KR0126475B1

KR0126475B1 - Heat radiation tube

Info

Publication number: KR0126475B1
Application number: KR1019880016456A
Authority: KR
Inventors: 올썬 얀-오로프
Original assignee: 퍼 얀 썬; 칸 탈 에이 비
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1997-12-26
Also published as: EP0321427A2; SE459524B; EP0321427B1; DE3855704T2; SE8704859L; DE3855704D1; KR900010344A; SE8704859D0; ES2090017T3; EP0321427A3

Abstract

내용없음No content

Description

열복사 튜브Heat radiation tube

제1도는 노내부에서 전기적으로 가열되는 복사 튜브를 도시한 도면으로, 이들 중 하나는 복사 튜브 소자를 나타내기 위해 부분적으로 절취한 도면.1 shows a radiation tube electrically heated in an furnace, one of which is partially cut away to show the radiation tube element.

제2도는 연소 가스에 의해 가열되는 복사 튜브의 단면도.2 is a sectional view of a radiation tube heated by combustion gases.

제3도는 복사 튜브의 원통형 튜브의 표면을 도시한 도면.3 shows the surface of a cylindrical tube of a radiation tube.

제4도는 원통형 튜브의 단면도.4 is a cross-sectional view of a cylindrical tube.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1,2A,2B : 복사 튜브3 : 벽돌 벽1,2A, 2B: copy tube 3: brick wall

4 : 전기적 저항 소자5 : 세라믹 지지부4: electrical resistance element 5: ceramic support

6,8 : 플러그7 : 단자부6,8: Plug 7: Terminal part

9 : 원통형 튜브10 : 벽9: cylindrical tube 10: wall

11 : 플랜지12 : 인서트11 flange 12 insert

13 : 지지부14 : 가스 버너13 support portion 14 gas burner

본 발명은 노 및 유사한 가열기구의 가열용 열복사 튜브에 관한 것이며, 특히 FeCrAl(철 크롬 알루미늄) 합금으로 제조된 열복사 튜브에 관한 것이다. 가열원으로는 전기적 저항 소자 또는 가스와 같은 것을 사용하는 버너이다. 여기서, 노는 산업 공장에서 주로 사용하는 열처리용 노를 의미한다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to heat radiation tubes for heating furnaces and similar heating appliances, and more particularly to heat radiation tubes made of FeCrAl (iron chromium aluminum) alloys. The heating source is a burner using an electrical resistance element or a gas. Here, the furnace means a furnace for heat treatment mainly used in an industrial factory.

열복사 튜브는 노 주변 상황이 직접 열을 받지 않는 노에 주로 사용된다. 이것은 상기 주변 상황이 전기적인 가열을 위해 사용되는 소자들에게 해를 끼치거나 또는 상기 상황을 노에서 제거하기 원하는 사실에 기인할 수도 있고, 이에 의해 연소 가스가 노내에서 발생하지 않는다. 이러한 것이 가능한 직접 가열 대신에 복사 튜브를 쓰는 또 다른 이유는 예를 들어 작업자가 노를 사용하는 도중에 가열원을 교체하거나 혹은 수리를 원하기 때문이다. 그럴때, 이러한 일은 분리된 공간에서 행함이 즉, 노실 자체보다는 복사 튜브 내측에서 행함이 더 수월할 것이다.Thermal radiation tubes are often used in furnaces where the surroundings are not directly heated. This may be due to the fact that the ambient situation harms the devices used for electrical heating or that the situation is desired to be removed from the furnace, whereby no combustion gases are generated in the furnace. Another reason for using radiation tubes instead of direct heating where this is possible is for example that the operator wants to replace or repair the heating source while using the furnace. This would be easier to do in a separate space, ie inside the radiation tube than in the furnace chamber itself.

열복사 튜브는 원통형 튜브를 포함할 수 있다. 바닥 또는 단부판은 튜브의 한쪽 단부에 부착된다. 튜브의 다른쪽 단부에는 보통 노벽 부착용 플랜지(flange)가 있다. 또한 상기 튜브는 틈메꿈쇠 등과 마찬가지로 노에 부착하기 위한 융기부와 다른 구성 등을 가질 수 있다. 주로 연소에 의한 가열시, 상기 튜브에 연소 가스용유동 채널(channel)을 형성하는 인서트(insert)가 있을 것이다. 또한 U형 복사 튜브가 사용된다.The heat radiation tube may comprise a cylindrical tube. The bottom or end plate is attached to one end of the tube. At the other end of the tube there is usually a furnace wall attachment flange. In addition, the tube may have a configuration different from that of the ridge for attaching to the furnace, such as a crease or the like. When heated primarily by combustion, there will be an insert which forms a flow channel for the combustion gas in the tube. U-shaped radiation tubes are also used.

