Нихром и фехраль в чем отличие

Нихром и фехраль: отличие и сходство

Более обширное применение посреди прецизионных сплавов отыскал нихром марки Х20Н80. Такое распространение сплав получил благодаря широкой известности нихромовой проволоки.

Потому что удельное сопротивление никеля ниже аналогичного показателя железа, как следует, и его сплав, нихром, будет иметь наименьший аналогичный показатель, чем сплав фехрали. А это позволяет существенно сберегать материал при изготовлении того либо другого оборудования. Не считая того, удельный вес никеля на 5-7% выше, чем удельный вес железа, как следует, и общий вес детали будет выше, чем вес детали, сделанной из железа. При использовании фехралей заместо нихромовых сплавов, экономия более дорогостоящего металла, никеля, явна.

Но схожая экономия оправдана только исходя из убеждений расхода материалов и стоимостных издержек производства сплавов и деталей из их. Все же, со стороны многофункциональных параметров она может быть далековато не так презентабельна и нужна.

Фехраль наименее технологична, чем нихром:
— фехрали владеют значимой ломкостью на извив, в сопоставлении с высочайшей пластичностью
нихромов. А в производстве и эксплуатации проволок это является принципиальным свойством;
— спирали из фехралей может быть сделать только при нагревании до 3000 градусов по Цельсию, тогда как когда хоть какой нихром пластичен при более низких температурах;
— сплавы, в каких никель заменен на железо, имеют свойство стремительно создавать поверхностные окислы, которые имеют очень высочайший показатель удельного сопротивления, даже в сопоставлении с нихромом Х20Н80. А это существенно затрудняет применение тонких лент либо проволок;
— рекристализационный порог либо предел расслоения сплава на составные металлы порядка 6000-6500 градусов по Цельсию, что существенно уменьшает количество циклов нагревания и остывания до полного разрушения сплава фехралей.

Вот почему нихром не только лишь рекомендован, да и строго определен в ГОСТах как основной материал для производства электротермического оборудования с требованиями завышенной надежности.

Приобрести нихром и фехраль в виде проволоки и ленты со склада в Днепропетровске предлагает ООО «Укрнихром». Обратившись в компанию, Вы получите квалифицированную помощь, внимательное отношение к Вашим потребностям, оперативное выполнение Вашего заказа и низкие цены при малых сроках поставки.

Источник

Сравнение сплавов фехраль и нихром

Особую группу прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением составляют так называемые сплавы нагрева: нихромы и фехрали, широко используемые для изготовления нагревательных элементов электротермического оборудования. Нихром (Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) получил свое название из-за высокой концентрации никеля («ни») и хрома («хром») в составе, а фехраль (Fe-Cr-Al) назван по первым буквам основных элементов («фе», «хр», «аль»). Несмотря на аналогичную направленность применения, из-за существенного различия в химических составах, нихром и фехраль обладают разными качественными характеристиками, о которых мы расскажем в этой статье.

Рисунок 1. Сравнение сплавов фехраль и нихром

Химический состав основных марок нихрома и фехраля

Нихром

Базовый химический состав нихрома содержит около 55-80% никеля (Ni), 13-23% хрома (Cr), до 1,5 марганца (Mn), плюс незначительное количество примесей. Разделяют два типа нихромов – нежелезистый (в котором присутствует не более 1,5% железа) и железистый (содержащий до 75% никеля, 13-18% хрома и до 5-6% железа).

Нихром марок Х20Н80 (Х20Н80-Н) и Х15Н60 (Х15Н60-Н)
Популярная марка нихрома Х20Н80 относится к нежелезистому типу, и в соответствии с ГОСТ 10994-74 имеет в своем составе 20-23% хрома (Cr), 75-80% никеля (Ni). Остальную часть сплава Х20Н80 занимают до 1,5% железа (Fe), до 0,9-1,5% кремния (Si), до 0,7% марганца (Mn), менее 0,3% титана (Ti), 0,2% алюминия (Al) и 0,1% углерода (C), плюс ничтожно малое количество фосфора (P) и серы (S). Марка нихрома Х15Н60 относится к железистому типу сплава и потому концентрация железа по ГОСТу в его составе достигает 5-6%, при 55-61% никеля (Ni) и 15-18% хрома (Cr).

