utilaje electrotermice industriale

13
Electrotermia cuprinde totalitatea procedeelor care folosesc energia electrică pentru obţinerea temperaturii necesare unei anumite operaţii tehnologice sau metalurgice. Folosirea căldurii obţinute prin transformarea energiei electrice prezintă o serie de avantaje în comparaţie cu alte surse de căldură, printre care: - căldura se obţine chiar la locul de consum, iar pierderile de căldură sunt mici; - materialele care se încălzesc nu au contact cu gazele care apar in cazul folosini combustibililor; - încălzirea se face într-un spaţiu redus, deci ea se realizează intens şi rapid; - condiţiile de muncă sunt ideale: mediu curat, radiaţii termice Iimitate, etc.; - procesul de încălzire, respectiv regimul de funcţionare al instalaţiilor se poate dirija precis, se poate controla permanent şi se poate automatiza complet; - spaţiul de încălzire poate fi închis ermetic pentru cazul când este necesar să se facă vid, sau să se introducă gaze nobile sau reducătoare, etc.; Avantajele prezentate au dus la extinderea domeniilor de utilizare a electrotermiei în special la procesele metalurgice de elaborare a metalelor şi aliajelor acestora, de tratamente termice şi termochimice, de prelucrare prin deformare la cald, etc. precum şi la procese din chimia industrială sau alte domenii ale tehnicii. Dacă ne referim la utilizarea cuptoarelor electrice pentru elaborarea de metale si aliaje feroase sau neferoase se pot scoate in evidenţă o serie de avantaje atât de exploatare a acestor instalaţii cât şi de calitatea metaIului elaborat. Astfel: • Avantaje de exploatare: - pot da un debit continuu de metal şi se pot pune în funcţiune foarte rapid; - se poate şti anticipat care este energia necesară obţinerii unei anumite temperaturi, pentru o anumită cantitate de metal. Avantaje de calitate: - se pot obţine aliaje intr-o gamă foarte largă de compozţii; - o compoziţie stabilită iniţial se poate realiza în cuptor cu precizie; - se pot realiza procese de rafinare a metalelor (de exemplu defosforarea si desulfurarea aliajelor feroase) la un grad înalt de calitate; - aliaje topite înl cuptoarele cu inducţie au o compoziţie omogenă datorită amestecării continue şi indicata pentru fonte, oţeluri, etc.; • se pot realiza supraâncălzirile ceruta de diferitele procedee de turnare a aliajelor. Oţelurile elaborate în cuptoarele electrice sunt superioare celor din

Upload: crispy-bnd

Post on 24-Jun-2015

247 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: utilaje electrotermice industriale

Electrotermia cuprinde totalitatea procedeelor care folosesc energia electrică pentru obţinerea temperaturii necesare unei anumite operaţii tehnologice sau metalurgice.

Folosirea căldurii obţinute prin transformarea energiei electrice prezintă o serie de avantaje în comparaţie cu alte surse de căldură, printre care:

- căldura se obţine chiar la locul de consum, iar pierderile de căldură sunt mici; - materialele care se încălzesc nu au contact cu gazele care apar in cazul folosini combustibililor; - încălzirea se face într-un spaţiu redus, deci ea se realizează intens şi rapid; - condiţiile de muncă sunt ideale: mediu curat, radiaţii termice Iimitate, etc.; - procesul de încălzire, respectiv regimul de funcţionare al instalaţiilor se poate dirija precis, se

poate controla permanent şi se poate automatiza complet; - spaţiul de încălzire poate fi închis ermetic pentru cazul când este necesar să se facă vid, sau să

se introducă gaze nobile sau reducătoare, etc.; Avantajele prezentate au dus la extinderea domeniilor de utilizare a electrotermiei în special la

procesele metalurgice de elaborare a metalelor şi aliajelor acestora, de tratamente termice şi termochimice, de prelucrare prin deformare la cald, etc. precum şi la procese din chimia industrială sau alte domenii ale tehnicii.