지금까지 복사 튜브는 주로 약 1100℃ 정도의 노 온도에서 사용되어 왔다. 공지된 튜브는 주로 니켈, 크롬, 철 등으로 구성되는 합금으로 만들어진다. 예를 들어 합금 구성은 니켈 40 내지 60퍼센트, 크롬 15 내지 20퍼센트, 철 25 내지 45퍼센트의 무게비로 되어 있다. 그러나, 이들 복사 튜브는 대부분의 사용에서 매우 큰 결점을 가지고 있다. 튜브 산화층의 내외부 표면은 이산화층이 일정한 두께를 가질때 깨져 떨어지게 형성되고, 이러한 두께는 각각의 적용 조건에 따라 변화한다. 이러한 튜브에서, 산화층은 튜브상에 계속되는 부식에 대한 보호층을 제공할 수가 없다. 만일 아래로 떨어지는 산호층 조각이 노내에 있는 생성물과 접촉한다면 문제를 일으킬 것이다. 그러나 보다 큰 문제는 튜브의 내부 표면에서 산화 조각들에 의해 야기된다. 만일 이들 표면이 전기적 가열 소자를 갖고 있다면, 상기 산화 조각들은 분리 소자사이에서 그리고 한 소자의 분리 부품들 사이에서 단락을 초래할 수 있으며, 이러한 단락은 소자의 기능을 즉시 차단하거나 혹은 소자의 수명을 상당히 저하시킨다. 소자 교환시 즉, 소자 및 소자 지지부를 복사 튜브로부터 떼어내어서 수리 및 교환한 후에 다시 집어넣을 때, 상기 지지부는 스크레이퍼로서 작용을 하여 튜브의 끝단부에서 산화물의 누적을 야기시킬 수 있는데, 이러한 산화물 누적은 수리 작업 및 기능 결합 때문에 어려움을 초래한다.Until now, radiation tubes have been used mainly at furnace temperatures of around 1100 ° C. Known tubes are made mainly of alloys consisting of nickel, chromium, iron and the like. For example, the alloy composition has a weight ratio of 40 to 60 percent nickel, 15 to 20 percent chromium and 25 to 45 percent iron. However, these radiation tubes have very large drawbacks in most applications. The inner and outer surfaces of the tube oxide layer are formed to break when the dioxide layer has a constant thickness, and the thickness varies with each application condition. In such a tube, the oxide layer cannot provide a protective layer against subsequent corrosion on the tube. If a piece of coral falls down and comes into contact with the product in the furnace, it will cause problems. But a bigger problem is caused by the oxidized fragments on the inner surface of the tube. If these surfaces have electrical heating elements, the oxidized pieces can cause short circuits between the separating elements and between the separating parts of one element, which short-circuits the function of the element or significantly reduces the life of the element. Lowers. When replacing the device, that is, when the device and the device support are removed from the radiation tube, repaired and replaced, and then reinserted, the support can act as a scraper, causing an accumulation of oxide at the end of the tube. Accumulation creates difficulties due to repair work and functional combinations.

종래에 사용된 복사 튜브는 고온에서의 사용시 만족할만한 기계적 특성을 가지지 못했다. 자체 중량과 내부 하중 때문에 튜브가 휘어지는 경향이 있다. 이러한 휘어짐을 보정하기 위하여, 튜브는 일정한 간격에서 180도로 회전되어져야 한다. 이것은 대부분의 경우에 정규적인 정비를 보정될 수 있지만, 아직은 사용의 가능성에 제한을 주는 요인 및 중요한 결함이다.Radiation tubes used in the prior art did not have satisfactory mechanical properties when used at high temperatures. The tubes tend to bend because of their weight and internal load. To compensate for this warpage, the tube should be rotated 180 degrees at regular intervals. This can in most cases be corrected for regular maintenance, but it is still a major deficiency and factor that limits the possibility of use.

본 발명의 목적은 공지된 복사 튜브의 상술한 결함(단점)을 제거하기 위한 것이고, 지금까지 가능한 온도 보다 더 높은 온도에서 사용할 수 있게 하는 데 있다. 대체로, 이것은 지속적 사용에서도 고온을 일정하게 유지한다. 또한 본 발명은 보수 작업을 위한 정지 기간을 더 길게 가질 수 있다. 튜브의 휘어짐을 상당히 저하시키거나 아주 없앤다는 것은 복사 튜브의 수리를 쉽게 할 뿐만 아니라 신뢰성도 향상시킨다는 것을 의미한다.It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned defects (disadvantages) of known radiation tubes and to make it possible to use them at temperatures higher than those which have been possible so far. In general, this keeps the high temperature constant even in continuous use. The present invention may also have a longer downtime for maintenance work. Significantly reducing or eliminating the warpage of the tube not only means that the repair of the radiation tube is easy but also the reliability is improved.