В роли главного компонента нихрома выступает никель (Ni), которым определяются ключевые технологические свойства материала. В связи с этим, на основе марки Х20Н80 была создана «улучшенная» модификация сплава, для обозначения которой в конце буквенно-цифрового кода была добавлена буква «Н». Получилось Х20Н80-Н. В соответствии с ГОСТом объем хрома (Cr) в сплаве марки Х20Н80-Н остался прежним, а количество никеля (Ni) немного увеличилось за счет сокращения объема остальных компонентов, плюс было добавлено 0,2-0,5 циркония (Zr). Марку нихрома Х15Н60-Н создали точно по такому же принципу.

Фехраль

В базовой компоновке химических элементов фехраль содержит до 70-72% железа (Fe), 12-27 % хрома (Cr), 3,5-6% алюминия (Al), до 1% кремния (Si), 0,7% марганца (Mn), плюс незначительное количество легирующих добавок в виде циркония (Zr) и титана (Ti). Фехраль имеет множество марок, как отечественных, так и международных, позволяющих подобрать оптимальный сплав под самые разные цели и условия эксплуатации.

Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5
Рынок России и СНГ сегодня ориентирован на фехраль трех отечественных марок: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и Х15Ю5, демонстрирующих стабильность физических характеристик при высоких температурах, в том числе и в агрессивных средах. В число наиболее востребованных марок входит фехраль Х23Ю5Т (зарубежные аналоги Kanthal A-1, GSSY). В соответствии с ГОСТ 10994-74 сплав марки Х23Ю5Т содержит около 70% железа (Fe), 22-24% хрома (Cr) и 5-5,8% алюминия (Al). В оставшуюся часть входят до 0,6% никеля (Ni), до 0,5% титана (Ti), кремния (Si) и углерода (C), до 0,3% марганца (Mn), а также крайне небольшое количество кальция (Ca), церия (Ce), фосфора (P) и серы (S).

Фехраль марки Х15Ю5 (зарубежный аналог Aluchrom W) отличается повышенным содержанием железа (до 77-78%) и уменьшенным объемом хрома (13,5-15,5%), что делает сплав более прочным и менее хрупким. Остальные химические элементы содержатся в сплаве Х15Ю5 в пределах традиционных для фехралей пропорций: 4,5-5,8% алюминия (Al), до 0,6-0,7% кремния (Si), никеля (Ni), марганца (Mn), титана (Ti), плюс сотые доли процента фосфора (P), серы (S), углерода (C), кальция (Ca) и церия (Ce). Следует также упомянуть фехраль марки Х27Ю5Т со сравнительно высокой концентрацией хрома (до 28%), который редко сегодня выпускается и постепенно замещается более современными аналогами.

Сравнение свойств нихрома и фехраля

Общие физические характеристики

Прочность при комнатной температуре

Пластичность нихрома при комнатной температуре (относительное удлинение или поперечное сужение проволоки) составляет не менее 20%, что выше пластичности фехраля, которая для марки этого сплава Х15Ю5 равняется 16%, а для марки Х23Ю5Т всего 10%. Временное сопротивление разрыву нихромовой проволоки в среднем составляет 102 кгс/мм 2 (1000,3 МПа), в то время когда этот же параметр для фехраля марки Х23Ю5Т равен 78 кгс/мм 2 (764.9 МПа), а для марки Х15Ю5 он и того меньше – 75 кгс/мм 2 (735.5 МПа).

Твердость нихрома равняется 140-150 HB, но фехраль еще более тверд, а потому более ломок на извив: Х23Ю5Т – 200-250 HB, Х15Ю5 – 150-200 HB, ведь чем больше в сплаве хрома, тем больше его хрупкость. Этим объясняется тот факт, что нормальная навивка фехралевой проволоки возможна только при ее нагреве свыше 300°C, иначе она будет ломаться. Для навивки нихрома предварительного нагрева не требуется, даже при комнатной температуре он навивается ровно и плавно, без образования микротрещин и разрывов.