Dacă ne referim la utilizarea cuptoarelor electrice pentru elaborarea de metale si aliaje feroase sau neferoase se pot scoate in evidenţă o serie de avantaje atât de exploatare a acestor instalaţii cât şi de calitatea metaIului elaborat. Astfel:

• Avantaje de exploatare: - pot da un debit continuu de metal şi se pot pune în funcţiune foarte rapid; - se poate şti anticipat care este energia necesară obţinerii unei anumite temperaturi, pentru o

anumită cantitate de metal. Avantaje de calitate: - se pot obţine aliaje intr-o gamă foarte largă de compozţii; - o compoziţie stabilită iniţial se poate realiza în cuptor cu precizie; - se pot realiza procese de rafinare a metalelor (de exemplu defosforarea si desulfurarea aliajelor

feroase) la un grad înalt de calitate; - aliaje topite înl cuptoarele cu inducţie au o compoziţie omogenă datorită amestecării continue şi

indicata pentru fonte, oţeluri, etc.; • se pot realiza supraâncălzirile ceruta de diferitele procedee de turnare a aliajelor. Oţelurile elaborate în cuptoarele electrice sunt superioare celor din cuptoarele Martin pentru că: - dau cantităţi mici de zgură cu puţin FeO; - pierderile elementelor de aliere sunt mici; - se pot folosi pentru aliere şi elemente mai greu fuzibile (W, Mo, Ta, etc.). Când se elaborează în cuptoarele electrice, aliajele neferoase prezintă: - un consum mic de energie şi un randament termic şi electric mare; -pierderile de metal prin ardere sunt mici iar metalul topit nu conţine gaze. Unele produse, cu utilizări multilaterale în tehnică, se obţin astăzi numai prin incălzire in cuptoare

electrice, ca de exemplu: electrocorundul, carbura de siliciu, carbura de calciu, electrocimentul. etc. Rezultă câ importanţa tehnică şi economică a obţinerii metalelor şi aliajelor acestora ca şi a

diverselor produse chimice cu ajutorul electrotermiei este foarte mare. Acestea sunt şi motivele pentru care electrotermia s-a dezvoltat şi perfecţionat continuu atingând azi un stadiu superior odată cu extinderea automatizării şi informatizării.

Acţionarea şi automatizarea instalaţiilor electrotermice in scopul realizării unor procese corecte s-a putut face pe baza studierii principiilor fizice complexe ale instalaţiilor industriale de cuptoare precum şi teoriei generale a incălzirii materialelor metalice şi nemetalice.

Din prezentarea făcută rezultă că electrotermia trebuie să se ocupe şi cu procesele in care energia termică obţinută din energia electrică se poate utiliza in scopuri industriale.

Pentru aceasta sunt necesare instalaţii electrotermice adecvate proceselor tehnologice, instalaţii care cuprind sursele de alimentare, aparatajul de punere in funcţiune, de comandă, control şi reglare a diverşilor parametrii care intervin in timpul funcţionării.

Page 2: utilaje electrotermice industriale

O parte importantă a instalaţiilor electrotermice o constituie cuptorul electric unde au loc fenomene de transmiterea căldurii utile, de pierderi de căldură, etc. În funcţie de modul cum energia electrică se transformă in căldură cuptoarele au construcţii adecvate.

Sunt multe ramuri industriale unde folosirea proceselor electrotermice au determinat un progres substanţial. Astfel, În industria chimică s-au obţinut produse superioare ca: abrazive, carbura de calciu, alcoolul sintetic, acidul acetic, materiale ceramice refractare, sticla de cuarţ, acidul fosforic, etc.

În metalurgie s-au obţinut oţeluri şi aliaje speciale cu mare rezistenţă mecanică, termică, anticorozivă, care stau la baza construcţiilor moderne da turbine cu abur, cu gaze, de reactoare, instalaţii atomice, elemente de automatizare, etc.

În afara instalaţiilor electrotermice de încălzire şi topire cu cuptoare, se mai întâlnesc instalaţiile folosite în sudura electrică unde s-au obţinut progrese insemnate prin diversificarea procedeelor şi calitatea lucrărilor obţinute.

În prezent sunt construcţii metalice care se realizează numai prin sudare electrică, prin topire sau prin presiune.

Gama de materiale care se pot suda electric a crescut de la oţelurile carbon obişnuite la oţelurile aliate, metale şi aliaje neferoase tot mai variate, materiale metaloceramice, materiale plastica, piese din pulberi presate şi sinterizate.

Eficienţa economică a instaţiilor electrotermice a crescut odată cu marile constructii termoenergetice şi hidroenergetice.

