DE1515152B1 - High temperature furnace equipped with at least one molybdenum silicide heating element - Google Patents

Description

Molybdänsilizid-Heizelemente, worunter Heizelemente aus Molybdän und Silizium (in der Regel genau oder angenähert von der Zusammensetzung MoSi₂ und meistens mit Zusätzen versehen, z. B. oxydischen Zusätzen) zu verstehen sind, werden bisher in der U-, W- und Q(Omega)-Form hergestellt. Dabei hat es sich bewährt, die U- und Ω-Form lotrecht hängend oder stehend in die Öfen, insbesondere in Rohr-, Kammer-, Hauben- und Tunnelofen, einzusetzen und Ofentemperaturen bis etwa 1650° C zu erzeugen. Darüber hinaus wendet man die U- und W-Form auch liegend eingebaut zur Beheizung flacher Öfen an. Dabei hat sich gezeigt, daß praktisch nur die freistrahlend eingebaute hängende U-Form von Molybdänsilizid-Heizelementen für die Erzeuggung höchster Temperaturen bis maximal 1650° C geeignet ist und sowohl den kontinuierlichen wie den diskontinuierlichen Betrieb über viele tausend Stunden und mehrere hundert Abschaltungen gewährleistet. Der Grund für dieses hervorragende Ergebnis liegt darin, daß die U-förmigen Molybdänsilizid-Heizelemente durch den freistrahlenden Einbau keine Reaktionen mit der Ofenkeramik aufweisen und daher ohne Schaden sehr lange Lebensdauern erreichen. Versuche, öfen mit auf Keramik aufliegenden U- oder W-Heizelementen diskontinuierlich bzw. bei verschiedenen Temperaturen zu betreiben, sind fehlgeschlagen. Die Ursache dafür ist, daß die Molybdänsilizid-Heizelemente, welche bekanntlich in sauerstoffhaltiger Atmosphäre sich mit einer SiO₁,-haltigen Glasschicht überziehen, an der oxydischen bzw. silikatischen Unterlage während des Betriebes festkleben und bei Temperaturwechselbeanspruchungen Risse im Glühteil bekommen. Dieses Verhalten ist ganz natürlich, denn der Molybdänsilizid-Heizleiter weist ein anderes Ausdehnungsverhalten auf als die Ofenkeramik.Molybdenum silicide heating elements, which means heating elements made of molybdenum and silicon (usually exactly or approximately with the composition MoSi ₂ and mostly with additives, e.g. oxidic additives), have been described in the U, W and Q so far (Omega) shape made. It has proven to be useful to use the U- and Ω-shape vertically hanging or standing in the ovens, especially in tube, chamber, hood and tunnel ovens, and to generate oven temperatures of up to about 1650 ° C. In addition, the U and W shapes are also used horizontally to heat flat ovens. It has been shown that practically only the freely radiating, suspended U-shape of molybdenum silicide heating elements is suitable for generating the highest temperatures up to a maximum of 1650 ° C and ensures both continuous and discontinuous operation over many thousands of hours and several hundred shutdowns. The reason for this excellent result is that the U-shaped molybdenum silicide heating elements do not react with the furnace ceramic due to the free radiating installation and therefore have a very long service life without damage. Attempts to operate furnaces with U or W heating elements resting on ceramics intermittently or at different temperatures have failed. The reason for this is that the molybdenum silicide heating elements, which are known to be _{coated with an SiO 1} -containing glass layer in an oxygen-containing atmosphere, stick to the oxidic or silicate base during operation and crack in the glow part when exposed to temperature fluctuations. This behavior is quite natural, because the molybdenum silicide heating conductor shows a different expansion behavior than the furnace ceramic.

Diese sehr langwierigen Untersuchungen haben die Ofenbauer und die Verbraucher veranlaßt, praktisch · ausschließlich U-förmige Molybdänsilizid-Heizleiter in hängender Einbauweise (unabhängig von der Ofentype) einzusetzen.These very lengthy investigations have prompted furnace manufacturers and consumers to practically · exclusively U-shaped molybdenum silicide heating conductors in hanging installation (regardless of the Furnace type).

Die Verwendung dieser so hervorragend hochtemperatur- und zunderbeständigen sowie alterungsbeständigen Molybdänsilizid-Heizleiter, die im folgenden kurz als MoSi-Heizleiter bezeichnet seien, ist wegen der verhältnismäßig teueren U-Form auf einen kleinen Verbraucherkreis beschränkt geblieben. Dabei sind der kostenbestimmende Faktor die schweren Anschlußenden der Heizelemente.The use of these so excellent high temperature and scaling-resistant as well as aging-resistant Molybdenum silicide heating conductors, which are briefly referred to below as MoSi heating conductors Due to the relatively expensive U-shape, it was limited to a small group of consumers. Included the cost-determining factor is the heavy connecting ends of the heating elements.

