基于石墨材料的諸多優(yōu)良特性，詳細(xì)分析了真空熱處理爐中石墨加熱元件的各種結(jié)構(gòu)形式，以及設(shè)計(jì)和使用中的一些注意事項(xiàng)，為石墨加熱元件在真空爐行業(yè)的推廣和使用提供參考。關(guān)鍵詞:石墨加熱元件的使用條件。石墨具有耐高溫、熱膨脹小、抗熱震性強(qiáng)的特點(diǎn)。在室溫下，石墨的強(qiáng)度比金屬差，但其機(jī)械強(qiáng)度為2500。以下c隨著溫度的升高而升高，范圍為1700 ~ 1800。c最好，甚至超過(guò)所有氧化物和金屬材料。

石墨加熱元件在真空爐中的應(yīng)用

1.石墨加熱器的使用條件。石墨加熱器的材料一般采用優(yōu)質(zhì)石墨或三高石墨。由于不同廠家生產(chǎn)的石墨坯料電阻率差異很大，通常為8 ~ 13 fl。刪除:n可以是m，設(shè)計(jì)時(shí)可以用loll bang/m臨時(shí)計(jì)算。廠家確定后，適當(dāng)修改變壓器的電氣參數(shù)，加熱系統(tǒng)的功率可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。發(fā)熱元件由石墨纖維制成，其電阻率為4.7 fl。N _ z/m. (1)電阻爐石墨加熱器的使用壽命取決于其氧化揮發(fā)速度、表面功率、最高工作溫度等。當(dāng)真空度為10時(shí)。當(dāng)溫度約為10.3 Pa時(shí)，工作溫度應(yīng)低于2200°C。如果加熱器需要在2200°C以上工作，爐子必須保持在低真空或保護(hù)氣體中，如H2、N2、CO2、M等。被引入爐內(nèi)以產(chǎn)生一定的壓力來(lái)減少揮發(fā)，從而使操作溫度可達(dá)到3000℃左右。(2)石墨發(fā)熱元件的允許表面負(fù)載值很大，約為40 ~ 60 W/cm3。一般石墨棒、管、板等元件的輻射面積很大，其表面載荷值很低。因此，在設(shè)計(jì)石墨加熱元件時(shí)，可以忽略負(fù)載極限。(3)石墨在低溫下具有良好的導(dǎo)熱性，但在高溫下下降到低溫的幾分之一。因此，加熱體的中心和外表面之間的溫差在加熱體中引起機(jī)械應(yīng)力...因此，石墨發(fā)熱體的壁厚通常為8 ~ 16毫米，加厚部分的厚度為16 ~ 30毫米。對(duì)于實(shí)心棒，當(dāng)石墨加熱棒直徑超過(guò)P12mm時(shí)，最好用石墨管代替，這樣不僅可以增加電阻值，增大散熱面積，提高熱效率，還可以克服實(shí)心棒芯部與外部溫差過(guò)大，高溫時(shí)損壞電熱元件的缺陷。(4)石墨發(fā)熱體作為真空爐的電熱元件，電壓不能過(guò)高，否則會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)真空放電或輝光放電，損壞電熱元件；電壓過(guò)低會(huì)增加電熱元件的電流，使電熱元件的連接結(jié)構(gòu)困難復(fù)雜，增加電損耗。因此，元件的電壓應(yīng)在200 V以下，根據(jù)工作溫度和爐內(nèi)氣氛，電壓應(yīng)在170-30v之間。(5)石墨電熱元件的電阻率隨溫度變化很小，一般不考慮電阻的溫度系數(shù)。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)電壓和功率，可以選擇一個(gè)定值的變壓器來(lái)滿(mǎn)足要求。  

基于石墨材料的諸多優(yōu)良特性，詳細(xì)分析了真空熱處理爐中石墨加熱元件的各種結(jié)構(gòu)形式，以及設(shè)計(jì)和使用中的一些注意事項(xiàng)，為石墨加熱元件在真空爐行業(yè)的推廣和使用提供參考。

關(guān)鍵詞:石墨加熱元件的使用條件。石墨具有耐高溫、熱膨脹小、抗熱震性強(qiáng)的特點(diǎn)。在室溫下，石墨的強(qiáng)度比金屬差，但其機(jī)械強(qiáng)度為2500。以下c隨著溫度的升高而升高，范圍為1700 ~ 1800。c最好，甚至超過(guò)所有氧化物和金屬。石墨熔點(diǎn)高，蒸汽壓低，真空爐內(nèi)的氣氛中會(huì)含有低濃度的碳，碳會(huì)與殘留氣體中的O:和H2O蒸汽分子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生凈化作用。即使在低真空度下，待處理工件也能獲得光亮的表面狀態(tài)，大大簡(jiǎn)化了真空系統(tǒng)，降低了成本，這是任何金屬電熱體無(wú)法比擬的。

由于上述一系列優(yōu)異的特性，石墨作為真空電阻爐的加熱元件，在熱處理行業(yè)越來(lái)越受歡迎，在高溫電阻爐中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

1.管式加熱器管式加熱器可分為單相和三相。圖3顯示了廣泛使用的單相管式加熱器。從管子的一端切成相等的兩部分，另一端不切，使加熱長(zhǎng)度增加一倍，從而增加電阻。同時(shí)，為了增加加熱器的強(qiáng)度，加熱器的切割端的厚度被加厚。L-是加熱部分，L-是加厚部分，電加熱器的電阻等于上下兩部分電阻之和。圖3單相管式加熱器示意圖圖4所示為三相管式加熱器，其結(jié)構(gòu)與單相相似。它從管子的一端被切成三等份，而另一端沒(méi)有被切開(kāi)。它被三個(gè)間隙分成三個(gè)電阻相同的部分，在兩端連接成星形，A、B、C為三相端子。必要時(shí)，根據(jù)阻力的需要，可在每相上開(kāi)一個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)槽以增加阻力。圖4組合棒加熱器示意圖超細(xì)石墨13546972862王永超