În ţările cu importante surse de alimentare cu energie electrică, eIectrotermia ocupa un rol Important, ea consumând peste 30% din producţia de energie electrică.

Pe fenomenele electrotermice se bazează şi metodele neconvenţionaIe de prelucrarea materialelor, precum: prelevarea de material, sudarea sau tratarea termică. Din aceste metode o extindere industrială o au electroeroziunea, prelucrarea eletrochimică, prelucrarea ultrasonică sau cea cu fascicule dirijate laser sau electronice.

Transferul de căldură în utilajele electrotermice1. Clasificarea instalatiilor electrotermice

Sunt mai multe criterii de clasificare a instalaţiilor electrotermice folosite în industrie. Un criteriu mult întâlnit este după modul cum se transformă energia electrică în căldură. Din acest punct de vedere avem:

1.1 Încălzirea cu rezistoare Cu acţiune directă şi cu acţiune indirectă.

Cu acţiune directă - Corpu de încălzit se conectează direct la reţea, prin intermediul unui transformator coborâtor de tensiune (fig.1.1 ). Piesa de încălzit serveşte deci ca rezistor, fiind incălzită de curentul ce o străbate. Cu acţiune indirectă - Piesa se încălzeşte prin radiaţie, convecţie şi conducţie de la elementele de încălzire confecţionate din materiale rezistente Ia căldură şi cu rezistenţă electrică mare. Aceste cuptoare au mai multe variante constructive fiind destinate atât pentru

încălzire cat şi pentru topire.

1.2Încălzirea prin inducţie Cu miez de fier şi joasă frecvenţa şi fără miez de fier şi înaltă

frecvenţă. În general instalaţia este un transformator cu secundarul chiar masa

metalului. Instalatiile cu miez de fier au frecvenţa 50 Hz iar bobina primară

plasată pe un miez de fier. În jurul ei se montează secundarul care este un

Page 3: utilaje electrotermice industriale

jgheab inelar în care se pune încărcâtura formând un conductor în scurtcircuit (fig. 1.2). Fluxul variabil creat de primar în miez induce în masa metalică a secundarului curenţi mari ce vor

dezvolta prin efect Joule căldură mare şi temperaturi in jurul a 1700°C. La terminarea fiecărei şarje se Iasă în inel puţin metal topit care va forma circuitul secundar

neântrerupt pentru şarja următoare, până la inceperea topirii noii încărcături. Instalaţiile fără miez de fier au frecvenţa între 500…2000 Hz.

Sunt formate dintr-un creuzet refractar în jurul căruia se montează bobina indudoare (fig. 1.3).

Secundarul va fi format de încărcătura din creuzet care este destinată topirii. În cazul când se urmăreşte numai încălzirea în scopul tratamentelor termice sau deformărilor plastice la cald, inductorul are o construcţie astfel realizată încât să inconjoare piesa sau să intre în ea.

Curentul indudor de înaltă frecvenţă va induce în piesă curenţi turbionari care încălzesc materialul la temperaturi in jurul a 1800°C.

În general instalaţiile de încălzire prin curent de inducţie sunt destinate topirii metalelor şi aliajelor neferoase, a oţelurilor şi aliajelor speciale ca şi pentru încălzirea în vederea tratamentelor termice (călire superficială) sau pentru deformări plastice la cald.

1.3 Încălzirea cu arc electric: directă si indirectă Cuptoarele cu arc cu încălzire directă transformă energia electrică în energie termică cu ajutorul

arcului ce se formează între eledrozi şi masa de metal ce se găseşte într-o cuvă. Vatra cuvei poate fi conducătoare, sau nu, de curent electric. Instalaţiile de încălzire cu arc electric se prezintă sub formă de cuptoare. Cuptorul cu arc direct şi vatră conducătoare va realiza circuitul curentului prin: eletrod - arc -

metal - vatră - electrod (fig. 1.4). Sunt folosite numai la elaborarea oţelurilor aliate cu W, deoarece

acesta fiind mai greu ca Fe, se iasă pe vatră. Dacă vatra nu ar fi incăIzită, W s-ar topi foarte greu.

Cuptorul cu arc direct si vatră neconducătoare, nu mai are placa de Cu şi deci nici conductorul de legătură. Aceste cuptoare sa mai numesc de tip Heroult şi sunt cele mai frecvente întâlnite in industrie.