Прочность при максимальных температурах на воздухе

Фехраль (проволока Ø > 6 мм) может работать на воздухе при очень высоких температурах от 1000°C (Х15Ю5), до 1400°C (Х23Ю5Т), но в таком температурном режиме материал становится нестабильным, не выдерживает резких динамических нагрузок. Незначительные присадки редкоземельного церия (Ce) и щелочноземельного кальция (Ca) повышают срок службы фехраля до момента перегорания. Нихром (проволока Ø > 6 мм) отличается большей жаропрочностью и сохраняет стабильность своих механических параметров при температурах от 1125°C (Х15Н60-Н) до 1200°C (Х20Н80 и Х20Н80-Н). В связи с этим нихром имеет большее количество циклов включения-выключения нагревательных элементов до их перегорания.

Стойкость к окислению при рабочих температурах

Сфера применения

Основное направление применения нихрома – изготовление нагревательных элементов повышенной надежности для электропечей обжига и сушки промышленного и лабораторного назначения, для водо- и воздухонагревательных систем, для электроплит, нитей испарителя электронных сигарет и т.д. Нихром используется для производства реостатов, высокоомных сопротивлений малой и средней мощности, для соединителей в электронике. Фехраль, в свою очередь, применяется для создания нагревателей высокотемпературного электротермического оборудования, способного осуществлять нагрев до 1400°C, в том числе для работающих в высокоглиноземной керамике и серосодержащей среде.

Форма производства (полуфабрикаты)

Нихром и фехраль выпускаются в соответствии с ГОСТом на данный тип продукции, главным образом в форме холоднотянутой нити на катушках от 0,012 до 0,09 мм и проволоки в бухтах диаметром от 0,1 до 10 мм. Наряду с этим производятся полуфабрикаты в виде кругов, плющеной и холоднокатаной ленты, горячекатаного прутка мерной и немерной длины.

Стоимость

На современном рынке фехраль дешевле нихрома как минимум в 3-5 раз из расчета цены за килограмм полуфабриката. Это объясняется тем, что стоимость никеля, который является базовым элементом нихрома, на порядок превосходит стоимость железа – основу фехраля. Между тем, делая ставку на более дешевый сплав, многие не учитывают условия его работы в комплексе: максимальную температуру нагревательного элемента, время беспрерывной работы, количество включений-выключений и т.п. В результате, купленный в целях экономии дешевый нагреватель быстро изнашивается, его приходится многократно менять, а, в конце концов, суммарные издержки превосходят стоимость дорогостоящего изделия. Специалисты рекомендуют при выборе сплава, в первую очередь, ориентироваться не на цену, а на его физические и химические характеристики, максимально отвечающие тем или иным задачам. Это позволит оптимизировать выбор материала нагревателя и получить не сиюминутную, а настоящую выгоду в процессе его эксплуатации.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник

В чем отличие фехраль от нихрома

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Нихром

Фехраль

Нихром в изоляции

Титан

Вольфрам

Молибден

Кобальт

Термопарная проволока

Провода термопарные

Никель

Монель

Константан

Мельхиор

Твердые сплавы

Порошки металлов

Нержавеющая сталь

Жаропрочные сплавы

Ферросплавы

Олово

Тантал

Ниобий

Ванадий

Рений

Прецизионные сплавы

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

В статье сравниваются прецизионные сплавы нихром и фехраль. Сравнение осуществляется в части химического состава, свойств, применения и стоимости материалов.

Особую группу прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением составляют так называемые сплавы нагрева: нихромы и фехрали, широко используемые для изготовления нагревательных элементов электротермического оборудования. Нихром (Ni-Cr и Ni-Cr-Fe) получил свое название из-за высокой концентрации никеля («ни») и хрома («хром») в составе, а фехраль (Fe-Cr-Al) назван по первым буквам основных элементов («фе», «хр», «аль»). Несмотря на аналогичную направленность применения, из-за существенного различия в химических составах, нихром и фехраль обладают разными качественными характеристиками, о которых мы расскажем в этой статье.

Рисунок 1. Сравнение сплавов фехраль и нихром

Химический состав основных марок нихрома и фехраля

Нихром

Базовый химический состав нихрома содержит около 55-80% никеля (Ni), 13-23% хрома (Cr), до 1,5 марганца (Mn), плюс незначительное количество примесей. Разделяют два типа нихромов — нежелезистый (в котором присутствует не более 1,5% железа) и железистый (содержащий до 75% никеля, 13-18% хрома и до 5-6% железа).