본 발명에 따른 복사 튜브는 노 및 유사한 가열 기구에서 사용되도록 되어 있고, 또한 상기 튜브는 철 크롬 알루미늄(FeCrAl)의 합금으로 제조되며, 그 원통형 튜브는 이음매가 없는 튜브인 것을 특징으로 하고 있다. 이들 복사 튜브는 니켈 크롬 또는 철-니켈-크롬 합금으로된 판을 주조 또는 용접으로 제조된 종래 튜브와 비교하여 커다란 장점을 가지고 있다. 본 발명에 따른 복사 튜브는 1250 내지 1300℃의 온도에서도 사용할 수 있다.The radiation tube according to the invention is intended for use in furnaces and similar heating appliances, and the tube is also made of an alloy of iron chromium aluminum (FeCrAl), characterized in that the cylindrical tube is a seamless tube. These radiation tubes have great advantages over conventional tubes made by casting or welding a plate made of nickel chromium or iron-nickel-chromium alloy. The radiation tube according to the invention can also be used at temperatures of 1250-1300 ° C.

고온 및 산화 조건에서, 철 크롬 알루미늄 합금은 상기 재료의 표면상에 단단하게 부착되는 산화알루미늄 층을 형성한다. 또한, 이 산화물은 니켈-크롬 합금상에 형성된 상기 층 보다 더 내열적이고, 화학적 부식에 대해 더 강하다. 이것은 유황을 함유하는 환경에서 더욱 명백해지고, 니켈-크롬 재료상에는 급속한 부식이 생긴다. 만일 상기 산화층이 손상을 입지 않는다면, 또한 철 크롬 알루미늄 합금은 탄화 분위기에서 더 양호하게 형성된다. 따라서, 많은 경우에 본 발명에 따른 복사 튜브를 예비 산화하는 것은 중요하다. 또한, 사용 온도가 1100℃ 이하일 지라도 예비 산화되어야 한다. 바람직한 산화는 최소한 8시간 동안 약 1100℃에서 공기중의 열처리에 의해 얻어지는 것이다. 또한, 상기 철 크롬 알루미늄 합금은 이트륨, 티타늄, 지르코늄과 같은 다른 합금 성분을 각각 0.2중량 퍼센트 정도의 적은 량을 가질 수 있다. 이들 첨가물은 산화층 및 재료의 성질과 구성에 영향을 미친다.At high temperature and oxidation conditions, the iron chromium aluminum alloy forms a layer of aluminum oxide that adheres firmly on the surface of the material. In addition, this oxide is more heat resistant than the layer formed on the nickel-chromium alloy and is stronger against chemical corrosion. This becomes more apparent in sulfur-containing environments, and rapid corrosion occurs on nickel-chromium materials. If the oxide layer is not damaged, the iron chromium aluminum alloy is also better formed in the carbonization atmosphere. Therefore, in many cases it is important to preoxidize the radiation tube according to the invention. In addition, it should be pre-oxidized even if the service temperature is 1100 ° C or lower. Preferred oxidation is that obtained by heat treatment in air at about 1100 ° C. for at least 8 hours. In addition, the iron chromium aluminum alloy may have a small amount of other alloying components, such as yttrium, titanium, and zirconium, each about 0.2 weight percent. These additives affect the properties and composition of the oxide layer and the material.

상기 복사 튜브의 주요 부분인 원통형 튜브는 이음매가 없으며, 압축 방식으로 양호하게 제조된다. 상기 압출시 사용되는 평판(slav)은 주소 또는 분말 야금술에 의해 공지된 방법에 따라 제조된다. 압출의 전단속력 및 다른 조건들은 상기 튜브에 스트립(strip) 표면을 부여하도록 선택되는데, 이 표면은 튜브를 따라 축방향으로 연장되는 불규칙한 홈과 융기부를 갖는 거친 표면이고, 이 치수는 고온 및 온도 변화시 산화물의 파괴를 회피하기 위하여 산화층의 특성 즉, 강도와 탄성도를 최적 상태로 선택된다.The cylindrical tube, which is the main part of the radiation tube, is seamless and manufactured well in a compressed manner. The slabs used in the extrusion are prepared according to known methods by address or powder metallurgy. The shear rate and other conditions of the extrusion are chosen to give the tube a strip surface, which is a rough surface with irregular grooves and ridges extending axially along the tube, the dimensions of which are high temperature and temperature variations. In order to avoid the destruction of oxides, the characteristics of the oxide layer, i.e., strength and elasticity, are optimally selected.