Curentul va străbate circuitul electrod - arc - zgură - metal - zgură - arc electrodul vecin. Cuptoarele de acest tip se folosesc la topirea oţelurilor. in aer sau vid.

Cuptorul indirect poate avea doi electrozi (fig. 1.5) (la afimentare în monofazat) sau trei elecIrozi (la alimentare in trifazat) aşezaţi la 120o (fig. 1.6) şi montaţi înclinaţi faţă de baia metalică.

Arcul se formează între electrozi iar încălzirea metalului şi topirea lui se face prin radiaţie.

Page 4: utilaje electrotermice industriale

Acest tip de cuptor se foloseşte pentru topirea metalelor şi aliajelor neferoase şi a fontelor speciaIe. Se amestecă prin basculare.

1.4 Încălzirea dielectrică

Se produce datorită curenţilor ce apar in corpul de încălzit prin introducerea acestuia într-un câmp electric rapid variabil.

Corpul de încălzit trebuie să fie semiconductor sau dieledric, întroducându-se între armăturile unui condensator formând astfel dielectricul acestuia (fig. 1.7).

Încălzirea de acest tip se foloseşte pentru: lipirea sticlei superioare, la uscarea lemnului, la tratamente termice pentru materiale dialectrice, etc.

1.5 Încălzirea prin câmpul unui dipol

Cu microunde (fig. 1.8). încălzirea prin acest procedeu este folosită şi in scopul sudării.

1.6 Încălzirea cu fascicul de electroni

În vid (fig. 1.9). Electronii din catod sunt acceIeraţi, capătă o mare energie cinetică şi bombardând cu ei piesa, cedează energia care se transformă în căldură, în cea mai mare parte; vidul din cameră este inaintat iar temperatura catodului este de 2300°C.

Se sudează oţelurile inoxidabile, AI, Zr, MO, Ta care sunt ferite de O2 şi gaze. Se pot si topi sau tăia.

Page 5: utilaje electrotermice industriale

2 Materiale folosite în construcţiile electrotermice În construcţia instalaţiilor electrotermice se întâlnesc materiale obişnuite dar si unele materiale

specifice ca: 2.1 Materiale refractare; 2.2 Materiale termoizolante; 2.3 Materiale pentru elemente de încălzire.

2.1 Materiale refractare 2.1.1 Caracteristici generale. Clasificare Sunt folosite pentru căptuşirea interioară a pereţilor, vetrei sau bolţii cuptoarelor. Trebuie să îndeplinească următoarele proprietăţi: • refractaritate mare (>1700°C); unele rezistă la temperatufi de peste 2000°C ce si se numesc

suprarefractare; • rezistentă la socuri mecanice; să aibă σmax=2daN/cm2; • rezistenti la socuri termice; să nu crape la treceri bruşte de la o temperatură la alta; • să aibă coeficient de dilatare mic, pentru ca variaţiile de volum să fie mici; • rezistenţa la acţiunile chimice din partea unor produse, să fie mare; • conductibilitatea termică să fie mică, pentru a avea pierdeti de căldură mici. Consumul de materiale refractare este in general mare; aceste materiale sunt folosite atât la

construcţia propriuzisă cât şi in repararea instalaţiilor termice (de exemplu, în cuptorul electric cu arc pentru oţel se consumă 50 kg/tonă oţel).

Clasificarea materialelor refractare se poate face: - după forma acestora (praf, cărămizi, profile); - după compoziţia chimică (acide, semiacide, bazice, neutre); este cea mai folosită clasificare. Câteva materiale refractare se dau in tabelul 1.1.

Denumirea materialului

Greutatea specifică [daN/cm3]

Rezistenţa maximă la compres. [daN/cm2]

Conductibilitateatermică

[kcal/m grad h ]

Gradul de refractaritate

[°C]

Temp. max. de utilizare

Şamotă 1,9 100 0,65+0,5*10-3Φmed 1730 1400

Dinas 1,9 100 0,9+0,6*10-3 Φmed 1700 1650

Magnezit 2,6 400 6,5-37*10-3 Φmed 1900 1700

Cromomagnezit 2,8 400 1,84-0,32*10-3 Φmed 1900 1600

Carborund 2,3 250 15 1900 1400

Corund 2,6 900 2,2..2,5 1900 1550

2.1.2 Materialele acide sau silicioase conţin peste 93% Si02 iar în rest Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, în procente mai mici, au refractaritatea de 1750°C şi sunt scumpe. Este frecvent folosită cărămida de silită (dynasul).