Нихром марок Х20Н80 (Х20Н80-Н) и Х15Н60 (Х15Н60-Н)

Популярная марка нихрома Х20Н80 относится к нежелезистому типу, и в соответствии с ГОСТ 10994-74 имеет в своем составе 20-23% хрома (Cr), 75-80% никеля (Ni). Остальную часть сплава Х20Н80 занимают до 1,5% железа (Fe), до 0,9-1,5% кремния (Si), до 0,7% марганца (Mn), менее 0,3% титана (Ti), 0,2% алюминия (Al) и 0,1% углерода (C), плюс ничтожно малое количество фосфора (P) и серы (S). Марка нихрома Х15Н60 относится к железистому типу сплава и потому концентрация железа по ГОСТу в его составе достигает 5-6%, при 55-61% никеля (Ni) и 15-18% хрома (Cr).

В роли главного компонента нихрома выступает никель (Ni), которым определяются ключевые технологические свойства материала. В связи с этим, на основе марки Х20Н80 была создана «улучшенная» модификация сплава, для обозначения которой в конце буквенно-цифрового кода была добавлена буква «Н». Получилось Х20Н80-Н. В соответствии с ГОСТом объем хрома (Cr) в сплаве марки Х20Н80-Н остался прежним, а количество никеля (Ni) немного увеличилось за счет сокращения объема остальных компонентов, плюс было добавлено 0,2-0,5 циркония (Zr). Марку нихрома Х15Н60-Н создали точно по такому же принципу.

Фехраль

В базовой компоновке химических элементов фехраль содержит до 70-72% железа (Fe), 12-27 % хрома (Cr), 3,5-6% алюминия (Al), до 1% кремния (Si), 0,7% марганца (Mn), плюс незначительное количество легирующих добавок в виде циркония (Zr) и титана (Ti). Фехраль имеет множество марок, как отечественных, так и международных, позволяющих подобрать оптимальный сплав под самые разные цели и условия эксплуатации.

Фехраль марок Х23Ю5Т, Х27Ю5Т, Х15Ю5

Рынок России и СНГ сегодня ориентирован на фехраль трех отечественных марок: Х23Ю5Т, Х27Ю5Т и Х15Ю5, демонстрирующих стабильность физических характеристик при высоких температурах, в том числе и в агрессивных средах. В число наиболее востребованных марок входит фехраль Х23Ю5Т (зарубежные аналоги Kanthal A-1, GSSY). В соответствии с ГОСТ 10994-74 сплав марки Х23Ю5Т содержит около 70% железа (Fe), 22-24% хрома (Cr) и 5-5,8% алюминия (Al). В оставшуюся часть входят до 0,6% никеля (Ni), до 0,5% титана (Ti), кремния (Si) и углерода (C), до 0,3% марганца (Mn), а также крайне небольшое количество кальция (Ca), церия (Ce), фосфора (P) и серы (S).

Фехраль марки Х15Ю5 (зарубежный аналог Aluchrom W) отличается повышенным содержанием железа (до 77-78%) и уменьшенным объемом хрома (13,5-15,5%), что делает сплав более прочным и менее хрупким. Остальные химические элементы содержатся в сплаве Х15Ю5 в пределах традиционных для фехралей пропорций: 4,5-5,8% алюминия (Al), до 0,6-0,7% кремния (Si), никеля (Ni), марганца (Mn), титана (Ti), плюс сотые доли процента фосфора (P), серы (S), углерода (C), кальция (Ca) и церия (Ce). Следует также упомянуть фехраль марки Х27Ю5Т со сравнительно высокой концентрацией хрома (до 28%), который редко сегодня выпускается и постепенно замещается более современными аналогами.

Сравнение свойств нихрома и фехраля

Общие физические характеристики

Нихром и фехраль объединяет высокое удельное сопротивление, величина которого практически не изменяется при повышении температуры сплавов. Для нихрома значение номинального удельного сопротивления зависит от диаметра нагревателя. Например, для проволоки Ø > 3,0 мм оно равно 1,07-1,18 мкОм·м, для Ø 0,5-3,0 мм — 1,06-1,16 мкОм·м, а для проволоки Ø 0,1-0,5 составляет 1,03-1,13 мкОм·м. Для фехраля марки Х23Ю5Т величина удельного сопротивления равна 1,34-1,45 мкОм·м, а для марки Х15Ю5 — 1,24-1,34 мкОм·м. Температура плавления нихрома — 1400°C, фехраля — 1500°C. Удельный вес нихрома больше — 8,40 г/см3, фехраля меньше — 7,21-7,28 г/см3.