Die Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein MoSi-Mehrbogenheizelement in hängender Einbauweise vorgegeben und sein mehrbogiger Glühteil an mindestens einer Keramikstütze abgestützt ist und daß an der jeweiligen Abstützstelle des mehrbogigen Glühteils als Zwischenglied zwischen ihm und der Stütze ein arteigenes, also ebenfalls aus MoSi bestehendes Zwischenglied oder eine Mehrheit solcher Zwischenglieder vorgesehen ist.The difficulties are solved according to the invention in that a MoSi multi-arc heating element Specified in hanging installation and its multi-arc glow part on at least one ceramic support is supported and that at the respective support point of the multi-arc glow part as an intermediate member between it and the support there is an interlink of the same species, i.e. also made of MoSi or a majority of such links are provided.

Es ist in Fig. 1 ein erfindungsgemäßes mehrbogiges Heizelement beispielhaft dargestellt. Die beiden Anschlußelemente dienen hier einem Glühteil mit mehreren Bogen und nicht — wie zum Beispiel bei der U-Form — nur einem einzigen Glühteilbogen.In Fig. 1 it is a multi-lobed one according to the invention Heating element shown as an example. The two connection elements serve here with a glow part several bends and not - as is the case with the U-shape, for example - just a single glow element arc.

Um dieses in der Gesamtheit Anschlußenden sparende MoSi-Heizelement auch betriebssicher einzusetzen, ist es erfindungsgemäß an den Heizleiterbogen auf leicht auswechselbare, vorzugsweise nachstellbare, Keramik-Stützen aufgehängt.In order to use this MoSi heating element, which saves the entirety of the connection, in an operationally reliable manner, it is according to the invention on the heating conductor arch to easily interchangeable, preferably adjustable, Suspended ceramic supports.

Um unliebsame Reaktionen mit der Keramik trotz der geringen Flächenausdehnung der einzelnen Stützstellen zu vermeiden, hat es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, an der jeweiligen Abstützstelle des mehrbogigen Glühteils als Zwischenglied zwischen ihm und der Stütze 2 ein arteigenes, also ebenfalls aus MoSi bestehendes Zwischenglied oder eine Mehrheit solcher Zwischenglieder 3 vorzusehen, vorzugsweise eine Anzahl von zwei oder drei Zwischengliedern. Die Zwischenglieder werden insbesondere als Rollen mit einem Durchmesser gleich dem des Glühteils des Heizelements ausgeführt. Damit wird erreicht, daß der jeweilige Glühteilbogen nur zwei bis drei punktförmige oder strichförmige Auflagen auf arteigenem Material besitzt und keine Reaktionen mit der Keramikstütze eingeht. Des weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, die Stärke der Keramikstütze auf den halben Achsabstand (Radius) des U-förmigen Bogens gegebenenfalls bis 3 ± 20 ⁰Zo zu bemessen. Durch diese Maßnahme wird eine einseitige Abstrahlung \ bzw. Überhitzung und Deformation der hängend eingebauten Mehrbogenelemente vermieden.In order to avoid unpleasant reactions with the ceramic despite the small area of the individual support points, it has proven to be advantageous according to a further feature of the invention to use a specific, i.e. also made, type of element at the respective support point of the multi-arched glow part as an intermediate element between it and the support 2 MoSi existing intermediate member or a majority of such intermediate members 3 to be provided, preferably a number of two or three intermediate members. The intermediate links are designed in particular as rollers with a diameter equal to that of the glow part of the heating element. This ensures that the respective glow part arc has only two to three punctiform or line-shaped supports on native material and does not react with the ceramic support. Furthermore, it has been shown to be advantageous to dimension the thickness of the ceramic support to half the center distance (radius) of the U-shaped arc, if necessary up to 3 ± 20 ^{0 Zo.} By this measure, a one-sided radiation \ or overheating and deformation of the hanging built more curved elements is avoided.

Die Vorteile der Erfindung gehen aus der Gegenüberstellung der bekannten Einbauweise der U-EIemente (s. F i g. 2) und der neuen Mehrbogenelemente (s. Fig. 1) in einem Ofen hervor.The advantages of the invention result from the comparison of the known installation of the U-elements (see Fig. 2) and the new multi-sheet elements (see Fig. 1) in an oven.