2.1.3 Materialele semiacide sau argiloase conţin 60..80% Si02 şi 25..35% Al2O3 în rest Fe2O3

MgO, CaO, au refractaritatea de 1670°C ce şi sunt mai ieftine. În funcţie de procentul de AI2O3 cărămizile semiacide au mai multe varietăţi silico-argiloase,

şamota, aluminoase, superaluminoase. Cea mai utilizată este şamota, cu 60% SiO2 şi 40% AI2O3 aceasta având trei clase de

temperatură: A -1730°C; B -1670°C; C -1580 °C. 2.1.4 Materiale bazice. Conţin procente mari de MgO şi Ca şi se prezintă în trei varietăţi de

cărămizi: magnezitice, cromomagnezitice, dolomitice. Magnezitice. Au 90% MgO, in rest SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO.

Page 6: utilaje electrotermice industriale

Refractaritatea lor este de 2000 °C. Nu au rezistenţă la socuri termice, de aceea se amestecă cu crom.

Crommagnezitice. Conţin 68% MgO, 30% Cr2O3 restul Fe2O3, şi au refractaritatea de 2000°C. Dolomitice. Conţin 60% CaO, 30% MgO, restul Al2O3, SiO2 Fe2O3, având refractaritatea de

1950°C.

2.1.5 Materiale neutre. Au două varietăţi: cromitice si cu carbon. Cromitice. Conţin 85% cromit (Cr2O3FeO) şi 9% MgO; restul Fe2O3, Al2O3 CaO şi au

refractaritatea de 2000°C. Cele cu conţinut de C - nu sunt atacate de acizi şi baze conţinând 9O%C şi o refractaritate de

2000°C. Din ele se fac electrozii cuptoarelor electrice cu arc precum şi creuzete.

2.2 Materiale pentru electrozii cuptoarelor cu arc Sunt folosite materiale cu caracter chimic neutru, deci pe bază de cărbune. Trebuie să

îndeplinească următoarele condiţii: - să aibă o bună conducţie electrică pentru a nu avea pierderi prin efect Joule-Lenz mari; - conducţia termică trebuie să fie mică pentru a micşora pierderile de căldură; -să aibă refractaritate mare, peste 2000°C; - să poată fi prelucrate uşor in diferite forme; - preţul de cost să fie cât mai redus. Se folosesc electrozi de cărbune realizaţi prin amestec de praf de antracit, mangal, cocs

împreună cu un liant cum este smoala. Se obţine o pastă care se presează in forme şi se sinterizează la peste 1000°C. Electrozii din grafit au aceeaşi compoziţie dar sinterizarea se face la peste 2500°C când se

realizează grafitarea.

2.3 Materiale termoizolante Trebuie să aibă următoarele proprietăţi: refractaritate mare şi conductibilitate termică redusă. În general se prezintă ca produse uşoare sau piese spongioase. Cele mai folosite sunt: vata de zgură, vata de sticlă (minerală), sticla spongioasă, vermiculita,

zonolitul, azbestul, cu diverse combinaţii. Câteva materiale tennoizolante se dau in tabelul 1.5.

Denumirea materialului

Greutatea specifică [daN/cm3]

Rezistenţa maximă la compres. [daN/cm2]

Conductibilitateatermică

[kcal/m grad h ]

Gradul de refractaritate

[°C]

Temp. max. de utilizare

Vată minerală 0,2..0,3 - 0,06+0,135*10-3Φmed - 700

Diatomită 0,7 10 0,14+0,27*10-3Φmed - 900

Vermiculită 0,15 - 0,62+0,22*10-3Φmed - 1100

Aybest 0,9..0,10 2,3 0,2+0,22*10-3Φmed - 500

Diatomita - este o rocă sedimentară provenită din alge mici monocelulare (diatomee) cu cochilii de siliciu. Chimic este un SiO2 pur. Se prezintă ca praf cu . Este ieftin şi izolează bine termic pereţii cuptoarelor electrice. Cu lianţi, praful se face cărămizi. Refractaritate 1000°C . Are şi o varietate, tripolul, mai slabă ca izolant termic decât diatomita.