Прочность при комнатной температуре

Пластичность нихрома при комнатной температуре (относительное удлинение или поперечное сужение проволоки) составляет не менее 20%, что выше пластичности фехраля, которая для марки этого сплава Х15Ю5 равняется 16%, а для марки Х23Ю5Т всего 10%. Временное сопротивление разрыву нихромовой проволоки в среднем составляет 102 кгс/мм2 (1000,3 МПа), в то время когда этот же параметр для фехраля марки Х23Ю5Т равен 78 кгс/мм2 (764.9 МПа), а для марки Х15Ю5 он и того меньше — 75 кгс/мм2 (735.5 МПа).

Твердость нихрома равняется 140-150 HB, но фехраль еще более тверд, а потому более ломок на извив: Х23Ю5Т — 200-250 HB, Х15Ю5 — 150-200 HB, ведь чем больше в сплаве хрома, тем больше его хрупкость. Этим объясняется тот факт, что нормальная навивка фехралевой проволоки возможна только при ее нагреве свыше 300°C, иначе она будет ломаться. Для навивки нихрома предварительного нагрева не требуется, даже при комнатной температуре он навивается ровно и плавно, без образования микротрещин и разрывов.

Прочность при максимальных температурах на воздухе

Фехраль (проволока Ø > 6 мм) может работать на воздухе при очень высоких температурах от 1000°C (Х15Ю5), до 1400°C (Х23Ю5Т), но в таком температурном режиме материал становится нестабильным, не выдерживает резких динамических нагрузок. Незначительные присадки редкоземельного церия (Ce) и щелочноземельного кальция (Ca) повышают срок службы фехраля до момента перегорания. Нихром (проволока Ø > 6 мм) отличается большей жаропрочностью и сохраняет стабильность своих механических параметров при температурах от 1125°C (Х15Н60-Н) до 1200°C (Х20Н80 и Х20Н80-Н). В связи с этим нихром имеет большее количество циклов включения-выключения нагревательных элементов до их перегорания.

Стойкость к окислению при рабочих температурах

Высокое содержание никеля в нихроме не способствует интенсивному окислению поверхности нагревателя. При нагреве нихром покрывается лишь тонкой защитной пленкой окиси хрома, что делает сплав менее стойким, особенно в SO2 — и SO3 — содержащих средах. Скорость окисления нихрома растет только по мере повышения давления кислорода в электропечи. Что касается фехраля, то большое количество железа и наличие алюминия в его составе обуславливает повышенную окисляемость сплава с активным образованием плотного поверхностного защитного оксидного слоя. С одной стороны он затрудняет эксплуатацию тонких проволок и лент, но с другой стороны, сплав становится еще более устойчивым в контакте с высокоглиноземистой керамикой, в серо- и углеродосодержащих средах.

Сфера применения

Основное направление применения нихрома — изготовление нагревательных элементов повышенной надежности для электропечей обжига и сушки промышленного и лабораторного назначения, для водо- и воздухонагревательных систем, для электроплит, нитей испарителя электронных сигарет и т.д. Нихром используется для производства реостатов, высокоомных сопротивлений малой и средней мощности, для соединителей в электронике. Фехраль, в свою очередь, применяется для создания нагревателей высокотемпературного электротермического оборудования, способного осуществлять нагрев до 1400°C, в том числе для работающих в высокоглиноземной керамике и серосодержащей среде.

Форма производства (полуфабрикаты)

Нихром и фехраль выпускаются в соответствии с ГОСТом на данный тип продукции, главным образом в форме холоднотянутой нити на катушках от 0,012 до 0,09 мм и проволоки в бухтах диаметром от 0,1 до 10 мм. Наряду с этим производятся полуфабрикаты в виде кругов, плющеной и холоднокатаной ленты, горячекатаного прутка мерной и немерной длины.

