一種大型復合輻射式加熱棒的制作方法

本實用新型涉及一種大型復合輻射式加熱棒。

背景技術：

加熱爐是電子、冶金、陶瓷、磁性材料等高溫燒結領域的重要生產設備，加熱棒作為加熱爐的發熱元件，掛置在加熱爐內側壁，通電后發熱產生熱能，熱能通過熱輻射傳遞給加熱爐內空氣，對爐內材料進行加熱，因此加熱棒的性能對加熱爐的加熱效率起著至關重要的影響。目前應用最為廣泛的兩種加熱棒為硅碳棒和硅鉬棒，這兩種加熱棒壽命較短，如硅鉬棒依靠外表在高溫下形成氧化物保護膜以保護表面不受侵蝕，離開氧化氣氛壽命會縮短，而硅碳棒相反，有氧會被奪取碳，逐漸被侵蝕，最終導致報廢無法工作。另一方面，這兩種加熱棒在高溫下抗拉強度不高，脆性較大，在溫度脆弱區損壞率較高，加之自重原因，導致加熱棒的長度受限，不能做的太長。而加熱棒的長度受限使加熱爐內熱輻射距離很短，為了保證加熱爐內各處溫度達到要求，就不得不減小加熱爐內空間尺寸，使產品的大批量生產受限。雖然目前也出現了少量的大型輻射式加熱爐，一般只限于直徑小，不超過2.5米，造價卻很高，增大了大型產品的生產成本。

技術實現要素：

本實用新型為了彌補現有技術的不足，提供了一種設計合理、加熱輻射范圍大、使用壽命長、提高生產效率的大型復合輻射式加熱棒，解決了現有技術中存在的問題。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種大型復合輻射式加熱棒，包括一絕緣材質的固定套管，沿固定套管的軸線方向在固定套管的管壁上均勻貫穿設有若干個安裝柱孔，所述安裝柱孔呈圓環狀排布于固定套管側壁上，在每個安裝柱孔內均插設有一加熱棒，所述加熱棒包括一由若干根棒體單元連接而成的加熱段以及焊接在加熱段兩端端部的兩個導電冷端，緊鄰每個安裝柱孔的固定套管外側壁均開設有若干個與安裝柱孔相連通的固定孔，在固定孔內以及正對固定孔的安裝柱孔內填充有陶瓷固結劑。

所述加熱棒的兩端分別伸出固定套管的端部10cm，所述導電冷端的長度為5.8m。

相鄰兩加熱棒的中心距為加熱棒直徑的4倍。

所述固定套管的長度為6m、外徑為40cm、壁厚為12mm，所述加熱棒的直徑為9mm，相鄰兩加熱棒中心間距為36mm。

每根棒體單元的長度為1.8-2m，與同一安裝柱孔相連通的相鄰兩固定孔之間的距離為1.8-2m。

相鄰兩棒體單元之間的連接方式為對焊焊接。

所述固定套管為莫來石材質。

所述陶瓷固結劑為莫來石陶瓷，由以下重量比的原料燒結而成：Si粉5％、Fe₂O₃75％和Al粉20％。

所述棒體單元為硅鉬棒。

本實用新型的有益效果是：該大型復合輻射式加熱棒，結構合理，將多根焊接在一起的加熱棒裝配在固定套管內，增加了加熱棒向爐膛內輻射熱量的輻射面積和長度，外層固定套管作為保護層，抗拉抗折強度高，加熱棒的損壞率大大降低，使加熱棒可以任意布置在加熱爐內，加熱棒的有效長度可達到6米，增加電爐的加熱容積，方便加工許多大型產品，顯著提高生產效率，擴大生產規模。固定套管電絕緣，通過合理布置加熱棒的數量，在加熱棒通電情況下，避免固定套管擊穿；而且固定套管絕緣、抗熱振、高溫惰性、高溫強度優異，惰性強，很難與氣體發生反應，可以適應多種加熱爐氣氛要求。陶瓷固結劑對加熱棒形成多點懸掛支撐的受力點，防止加熱棒受熱后因自重產生彎曲或者拉長而影響使用。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為圖1中固定套管的俯視結構示意圖；

圖3為圖1中加熱棒的放大結構示意圖。

圖中，1、固定套管，2、安裝柱孔，3、加熱段，4、導電冷端，5、固定孔。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式，并結合其附圖，對本實用新型進行詳細闡述。

如圖1-圖3中所示，該實施例大型復合輻射式加熱棒，包括一絕緣材質的固定套管1，沿固定套管1的軸線方向在固定套管1的管壁上均勻貫穿設有若干個安裝柱孔2，所述安裝柱孔2呈圓環狀排布于固定套管1側壁上，在每個安裝柱孔2內均插設有一加熱棒，所述加熱棒包括一由若干根棒體單元連接而成的加熱段3以及焊接在加熱段3兩端端部的兩個導電冷端4，緊鄰每個安裝柱孔2的固定套管1外側壁均開設有若干個與安裝柱孔2相連通的固定孔5，在固定孔內5以及正對固定孔5的安裝柱孔2內填充有陶瓷固結劑。