Vata de zgură se obţine de la furnal ca produs primar care se retopeşte şi se trimite prin improşcare într-o cameră specială cu aer comprimat sau cu abur. Are = 0,3 daN/dm3 şi refractritatea de 800°C.

Amestecată cu argilă refractară şi azbest, dă plăcile termoizolante cu o refractaritate de 500°C. Sticla spongioasă este o sticlă topită din care se elimină gazele, de aceea prezintă o structură

Page 7: utilaje electrotermice industriale

poroasă şi o rezistenţă mecanică mare, având refractaritatea de700°C. Vermiculita se obţine din unele sorturi de mică. Este uşoară,spongioasă şi are refractariatea de

700°C. Zonolitul este un amestec de argilă refractară cu azbest. Refractaritatea sa este de 1100°C,

folosindu-se sub formă de cărămizi, blocuri sau plăci care mai conţin şi sticlă lichidă. Azbestul este un mineral fibros cu mare puritate. Se foloseste ca umplutură sau ca armătură la

alte materiale termoizolante deoarece fibra sa are o mare rezistenţă mecanică. Apare sub formă de garnituri, plăci, şnururi (care au şi fire de bumbac).Prezintă muite varietăţi de produse: azbozurită,novoazbozurită, azbomică. azbozonoIită. azbotermită, etc.

2.4 Materiale pentru elemente de incălzire 2.4.1. Caracteristici generale. ClasificareSunt folosite in cuptoarele cu rezistoare şi in alte construcţii eIectrotermice. Trebuie să

indeplinească următoarele condiţii:- să fie stabile şi rezistente la temperaturi înalte; - sa aibă rezistivitate mare pentru ca şi secţiunea să fie mare; - variaţia rezistenţei cu temperatura si fie mică; Se clasifică în metalice şi nemetalice.

2.4.2 Materiale rezistive metaliceCele mai frecvent folosite aliaje sunt date în tabelul 1.6:

Materialul Densitatea Rezistivitatea Coeficientul de variatie al

rezistivitatii cu temperatura

x10-3

Temperatura de topire [°C]

Temperatura maxima de lucru[°C]

Cromnichel triplu 8,3 1,1 0,1 1400 1500Oţel 7,84 0,92 0,38 1480 900

Fecral 7,2 1,26 0,15 1450 900Molibden 10,2 0,052 5,1 2625 2000

Tantal 16,6 0,15 4,0 3000 2500Wolfram 19,34 0,05 4,3 3400 2800

Carborund 2,3 800..1900 variabila - 1500Grafit 1,6 8..13 variabila - 2000

Carbon 1,6 40..80 variabila - 2000

Cr-Ni. Foarte mult folosit, având 20%Cr, 78%N, 2%Ti şi refractaritatea 1200°C. Dacă % de Ni creşte, va creşte şi refractaritatea. Alte aliaje:

Cr15Ni60Fe25; Cr20Ni80; Cr20Ni77Ti3. De asemenea oţelurile: Cr25Ni20C2; Cr13Ni18. Cr-AI La aceste aliaje se mai adaugă uneori maxim 3% Ti pentru a mări rezistenţa mecanică.

Refractaritatea 1200°C. Aliajele folosite: Cr2AI5; Cr21AI5. Cr-Ni-MnSi (Nicrothal). Au temperatura de utilizare de maxim 1100°C. Fe-Cr-AI (FecraI). Conţin 13% Cr, 4% AI, restul Fe. Refractaritate 800°C. Toate aliajele cu AI

sunt inferioare celor cu Ni însă sunt mai ieftine.

2.4.3 Materiale rezistive nemetalice

Page 8: utilaje electrotermice industriale

SiC (carbura de siliciu). Se prezintă sub formă de bare cu Φ=6..30mm şi lungimi diferite; au refractaritate mare: 1500°C (se mai numesc silite). Rezistivitatea acestora variază cu temperatura.

Silitele permit încălzirea până la 1400°C, deci mai mari ca la cele metalice. Scăderea rezistivităţii cu temperatura apare până la aproape 700°C după care creşte lent. Cu

timpul se produce îmbătrânirea silitelor care duce la scăderea curentului deci şi a puterii specifice de încălzire. Evitarea imbătrânirii rapide (formarea SiO2), protecţia silitelor faţă de oxigenul din aer se face prin glazurare.

