
2.50
4.909
78.54
0.03485
0.2893
0.03485
0.2954
0.03485
0.3117
2.80
6.158
87.96
0.04372
0.2306
0.04372
0.2355
0.04372
0.2485
3.00
7.069
94.25
0.05019
0.2009
0.05019
0.2051
0.05019
0.2165
3.50
9.621
110.0
0.06831
0.1476
0.06831
0.1507
0.06831
0.1590
4.00
12.57
125.7
0.08922
0.1130
0.08922
0.1154
0.08922
0.1218
4.50
15.90
141.1
0.1129
0.08928
0.1129
0.09117
0.1129
0.09620
5.00
19.63
157.1
0.1394
0.07232
0.1394
0.07385
0.1394
0.07792
5.50
23.76
172.8
0.1687
0.05977
0.1687
0.06103
0.1687
0.06440
6.00
28.27
188.5
0.2007
0.05022
0.2007
0.05128
0.2007
0.05411
6.50
33.18
204.2
0.2356
0.04279
0.2356
0.04370
0.2356
0.04611
7.00
38.48
219.9
0.2732
0.03690
0.2732
0.03768
0.2732
0.03976
高温炉在设计之初,对加热元件的选型尤为重要,在学习相关热工知识的技术上,我们在熟悉一下电热丝的设计选择。
1、 电热丝的分类:
电热丝分为铁铬铝电热丝与镍铬电热丝两大类,其中铁铬铝电热丝根据温度的不同,可以分为如下牌号:1Cr13Al4、0Cr25Al5、0Cr21Al6Nb、0Cr27Al7Mo2,后面2种为高温电热丝,常用于工业电炉发热用,温度为1000~1250度(炉膛温度),炉丝直径需达到3mm以上。此参数可在温度变动的情况下,适当的变动。
2、 表面负荷计算:
电热丝表面负荷是指电热丝单位面积所能成承受的电功率,单位为:W/㎝2。
电热丝的表面负荷要小于1.5,正常取值为1.0~1.5之间,如小于1.0就会加长加热时间,影响工作的效率。
3、关于电热丝的接线方式:
电阻丝的接线方式:单相、双相供电采用串联或并联,三相供电采用Y型或Δ型。电热丝不论接线方式是什么样的,总功率总是所有单根电炉条功率相加,只会有电压和电流的变动。
Y型接线又称星型接线,是指将工业三相四线电接入,这样单根电热丝的电压就为220V, 计算公式为:R=U2/P ,计算得出电阻是多少,根据资料上所提供的各种材料的米电阻可以得出单根电炉条所需要的电热丝长度L1。接下来就需要计算电炉丝的表面负荷了,公式为:P(功率)/(3.14*丝径*L1) 注:单位为cm。如表面负荷小于1.5即可使用,如大于1.5的话,就需要加大丝径按照以上步骤重新计算,直到小于1.5。
电热丝成品长度:L=L1/(3.14*螺旋直径)*螺旋间距,螺旋间距通常为炉丝原丝直径的2倍。
4、计算实例:
1.材料牌号:0Cr21Al6Nb
2.电阻率:1.45
3.丝径:2.4mm
4.米电阻=电阻率/丝的截面积 即:1.45/(3.14*1.2*1.2mm)=0.32欧姆/米
5.成品电阻=(电压*电压)/功率
6.原材料长度=成品电阻/米电阻
7.每米重量=材料比重*丝的截面积 即:7.1*(3.14*1.2*1.2)/1000=0.032kg/米
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