Стоимость

На современном рынке фехраль дешевле нихрома как минимум в 3-5 раз из расчета цены за килограмм полуфабриката. Это объясняется тем, что стоимость никеля, который является базовым элементом нихрома, на порядок превосходит стоимость железа — основу фехраля. Между тем, делая ставку на более дешевый сплав, многие не учитывают условия его работы в комплексе: максимальную температуру нагревательного элемента, время беспрерывной работы, количество включений-выключений и т.п. В результате, купленный в целях экономии дешевый нагреватель быстро изнашивается, его приходится многократно менять, а, в конце концов, суммарные издержки превосходят стоимость дорогостоящего изделия. Специалисты рекомендуют при выборе сплава, в первую очередь, ориентироваться не на цену, а на его физические и химические характеристики, максимально отвечающие тем или иным задачам. Это позволит оптимизировать выбор материала нагревателя и получить не сиюминутную, а настоящую выгоду в процессе его эксплуатации.

Выбор оптимального нагревателя

Цель статьи. Рассмотреть особенности, достоинства и недостатки металлических электронагревателей из сплавов с высоким омическим сопротивлением для промышленных электропечей. В статье рассматриваются варианты применения различных сплавов для металлических нагревателей: достоинство и недостатки, а также какая форма металлического нагревателя самая эффективная.

Данная статья поможет потенциальным заказчикам электропечей определить оптимальный сплав и форму нагревателей для решения своих термических задач.

В данной статье не рассматриваются специфические и специальные нагреватели, в вариантах применения которых нет альтернатив. Например, закрытые электронагреватели (ТЭНы), карбидкремниевые нагреватели или иные нагреватели для решения узких задач.

Выбор материала металлического нагревателя

Одним из наиболее значимых элементов в электропечи являются непосредственно источники выделения тепла, это электрические нагреватели. Нагреватель является наиболее важным элементом печи, его надежность напрямую влияет на работоспособность конструкции в целом. Материалы электронагревателей должны обладать высокой жаростойкостью, не менять характеристики со временем, иметь высокое удельное сопротивление. Лучше всего для изготовления нагревателей для печей с нагревом в диапазонах 400-1300°С подходят прецизионные сплавы: никель хромовые сплавы, железохромоалюминиевые сплавы, никельхромоалюминиевые сплавы. Все эти сплавы имеют высокое электрическое сопротивление. Химический состав механические свойства и остальную информацию о характеристиках сплавов сопротивления можно уточнить в «ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные».

Жаростойкость и жаропрочность

Нагреватели из проволоки, прежде всего, должны иметь высокую жаростойкость (способность сплава не менять своих при высоких температурах), а также не менять свою геометрию. В зависимости от рабочей температуры, в печах рекомендуется применять различные материалы. В случае рабочей температуры до 1000°С, можно применять любые сплавы. В случае нагрева на более высокие температуры, применяют, преимущественно, фехраль. На практике, как правило, чем выше допустимая температура применения сплава, тем дороже материал.

Таблица 1. Рекомендуемые марки сплавов для применения на необходимые температуры

Сопротивление нагревателя

Нагреватель должен обладать высоким электрическим сопротивлением. Чем выше значение сопротивления проводника, тем больше сплав может сопротивляться прохождению тока и, тем меньшей длины его необходимо что бы нагреться на одинаковую температуру. Чем больше сечение проводника тем больший ток способен проводить материал до достижения необходимого нагрева. На практике, материалы с очень высоким электрическим сопротивлением применяют двух типов: железохромоалюминиевые и никель-хромовые сплавы. Если в печи необходимо разместить максимально возможную мощность при остальных равных условиях, тогда выбирают фехраль.

Таблица 2. Электрическое сопротивление в зависимости от марки сплава

Технические характеристики

Материалы должны иметь хорошую пластичность, свариваемость, так как из них изготавливаются: проволоки, ленты, сложной формы нагревательные элементы. В момент навивки спиралей или гибки зигзагов материал необходимо подогревать в диапазоне 400-600°С для минимизации поверхностных микротрещин. Сплавы сопротивления не значительно изменяют свои физические свойства.

Марки сплавов рекомендуемые для изготовления нагревателей

Таблица 3. Живучесть некоторых марок сплавов спиральных проволочных нагревателей. Шаг нагревателей составлял два диаметра.

Все эти сплавы обладают теми характеристиками, о которых писалось выше. Например, высокая жаростойкость обеспечивается благодаря образовывавшейся пленке на поверхности из окиси хрома.

Таблица 4. Достоинства и недостатки инихромов

Таблица 5 Достоинства и недостатки фехралей.

