[發(fā)明專利]一種真空電阻爐用的蛇型石墨加熱器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610904282.7
• 申請(qǐng)日: 2016-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN107957198A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡丹萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽威泰科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): F27D11/02
• 分類號(hào): F27D11/02;H05B3/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空電阻爐技術(shù)領(lǐng)域，涉及真空電阻爐的加熱器設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是蛇型的石墨加熱器設(shè)計(jì)生產(chǎn)。

背景技術(shù)

真空電阻爐可實(shí)現(xiàn)諸如淬火、回火、退火、滲碳、氮化、滲金屬等幾乎全部熱處理工藝。還可進(jìn)行氣淬、油淬、硝鹽淬、水淬及高熔點(diǎn)金屬材料、超硬質(zhì)工具和粉末冶金材料的燒結(jié)，不銹鋼、高溫合金的釬焊、壓接，多晶硅熔煉等多種工藝。

工作中，電阻加熱器在通過電流后產(chǎn)生熱量。在真空環(huán)境下，加熱器主要通過熱輻射的方式將熱量傳遞給被加熱的物體。被加熱物體升溫的速度主要取決于加熱器的功率，加熱器與被加熱物體的距離和保溫性能等條件。被加熱物體表面溫度的均勻性主要取決于加熱器的形狀及布置方式等。

石墨由于具有耐高溫，高溫下強(qiáng)度不下降，容易加工，密度低，造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)上80%以上的高溫（2000℃以上）電阻式真空爐都選擇將石墨材料加工成為發(fā)熱體，組成加熱器。真空電阻爐中的石墨加熱器主要有棒（管）狀和板（片）狀兩種，小型爐型中還可以將整塊石墨中間鏤空做成一體的加熱器。但中到大型爐中，受到石墨原料尺寸和造價(jià)等原因的限制，一般還是加工成石墨棒或石墨板，利用石墨螺釘和石墨連板拼接成一套加熱器。

石墨加熱器設(shè)計(jì)的好壞與否直接決定了真空電阻爐設(shè)備的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是改進(jìn)真空電阻爐加熱溫度的均勻性，同時(shí)兼顧穩(wěn)定性和可靠性，提出了一種真空電阻爐用的蛇型石墨加熱器。

本發(fā)明的真空電阻爐用的蛇型石墨加熱器采用下述技術(shù)方案，它包括內(nèi)環(huán)加熱器，外環(huán)加熱器，石墨電極，碳碳吊裝螺釘，托板，氮化硼絕緣件等部件組成。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)步驟如下：

步驟1、計(jì)算電阻

利用被加熱物體吸放熱公式、保溫層熱傳導(dǎo)率、熱輻射公式或經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)真空電阻爐總功率W_總，并利用公式

R_相=W_相/I_相²，和 R_相=W_相×U_相²來確定石墨電阻率。

其中，真空爐中一般要求U_相〈75伏特，I_相〈3000安培。為減小加熱電源對(duì)電網(wǎng)的污染，要求加熱器為三相均布，即W_相=W_總/3。

步驟2、確定石墨發(fā)熱體寬度和厚度

綜合考慮被加熱物體和爐體的大小，并利用公式：

R=ρL/(a×b),

其中，ρ為石墨電阻率，L為長度，a、b分別為石墨橫截面的長與寬。

同時(shí)考慮石墨原料的尺寸和造價(jià)，確定加熱器的橫截面尺寸和總長度。

步驟3、加熱器的布置和連接

從幾何外形的對(duì)稱性可以初步保證加熱的均勻，所以將加熱器圓周方向從內(nèi)向外均勻分布，并分為三相，每相占據(jù)120度的扇形區(qū)域。另外，由于加熱室外圍存在冷區(qū)，熱損失大，容易出現(xiàn)溫度均勻性差的問題，故而將每相加熱器又另分為兩部分，即內(nèi)環(huán)加熱器和外環(huán)加熱器，分別由測(cè)溫元件測(cè)溫，并單獨(dú)控溫。外環(huán)加熱器的功率設(shè)計(jì)為內(nèi)環(huán)加熱器的1.2倍。每片加熱器從內(nèi)向外加工成“蛇形”，兩端由石墨電極引到爐外加熱電源上。若加熱器在爐體上方，則在蛇形加熱器的中部設(shè)若干吊裝裝置，由碳碳材料螺釘和氮化硼絕緣件組成；若加熱器在爐體下方，則在蛇形加熱器的中部設(shè)若干支撐裝置，由碳碳材料螺釘和氮化硼絕緣件組成。

附圖說明

圖1是一種真空電阻爐用的蛇型石墨加熱器的俯視圖，三區(qū)對(duì)稱分布，1-內(nèi)環(huán)加熱器，2-外環(huán)加熱器，3-電極接口一內(nèi)環(huán)，4-電極接口二內(nèi)環(huán)，5-電極接口一外環(huán)，6-電極接口二外環(huán)，7-吊裝裝置，8-連接片。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖，9-石墨電極，10-碳碳吊裝螺釘，11-蛇形加熱器，12-氮化硼絕緣件，13-石墨托板，14-石墨螺釘。

具體實(shí)施方式