2.組合桿狀加熱器管式加熱器多用于帶有圓筒形工作室的電阻爐。由于材料尺寸的限制，它只適用于小型高溫真空爐。由于原材料尺寸的限制，管式加熱器無(wú)法滿(mǎn)足大型熱處理爐的要求，整體加工不僅制造成本高，而且在使用過(guò)程中局部損壞，使用成本高。圖5顯示了一種新開(kāi)發(fā)的組合式棒形加熱器，它適用于1500℃。c真空爐下面。這種結(jié)構(gòu)采用石墨棒作為發(fā)熱元件，由幾個(gè)部件組裝而成，因此不受原材料尺寸的限制，易于加工，大大節(jié)約了制造成本。如果在使用過(guò)程中由于碰撞、氧化、老化等原因造成零件損壞，可以更換局部零件，方便維修，大大降低使用成本。整個(gè)結(jié)構(gòu)主要由石墨加熱棒、石墨錐套、石墨導(dǎo)電環(huán)、99瓷絕緣連接環(huán)、石墨螺栓等組成。石墨加熱棒為加熱元件，通過(guò)石墨錐形夾套固定在上下兩端的石墨導(dǎo)電環(huán)上。石墨導(dǎo)電環(huán)和99瓷絕緣連接環(huán)通過(guò)石墨螺栓連接，形成兩個(gè)完整的環(huán)。通過(guò)合理安排石墨加熱棒、石墨導(dǎo)電環(huán)和99瓷連接環(huán)的數(shù)量和位置，使石墨加熱棒形成所需的串并聯(lián)電路，最后由電極引出棒連接，與外接電源相連，達(dá)到加熱的目的。C △圖5三相管式加熱器示意圖

3.各種石墨加熱元件的結(jié)構(gòu)1.1最簡(jiǎn)單的單桿單相電加熱器如圖1所示。電流從兩端直接引入石墨棒，LL是加熱部分，L2是連接部分。為了增加熱值，石墨棒可以做成空心的。由于中心部分不需要加熱，電能可以被有效地利用。圖1最簡(jiǎn)單的單相電加熱器示意圖X: Si Ban}，“Not3ctr”為例。r-圖2單相細(xì)長(zhǎng)電加熱器示意圖。由于石墨毛坯的限制，無(wú)法將接合部分和工作部分做成一個(gè)整體。如圖2所示，可以做成幾個(gè)部分，然后用螺母把這些部分連接起來(lái)。設(shè)計(jì)時(shí)要注意，由于石墨材料存在氣孔、雜質(zhì)、顆粒等缺陷，應(yīng)采用粗螺紋連接，螺釘內(nèi)徑應(yīng)大于發(fā)熱體工作部分的. 194直徑，刻螺紋長(zhǎng)度應(yīng)為螺釘長(zhǎng)度的1.5倍，以保證接頭處有足夠的導(dǎo)電面積。特別是使用大電流時(shí)，為了改善螺紋連接與電極接頭的接觸，應(yīng)在緊密部位涂石墨膏，以增加導(dǎo)電面積。

4.平板式加熱器圖6所示為平板式加熱器，是近年來(lái)新采用的加熱元件。它具有制造方便、散熱面積大、能承受較大熱應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。圖6平板加熱器饋電示意圖平板加熱器主要用于方形工作室。根據(jù)有效加熱面積的大小，可以由一塊或幾塊串聯(lián)和并聯(lián)而成。制作時(shí)，將石墨坯料加工成板狀，然后在其上制作若干個(gè)槽，形成一個(gè)圈。電極引出端A和B應(yīng)該加厚。根據(jù)爐溫均勻性的要求，在爐子的兩側(cè)、頂部和底部布置平板加熱器，形成一個(gè)方形的工作室，可以達(dá)到多面加熱的目的。

5.石墨布和石墨帶加熱體，石土螺旋壓板，石墨加熱帶連接柱，圖7石墨帶固定方式示意圖。近年來(lái)，將石墨纖維編織成石墨布或帶制成發(fā)熱元件，多根帶并聯(lián)可形成單相和三相電源。與石墨相比，石墨布具有熱慣性小、不變形、柔韌性好等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。圖7是石墨帶最簡(jiǎn)單的固定方式，方便更換元件。石墨纖維編織的尺寸可以根據(jù)電阻率的要求和爐子的空間布置進(jìn)行特殊編織。

6.結(jié)論就石墨的某些性質(zhì)而言，它既像金屬又像陶瓷。說(shuō)它像金屬，是因?yàn)樗鼘?dǎo)熱導(dǎo)電性能高，加工性能好。說(shuō)它像陶瓷是因?yàn)樗嗫祝瑹崤蛎浵禂?shù)小，非常小，接近于零。石墨電阻大，在加熱器截面積大的情況下可以使用低壓大電流電源，容易得到高溫。與真空爐常用的鎢、鉬、鉭等純金屬材料相比，價(jià)格便宜很多。基于上述優(yōu)點(diǎn)，作為真空電阻爐和保護(hù)氣氛爐的加熱元件，越來(lái)越受到熱處理行業(yè)的追捧。