ПЕЧИ ДЛЯ ОБЖИГА
Сформованные заготовки помещают в капсели на подсыпку, которая не реагирует с компонентами заготовки. Капсели, поставив друг на друга, загружают в печь. Температуру в печи обычно определяют и регулируют с помощью платино-платинородиевой термопары, помещенной в определенном месте печи. Для нагревания можно использовать электричество, мазут, газ, уголь. Однако проще иметь дело с электрической печью. При массовом производстве обжиг проводят в туннельных печах.
Для изготовления нагревательных элементов в электрических печах применяют металлические материалы: нихром, кантал, платину, вольфрам и неметаллические материалы — карбид кремния и графит.
Нихром представляет собой сплав 80% никеля и 20% хрома, имеет высокую нагрево- и коррозионную стойкость, вследствие чего нихромовая проволока широко применяется для электронагрева. Максимальная рабочая температура этого сплава всего 1100°С, и поэтому он не пригоден для обжига керамики.
Рис. 2-6-1. Схема монтажа неметаллического нагревательного элемента (из карбида кремния).
1— ленточный вывод; 2 — клемма; 3 — нагревательный элемент из SiC; 4 — камера печи; 5 — асбест; 5 — скоба; 7 — нагревательный элемент; 8 — ленточный вывод; 9 — стальной лист; 10 - теплоизоляционный кирпич; 11— огнеупорный теплоизоляционный кирпич; 12 — огнеупорный кирпич.
Однако печи с нихромовыми нагревателями широко используются для вжигания серебряных электродов керамических конденсаторов, так как этот процесс происходит при температуре 700—800°С (см. подпараграф 7-3-2). Кантал — сплав, состоящий из 63% железа, 30% хрома, 5% алюминия и 2% кобальта, может быть использован до 1200°С. Платиновая проволока, несмотря на высокую стоимость, применяется в качестве нагревательного элемента для получения высоких температур — до 1500°С. Вольфрам (W) —наиболее тугоплавкий металл (температура плавления 3382°С), однако при нагревании на воздухе он окисляется и поэтому применяется в нагревательных элементах вакуумных и водородных печей.
В электропечах для обжига титаната бария и ферритов не применяют описанные выше резистивные материалы из металлов и сплавов, но широко используют неметаллические нагревательные элементы из карбида кремния (SiC) —обычно в форме стержней (рис. 2-6-1). Для их изготовления пластифицированный порошок карбида кремния формуют в виде стержня и обжигают, пропуская через него электрический ток. Благодаря высокой нагревостойкости карбид кремния широко используют в электронагревательных элементах, работающих на воздухе до температуры примерно 1500°С.
В отличие от металлических у нагревательных элементов из карбида кремния зависимость сопротивления от электрического напряжения и температуры значительно больше; это приводит к тому, что с повышением температуры необходимо регулировать; электрическое напряжение, а для этого необходим трансформатор В Японии фирма «Токай конэцу коге» выпускает нагревательные элементы из карбида кремния под маркой «Эрэма» и «Силиконит», а фирма «Конэцу когё» - под маркой «Силиконит» .
Рис. 2-6-2. Конусы Зегера.
В вакууме и атмосфере инертных газов в качестве нагревательных используют элементы из графита, максимальная рабочая температурь которых 2000°С. На воздухе получение температуры выше 1500° в обычных электропечах невозможно. Поэтому, например, для обжига глиноземистой керамики применяют мазутные печи. Недавно фирма «Ниппон гайси» («Японские изоляторы») изготовила опытную печь ΖΛΤ со сверхвысокотемпературными нагревательными элементами, где можно получать температуры выше 1800°С. Однако до практического применения таких печей пока далеко.
Таблица 2-6-1
Номера конусов Зегера и температуры размягчения
Примечание. SK26—SK29—огнеупорные материалы низкого класса. SK31— SK33—обычные огнеупорные материал, SK34—SK37—огнеупорные материалы высокого класса. SK38— SK42 —огнеупорные материалы сверхвысокого класса.
Огнеупоры для электропечей. В керамической промышленности для контроля температуры и определения огнеупорности применяют конусы Зегера. Их устанавливают так, как показано на рис. 2-6-2,а. Когда при нагревании достигается температура размягчения, конусы падают, как это изображено на рис. 2-6-2,б и в. Используя это свойство и определяют температуру.
Первоначально Зегер изготовлял трехгранные конусы с номерами от SК1 до SK36. Характеристики выпускаемых в настоящее время модернизированных конусов представлены в табл. 2-6-1. В стандартах на огнеупорный кирпич и огнеупорные материалы указывают номер конуса Зегера, характеризующий их огнеупорность. На рис. 2-6-2 показано состояние конусов SK7, SK8 и SK.9 при их одновременном нагревании. Температуру, принимаемую за огнеупорность, определяют по состоянию, в котором находится конус SK8.
Существуют высокоглиноземистые, шамотные, карборундовые огнеупоры, из инфузорной земли и др. В табл. 2-6-2 приведены марки и свойства некоторых огнеупорных материалов, выпускаемых фирмами Японии *. Инфузорная земля — это кремнеземистые остатки микроорганизмов, добываемые в виде мягких землистых пород. Например, в Ното (префектура Исикава) добывают инфузорную землю, содержащую 77,2% SiО2 и 14%А12О3+Ре2О3.
* Марки отечественных огнеупоров см., например, в справочнике [101].
Если инфузорную землю в виде порошка смешать с древесными опилками или другими горючими материалами и обжечь, то получится теплоизоляционный материал, который легко режется пилой, что очень удобно.