Diese Darstellungen verdeutlichen vor allem drei Vorteile des Erfindungsgegenstandes gegenüber dem Bekannten, und zwar:These representations primarily illustrate three advantages of the subject matter of the invention over the Acquaintances, namely:

1. Es werden je nach der Bogenzahl des einzelnen MoSi-Heizelements die Hälfte bis zu Vs der sonst notwendigen Anschlußenden eingespart;1. Depending on the number of arcs of the individual MoSi heating element, half up to Vs of otherwise necessary connection ends saved;

2. die verminderte Zahl der Stromzuführungen erlaubt eine bessere Isolation der Ofendecke;2. the reduced number of power leads allows better insulation of the furnace roof;

3. durch den gleichmäßigen Abstand der Heizleiter (s. Fig. 1) wird eine größere Temperaturkonstanz im Ofen erreicht.3. The even spacing of the heating conductors (see Fig. 1) results in a greater temperature constancy reached in the oven.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für großräumige Anlagen, wie beispielsweise Tunnelofen und Glaswannen. Sie kommt aber auch für kleinere öfen, insbesondere auch für transportable öfen, in Betracht. So empfiehlt sich der Einsatz der Mehrbogenelemente auch bei kleineren Einheiten in den Industriezweigen bzw. Laboratorien, wo es auf große Temperaturgenauigkeit ankommt.The invention is particularly suitable for large-scale systems, such as tunnel ovens and glass tanks. But it can also be used for smaller ovens, in particular also for portable ovens. The use of multi-arch elements is also recommended for smaller units in branches of industry or laboratories where high temperature accuracy is important.

Weitere Merkmale des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ansprüchen.Further features of the subject matter of the invention emerge from the following claims.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Hochtemperaturofen, bestückt mit mindestens einem MoSi-Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß hierfür ein MoSi-Mehrbogenheizelement in hängender Einbauweise vorgegeben und sein mehrbogiger Glühteil an mindestens einer Keramikstütze abgestützt ist und daß an der jeweiligen Abstützstelle des mehrbogigen Glühteils als Zwischenglied zwischen ihm und der Stütze ein arteigenes, also ebenfalls aus MoSi bestehendes Zwischenglied oder eine Mehrheit solcher Zwischenglieder vorgesehen ist.1. High-temperature furnace, equipped with at least one MoSi heating element, characterized in that that for this purpose a MoSi multi-arc heating element is given in hanging installation and its multi-arc glow part is attached at least one ceramic support is supported and that at the respective support point of the multi-arc glow part as an intermediate link between it and the support a species-specific, so An intermediate link also consisting of MoSi or a majority of such intermediate links is provided is. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied aus einer MoSi-RoIIe besteht, die an der Stütze in einer2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the intermediate member consists of a MoSi-RoIIe consists of a Vertiefung, z. B. Rille oder Pfanne, abgefangen ist, vorzugsweise mit einem den Dehnungen des Heizelements angepaßten Bewegungsspiel.Recess, e.g. B. groove or pan, is intercepted, preferably with one of the expansions of the Movement play adapted to the heating element. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle in ihrer Achsrichtung eine Länge, vom mehrfachen Durchmesser des Glühteils hat und daß in Verbindung hiermit die freitragend in den Ofen hineinragende Stütze nachschiebbar eingerichtet ist, so daß bei einem Bruch der von der Ofenwand getragene Restteil der Stütze und der Rolle in die Wirkstellung zum Glühteil des Heizelements nachgeschoben werden kann. _3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the role in its Axial direction has a length of several times the diameter of the glow part and that in connection hereby the cantilevered support projecting into the furnace is set up so that it can be pushed in that in the event of a break, the remaining part of the support and the roller carried by the furnace wall in the Active position can be pushed to the glow part of the heating element. _ 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl Zwischenglieder, insbesondere von Rollen, für die einzelne Stützstelle vorgesehen ist, vorzugsweise eine Anzahl von zwei oder drei Zwischengliedern. 4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality Intermediate members, in particular of roles, are provided for the individual support point, preferably a number of two or three pontics. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge-5. Arrangement according to claim 1, characterized in that kennzeichnet, daß — bezogen auf die hängende Lage des Mehrbogenheizelements — jeder der oberen Bogen gestützt ist.indicates that - based on the hanging position of the multi-arc heating element - each of the upper arch is supported. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Keramikstütze ein freitragend von einer Ofenwand aus in den Ofenraum horizontal hineinragender Keramikstab ist.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the individual ceramic support one cantilevered horizontally from a furnace wall into the furnace chamber Ceramic rod is. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne als Stütze dienende Keramikstab in der Querrichtung eine Ausdehnung vom halben Abstand der benachbarten Senkrechtteile des Glühteils aufweist, mit einer Abweichung von etwa ±20% des genannten halben Abstands.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the individual serving as a support Ceramic rod in the transverse direction an extension of half the distance of the neighboring Has vertical parts of the glow part, with a deviation of about ± 20% of that half the distance. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die MoSi-Zwischenrollen einen Durchmesser haben, der dem Durchmesser des Glühteils des Heizelements etwa gleich ist.8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the MoSi intermediate rollers have a diameter that is the same as the diameter of the glow part of the heating element is about the same. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen DOPY1 sheet of DOPY drawings