Существуют материалы сочетающие свойства нихромов и фехралей, например сплав Х27Н70ЮЗ и Х15Н60ЮЗ. Основой для этих сплавов являются нихром, жаростойкость которого повысили добавлением алюминия. Железохромоникелевые сплавы содержат 3% алюминия. Этот элемент повышает жаростойкость материала. Железохромоникелевые сплавы не хрупкие, прочны и превосходно обрабатываются. Рабочая температура может составлять 1200 °С.

Нагреватели из тугоплавких металлов и материалов

Нагреватели из тугоплавких металлов и неметаллов Нагреватели на высокие температуры изготавливают из тугоплавких металлов, или из специфических материалов: уголь, дисилицид молибдена, графит, карборунд). Дисилицид молибдена и карборунд устанавливают на высокотемпературные печи. Графитовые и угольные нагреватели применяют в печах с защитной атмосферой.

В качестве тугоплавких металлов применяют тантал, молибден, ниобий, вольфрам. Нагреватели из молибдена устанавливают в вакууме до 1600°С или в защитной атмосфере до температуры 2200°С. Ограничения по молибдену связаны с испарением в вакууме при температуре 1700 °С и выше. Нагреватели из вольфрама способны работать при тем. до 3000 °С. Весьма редко для производства нагревателей используют ниобий и тантал.

Выбор нагревателя оптимальной формы

Срок эксплуатации нагревателя зависит от факторов его окисления и угара, которые напрямую завися от его температуры. Чем выше удельная мощность тем быстрее поверхность нагревателя окислится и прогорит. При проектировании электропечей конструктивно задаются удельной мощностью в пределах 3-6 Вт на см2 поверхности нагревателя.

Оптимальным, с точки зрения эксплуатационного расхода материала, являются следующие соотношения.

Рекомендуемые соотношения диаметра (ширины) и шага нагревателя.

Если предположить что некий идеальный нагреватель имеет форму в виде двух сплошных бесконечных прямых, тепловые потери которого равны нулю, теплоизоляция на него не влияет, то его допустимую мощность можно выразить как Wид. Нагреватель, установленный в печи, будет иметь ряд ограничений и отличаться от идеального (Wид) на величину поправочных (ограничивающих) коэффициентов, которые напрямую влияют на его жизнестойкость и зависят от формы и размещения.

Для определения наиболее приближенной формы и варианта размещения (крепления) нагревателя рассчитаем различные показатели.

Где: W — реальный нагреватель, Wид: — идеальный нагреватель. (на который не влияют ограничения конструкции печи). αэф- коэффициент эффективности излучения нагревателя (способность излучать, направлять тепло). αс — коэффициент, учитывающий величину приведенного излучения нагреваемого изделия. αр — коэффициент учитывающий влияние размеров садки. В нашем сравнении αс и αр одинаковые для обоих нагревателей, поэтому из расчетов их исключаем. αэф- коэффициент эффективности излучения нагревателя (способность излучать, направлять тепло).

Таблица 7. Коэффициент излучения нагревателя αэф.

Графики значения коэффициента шага нагревателя αг для различных вариантов нагревателей.

Коэффициент αг определим для минимально допустимого межвиткового расстояния (рекомендуемого в табл. 7) по соответствующему графику.

Таблица 8 Значение коэффициента αг для минимально рекомендуемого соотношения

Вариант проволочной спирали на полочке не рассматриваем из за самого низкого коэффициента излучения и соответственно редко применяемой схемы размещения нагревателя.

Если в качестве примера возьмем за образец допустимую удельную мощность идеального нагревателя с величиной, Wид=10Вт/см2. По формуле (1) рассчитаем допустимую удельную мощность различных схем нагревателей.

Таблица 9 Расчет допустимой удельной мощности

Удельную допустимую мощность нагревателя, в виде проволочного зигзага, можно устанавливать практически в два раза больше чем для вариантов нагревателей в виде спирали или ленточного зигзага.

ВЫВОД

Наиболее приближенной формой нагревателя к максимально допустимому по удельной мощности нагревателя является проволочный зигзаг. Самым эффективным материалом для нагревателей, в диапазоне температур до 1050°С, являются сплав нихром и фехраль в равных значениях, для температур выше 1050°С фехраль являются более предпочтительными.

Источник