所述加熱棒的兩端分別伸出固定套管1的端部10cm，所述導電冷端4的長度為5.8m。

相鄰兩加熱棒的中心距為加熱棒直徑的4倍。

所述固定套管1的長度為6m、外徑為40cm、壁厚為12mm，所述加熱棒的直徑為9mm，相鄰兩加熱棒中心間距為36mm。

每根棒體單元的長度為1.8-2m，與同一安裝柱孔相連通的相鄰兩固定孔5之間的距離為1.8-2m。

相鄰兩棒體單元之間的連接方式為對焊焊接。

所述固定套管1為莫來石材質。

所述陶瓷固結劑由以下重量比的原料燒結而成：Si粉5％、Fe₂O₃75％和Al粉20％。

所述棒體單元為硅鉬棒。

該實施例大型復合輻射式加熱棒，結構合理，將多根焊接在一起的加熱棒裝配在固定套管內，增加了加熱棒向爐膛內輻射熱量的輻射面積和長度，外層固定套管作為保護層，抗拉抗折強度高，加熱棒的損壞率大大降低，使加熱棒可以任意布置在加熱爐內，增加電爐的加熱容積，方便加工許多大型產品，顯著提高生產效率，擴大生產規模。固定套管電絕緣，通過合理布置加熱棒的數量，在加熱棒通電情況下，避免固定套管擊穿；而且固定套管絕緣、抗熱振、高溫惰性、高溫強度優異，惰性強，很難與氣體發生反應，可以適應多種加熱爐氣氛要求。陶瓷固結劑對加熱棒形成多點懸掛支撐的受力點，防止加熱棒受熱后因自重產生彎曲或者拉長而影響使用。

上述大型復合輻射式加熱棒的制備方法，采用如下步驟：

(1)混合固定套管原料：

(1-1)配料：

固定套管的原料組成為合成莫來石耐火材料，可以從市面上直接購買或者自行配制；自行配制時，原料組成及百分比為：粒徑＜1mm的莫來石熟料顆粒50％、粒徑＜0.074mm的莫來石熟料粉35％、粒徑＜0.043mm的三氧化二鋁細粉10％、購于王村鎮正泰粘土礦的高純粘土粉5％；以及占莫來石熟料顆粒、莫來石熟料粉、三氧化二鋁細粉和高純粘土粉質量和3％的粘結劑，所述粘結劑為亞硫酸紙漿、聚合氯化鋁溶液或多聚磷酸鹽溶液；

(1-2)混料：

將步驟(1-1)中稱量得到的莫來石熟料顆粒、莫來石熟料粉、三氧化二鋁細粉和高純粘土粉置于混料機干混3-5min，得混料；向步驟(1-2)得到的混料中加入粘結劑(亞硫酸紙漿、聚合氯化鋁溶液或多聚磷酸鹽溶液)，混碾3-5min，得泥料；

(2)在固定套管模具中預埋PVC細管：

在固定套管模具中均勻預埋直徑為9mm的PVC細管，PVC細管在固定套管模具中間呈圓環狀均勻分布，相鄰兩PVC細管中心距為40-50mm；

(3)固定套管成型：

將步驟(1-2)得到的泥料填入步驟(2)預埋PVC細管的固定套管模具中，邊填入邊采用人工細桿震搗，使固定套管模具內泥料均勻致密，制成固定套管成型坯料；

(4)烘干固定套管：

將步驟(3)得到的固定套管成型坯料風干，或者置于烘干爐中，從室溫起以5℃/h的升溫速度升至120℃，烘干后得到固定套管管坯；

(5)燒制固定套管：

將步驟(4)得到的固定套管管坯在工業爐窯內燒制，從室溫起以5℃/h的升溫速度升至600℃，保溫8小時；然后以10℃/h的升溫速度升至800℃，保溫6小時；再以100℃/h的升溫速度升至1400℃，然后自然冷卻至室溫出窯，得固定套管；在100℃前脫除管坯中的自由水，在600℃左右脫除管坯中的結合水，800℃左右脫除管坯中的化合水；

(6)處理棒體單元界面：

購買長度為1.8-2m的硅鉬棒棒體單元，打磨使棒體單元的界面平整后，使兩棒體單元界面抵接以充分接觸；

(7)焊接棒體單元：

將兩根棒體單元的外端固定在對焊機上，在兩根棒體單元的外端施加5MPa左右壓力，向棒體單元通入1000A電流使棒體單元快速升溫，棒體單元焊口界面溫度達到2000°時，便焊接在一起，然后通過水冷使連接處快速降至室溫；以此類推，將3-4根棒體單元焊接，得加熱段；

(8)將加熱段固定在固定套管：

將步驟(7)得到的加熱段插入安裝柱孔內，并使加熱段的兩端伸出固定套管10-20cm，然后在固定套管上的每個固定孔內填入陶瓷固結劑，使用鎂條點燃陶瓷固結劑，陶瓷固結劑燒結后即可將加熱段固定在安裝柱孔內；所述陶瓷固結劑的原料組成及重量比例為：5％的Si粉、75％的Fe₂O₃、20％的Al粉；

(9)焊接冷端：

在加熱段的兩端分別焊接一冷端，即得大型復合輻射式加熱棒。

使用時，將固定套管的底端通過耐火磚支撐在爐體內，在冷端連接導線，通電即可使用該大型復合輻射式加熱棒對爐體加熱。

本實用新型未詳述之處，均為本技術領域技術人員的公知技術。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。