Variante ale silitelor sunt Crusilitele şi Crystolon-ele care prezintă modificări constructive. Materialele din Kanthal-Super (MoSiO2) au în compoziţie Disilidu de molibden. Cu adaosuri

metalice şi ceramice, Silidura de molibden este produsă de Uzinele Kanthal din Suedia. Temperatura maximă de utilizare ajunge la 1700..1800°C, iar domeniul economic este de la

1200°C în sus. Rezistenţa electrică a acestor materiale creşte rapid cu temperatura, lucru favorabil pentru că

puterea absorbită este mare la temperaturi scăzute şi scade la temperaturi mari. Permit ca atmosfera de lucru să fie oxidantă.

Pentru că la temperaturi joase fragilitatea este foarte mare, trebuie lucrat permanent la temperaturi ridicate.

Un produs similar cu Kanthal-Super este Mosilitul, fabricat de firma Cesemid. În cuptoarele cu temperaturi foarte înalte (2500..2800°C) se folosesc metale pure fuzibile: Mo, Ta,

Ni, W, Zr. Trebuie însă ferite de aer prin vidare sau gaze protectoare.

2.5 MaterIale pentru măsurarea temperaturiiPentru construcţia mijloacelor de măsurare a temperaturii în instalaţiile electrotermice, se folosesc

materiale specifice aparaturii respective cum sunt: termometrele cu termocupluri, cu rezistenţă electrică, cu termorezistenţe, cu termistoare precum şi pirometrele.

2.5.1 Materiale pentru termocuple Pentru termocuple se folosesc perechi de elemente ca: - Cupru (100%) şi Constantan (54% CU + 46% Ni) utilizabile in gama de temperatura -250°C..

+600°C; - Fe (100%) şi Constantan (55% Cu + 44% Ni + 0,5% Fe, Si, Mn) în gama 200°C..1050°C; - Cramel (90% Ni + 10% Cr) şi Constantan (55% Cu+ 45% Ni). Domeniul de folosire: 0..1100°C; - Cromel şi Alumel (0,5% Ni + 2%AI, 2% Mn 1% Si). Domeniul: 0..11000°C; - Platină (100%)-Platină-Rodiu (90% Pt +10% Rh). Domeniu până la 1400°C dând indicaţii foarte

precise. Termocuple pentru temperaturi mai ridicate se fac pe bază de: W-Mo, W-Rh(74%W+26% Rh) sau

W-C, pentru domeniul de peste 2000°C. Termocuplele cu galiu in tub de quarţ se pot folosi până la temperatura de 1200°C având

avantajul că indică direct temperatura. Materialele pentru câţiva termoelectrozi fabricati la Paşcani se dau in tabelul1.7. Tubul de protecţie se realizează din oţel carbon, oţel inox, oţel refractar, ceramică.

Tabelul 1.7Materialul termoelectrodului(+) Materialul termoelectrodului (-)

PtRh10% PtPtRh 30% PtRh6%

Cromel AlumelFier Constantan

2.5.2 Materiale pentru termistoare

Page 9: utilaje electrotermice industriale

Termistoarele sunt prevăzute cu materiale semiconductoare ca: amestecuri de oxizi, sulfuri. Se folosesc oxizi de Fe, Mn, Ni, Ca, Ba, Cu, Zn, Cd, W, iar sulfuri in special cele de Ag şi Si.

Caracteristica principală este coeficientul de temperatură al rezistvităţii, negativ şi mare, de ordinul 10-2/°C.

Termistoarele se pot realiza şi din ceramică în porii cărora se injectează metale sau din spirele de magneziu şi titan. Cele mai obişnuite sunt din oxizii mentionati, făcuţi pulbere şi aglomerati sub forma unor perle, bastonaşe sau discuri care se sinterizează in atmosferă oxidantă la 1250..1300°C. Rezistivitatea lor la rece variază intre şi . Raportată la valoarea rezistivitătii corespunzătoare temperaturii de utilizare se ajunge intre 10..500. Termometrele cu rezistenţă folosesc termistoare care măsoară temperatura cu precizie.