電気炉の発熱体の損傷原因

人生 発熱体 動作温度、時間の経過に伴う変化の性質、ヒーターの設計とサイズ、炉の雰囲気の影響など、多くの要因によって異なります。これは、加工材料の徐々に酸化（真空または保護雰囲気中で動作する貴金属やヒーターの場合は粉砕）、または機械的強度の損失によって引き起こされる可能性があります。

ヒーターに使用されている材料は加熱すると緻密な酸化膜を形成し、母材の酸化を防ぐため、材料ごとに一定の温度までは酸化が非常に遅く、この温度を超えると酸化が加速します。鋭く。真空または保護雰囲気中での材料のスプレーも同様に進行します。

材料の最高許容温度は、材料の酸化または分散プロセスが急激に上昇する温度である必要があります。このレベルを超えると、発熱体の寿命が大幅に短くなります。

ヒーターが酸化すると、その上の酸化膜（通常は非導電性または低導電性）が徐々に厚くなり、金属コアの断面積が減少します。したがって、ヒーターの抵抗は徐々に増加し、ヒーターで放出される電力は減少します。この電力の低下が顕著になると (約 10 ～ 15%)、ヒーターは寿命となり、新しいものと交換する必要があります。

ヒーターの酸化や飛散の結果としてヒーターの抵抗が徐々に増加することは、必ずしもヒーターを交換する理由になるわけではありません。多くの場合、ヒーターは抵抗が限界値に達するずっと前に故障します。通常、ヒーターにはいくつかの脆弱な領域、屈曲部の小さな亀裂、酸化膜の混入などがあり、局所的な抵抗の増加が観察されます。

このような抵抗の増加した領域は、ヒーターの局所的な過熱と、この過熱の場所でのより集中的な酸化を引き起こします。激しい酸化により、これらの点でのヒーターの断面積がさらに減少し、温度がさらに上昇します。プロセスは加速度的に継続し、次のいずれかの点でヒーターが焼損することになります。これらの点。

1 mm ワイヤー ヒーターの寿命は温度に依存します (空気中)。

ヒーターの表面が汚れていたり、設計が間違っていたり、一部の部品への熱伝達が困難な場合 (たとえば、耐火性のサポートやフックでシールドされたヒーターの部品)、同様の影響が発生し、局所的な過熱が発生する可能性があります。

このタイプの局所的な過熱は、その絶対値が低く、最も高温のゾーンの温度が集中的な酸化（または散乱）が起こる値に達しない場合、ヒーターの耐用年数の短縮には大きな影響を与えません。材料の作成が始まります。

したがって、ヒーターの動作温度と、起こり得る局所的な過熱の値を超える最大許容加熱温度との間に一定の制限があることを保証するよう努める必要があります。このマージンが小さい場合は、合理的な設計とヒーターの大きな断面積の選択によって、局所的な過熱を最小限に抑える必要があります。これは、これらの断面積が大きいほど、局所的なくびれの割合が小さくなり、局所的な過熱が少なくなるからです。過熱。

ヒーターの故障の理由は、高温での機械的強度が不十分であること、クリープや歪みが発生する傾向があることも考えられます。たとえば、動作温度でヒーターが自重で変形し始めるように設計されている場合 (フックにぶら下がっているヒーター ループを引っ張り、ヒーター コイルを歪ませる)、隣接するターンまたはループが閉じたり、アークが発生したりする可能性があります。これらの場所が損傷し、その結果、ヒーターが焼き切れたり、再び局所的な過熱が発生して伸張した結果、セクションが局所的に薄くなったりします。

最後に、動作温度でのライニング材料との化学的相互作用によってヒーターが損傷する可能性があります。 電気オーブン彼が接触するもの、あるいはその雰囲気。

電気抵抗炉の発熱体の材料の性能は、推奨動作温度と最大許容温度という 2 つの温度によって特徴付けることができます。

材料の最大許容温度は、それを超えると激しい酸化やスパッタリングが始まり、耐用年数が急激に減少する温度限界に相当します。推奨温度は最大許容温度を下回っています。

推奨される材料温度によって制限される領域では、ヒーターの耐用年数は非常に長く、金属合金の場合は約 12000 ～ 15000 時間です。この領域では、たとえヒーターのサイズが大きくても、ヒーターの温度が最大許容値を超えることはないため、局所的な過熱はそれほどひどいものではありません。したがって、このような温度では小さなヒーター断面積を使用できます。当然のことながら、可能な限りすべての場合において、ヒーターは設計温度が推奨温度を超えないように設計する必要があります。