Из каких материалов изготавливаются нагревательные элементы печи с сетчатым конвейером для нормализации?

Материал нагревательных элементов сетчатой печи для нормализации должен выбираться с учётом диапазона температур, атмосферы внутри печи и требований к сроку службы; основные материалы подразделяются на две крупные группы — металлические сплавы и неметаллические керамические материалы. Конкретные характеристики и области применения этих материалов приведены ниже:

1. Нагревательные элементы из металлических сплавов
Данные элементы обладают высокой пластичностью и удобством монтажа, подходят для работы в среднетемпературном (≤1200 °C) режиме в печи с сетчатым подом для нормализации и широко применяются в промышленных печах.
Железохромалюминиевые сплавы (например, 0Cr25Al5, 0Cr21Al6Nb)
Основные характеристики: высокая термостойкость, хорошая окислительная стойкость, высокое электрическое сопротивление; может изготавливаться в виде ленточных, проволочных и трубчатых элементов; при высоких температурах деформируется слабо, однако при низких температурах обладает значительной хрупкостью, поэтому при монтаже и демонтаже необходимо избегать ударов.
Область применения: среднетемпературный и высокотемпературный участки печи с сетчатым конвейером для нормализации (800–1200 °C); подходит для процессов нормализации в воздушной или нейтральной атмосфере, например для нормализации деталей из углеродистой стали и низколегированной стали.
Преимущества и недостатки: высокая стоимость за счёт эффективности и относительно длительный срок службы (при нормальных условиях эксплуатации — 1–2 года); недостатком является слабая стойкость к коррозионным атмосферам, содержащим серу, хлор и другие агрессивные компоненты; в серосодержащих печных газах материал легко подвергается коррозии и выходит из строя.

Никель-хромовый сплав (например, Cr20Ni80, Cr15Ni60)
Основные характеристики: высокая термостойкость, хорошая пластичность, низкая склонность к хрупкому разрушению; удобство обработки и формования; удельное сопротивление ниже, чем у сплавов железо–хром–алюминий, при одинаковой мощности сечение элемента больше.
Области применения: среднетемпературный и низкотемпературный участки печи с сетчатым конвейером для нормализации; подходит для случаев, требующих высокой вязкости деталей, а также для условий эксплуатации с легкой коррозионной атмосферой внутри печи, например, для низкотемпературной нормализации изделий из цветных металлов.
Преимущества и недостатки: хорошая вязкость и высокая стойкость к термическому удару; недостатки — более высокая цена по сравнению с железохромалюминиевыми сплавами, пониженная прочность при высоких температурах и склонность к ползучести и деформации при длительной эксплуатации при температуре свыше 1000 °C.

2. Неметаллические керамические нагревательные элементы (для высокотемпературного нормализования)
Такие компоненты обладают высокой термостойкостью и подходят для работы в условиях высоких температур (>1000 °C) в печи с сетчатым конвейером для нормализации, однако характеризуются значительной хрупкостью и требуют строгих требований к монтажу и техническому обслуживанию.
Кремний-молибденовая стержневая нагревательная элемент (MoSi₂)
Основные характеристики: высокая термостойкость; при высоких температурах на поверхности образуется стекловидная пленка SiO₂, обладающая сильной окислительной стойкостью; удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры, что требует использования специального источника регулируемого напряжения.
Область применения: высокотемпературный участок печи с сетчатым конвейером для нормализации (1200–1600 °C), предназначенный для высокотемпературной нормализации нержавеющей стали и высоколегированных сталей, а также для термической обработки в вакууме или инертной атмосфере.
Преимущества и недостатки: высокая термостойкость и длительный срок службы (в условиях высоких температур — 6–12 месяцев); недостатком является крайне высокая хрупкость при низких температурах — материал легко ломается при комнатной температуре; при пуске и остановке необходимо осуществлять постепенное повышение и понижение температуры, чтобы избежать резких перепадов.

Карбид кремния (SiC)
Основные характеристики: высокая термостойкость, хорошая теплопроводность и превосходная термостойкость по сравнению с кремниевыми молибденовыми стержнями; стабильное электрическое сопротивление, что позволяет подключать устройство непосредственно к обычному источнику питания.
Область применения: среднетемпературный и высокотемпературный участки печи с сетчатым конвейером для нормализации (1000–1400 °C), подходит для нормализации деталей из керамики и огнеупорных материалов, а также для условий эксплуатации, при которых в печи присутствует слабо кислая атмосфера.
Преимущества и недостатки: хорошая термическая ударопрочность, цена ниже, чем у кремниево-молибденовых стержней; недостатки — высокая склонность к окислению при высоких температурах, срок службы в значительной степени зависит от атмосферы в печи, при длительной эксплуатации при температуре выше 1300 °C происходит быстрое старение.

3. Сравнительная таблица выбора материалов
Железохромоалюминиевый сплав: 1250°C, 800–1200°C; высокая стоимость-эффективность и хорошая стойкость к окислению, но при низких температурах проявляет значительную хрупкость и неустойчив к коррозионным атмосферам.
Никелево-хромовый сплав: 1100°C, 400–1000°C; обладает хорошей вязкостью и стойкостью к термическому удару, однако при высоких температурах подвержен ползучести; стоимость относительно высока.
Кремниево-молибденовая стержневая нагревательная элемента: 700 °C, 1200–1600 °C; обладает высокой термостойкостью, подходит для высокотемпературного нормализования; при низких температурах легко ломается, требует постепенного повышения и понижения температуры.
Карбид кремния: 1450°C, 1000–1400°C; обладает хорошей термостойкостью и низкими требованиями к источнику питания; при высоких температурах легко окисляется; срок службы зависит от атмосферы.