제1도는 벽돌 벽(brick wall; 3)을 갖는 노내에 부착된 다수의 복사 튜브(1,2A,2B)를 도시하고 있다. 상기 복사 튜브는 철 크롬 알루미늄(FeCrAl) 재료로 제조된 원통형 튜브(9)인 외장을 갖고 있다. 철 크롬 알루미늄 재료는 상술한 철-크롬-알루미늄 합금을 의미한다. 튜브의 외부 단부에는 상기와 같은 재료로 제조된 단부판 또는 벽(도시생략)이 있다. 노 벽(3)안으로 상기 튜브와 일치하는 구멍이 있으며, 이 구멍에서 튜브의 단부는 지지된다. 도시되지 않은 튜브의 다른 단부를 위해 대응하는 지지부, 예를 들면 노 벽에는 선반 또는 구멍이 있다. 상기 노 벽 사이의 거리는 2미터 정도이고, 복사 튜브는 그 내에 지지되지 않고 매달려 있다. 튜브 내측에는 예를 들어 상표면 칸탈 슈퍼(KANTHAL SUPER)로서 시판되는 MoSi₂종류로 제조된 전기적 저항 소자(4)가 있다. 상기 소자는 세라믹 지지부(5)에 놓여 있다. 상기 소자의 단자부(7)는 두 플러그(6,8)를 통과하고 이 플러그는 복사 튜브의 고온 분위기가 주위 환경으로부터 분리되어 단자부를 지지한다.1 shows a number of radiation tubes 1, 2A, 2B attached in a furnace having a brick wall 3. The radiation tube has a sheath which is a cylindrical tube 9 made of iron chromium aluminum (FeCrAl) material. Iron chromium aluminum material means the iron-chromium-aluminum alloy described above. At the outer end of the tube is an end plate or wall (not shown) made of such material. Inside the furnace wall 3 there is a hole coinciding with the tube, in which the end of the tube is supported. For the other end of the tube, not shown there is a corresponding support, for example a shelf or a hole in the furnace wall. The distance between the furnace walls is on the order of 2 meters and the radiation tube is suspended without being supported therein. Inside the tube is an electrical resistive element 4 made of, for example, MoSi _2, which is marketed as KANTHAL SUPER. The device is placed on a ceramic support 5. The terminal part 7 of the device passes through two plugs 6, 8, which support the terminal part by the high temperature atmosphere of the radiation tube being separated from the surrounding environment.

제2도에 도시된 복사 튜브는 지지된 가스 버터(14)에 의해 가열된다. 상기 버너로 부터 나오는 연속 가스는 처음엔 인서트(12)를 통해 흐르며, 벽(10)에서 방향을 바꾸어 원통형 튜브(9)를 따라 뒤흐른다. 상기 복사 튜브는 종래 방법으로 노벽에 장착하기 위한 플랜지(11)를 가지고 있다. 지지부(13)는 상기 인서트에 용접된다.The radiation tube shown in FIG. 2 is heated by the supported gas butter 14. The continuous gas from the burner initially flows through the insert 12 and is redirected along the cylindrical tube 9 in a direction at the wall 10. The radiation tube has a flange 11 for mounting on the furnace wall in a conventional manner. The support 13 is welded to the insert.

제1도 및 제2도에 도시된 복사 튜브는 사용되는 노에 대해 선택된 치수를 가진다. 예를 들면, 튜브의 길이는 1800mm이고, 외경은 200mm이며, 벽 두께는 8mm일 수 있다. 그러나, 이 치수는 어떤 다른 적합한 치수를 가질 수 있다.The radiation tubes shown in FIGS. 1 and 2 have dimensions selected for the furnace used. For example, the length of the tube may be 1800 mm, the outer diameter is 200 mm, and the wall thickness may be 8 mm. However, this dimension may have any other suitable dimension.

제3도 및 제4도는 본 발명에 따른 복사 튜브의 모습을 나타내고 있다. 제3도는 튜브의 표면 사진이고, 제4도는 튜브의 표면을 50배로 확대한 단면도이다. 상기 표면의 스트립된 모습은 상기 사진에 도시되어 있다. 이들 결정 스트립은 압출 공정시 충분히 빠른 전단 속력의 사용에 의해 얻을 수 있고, 산화층의 특성을 충분히 향상시킬 수 있다.3 and 4 show the radiation tube according to the invention. FIG. 3 is a photograph of the surface of the tube, and FIG. 4 is a sectional view enlarged 50 times of the surface of the tube. The stripped appearance of the surface is shown in the photograph. These crystal strips can be obtained by the use of a sufficiently fast shear rate in the extrusion process, and can sufficiently improve the properties of the oxide layer.

Claims

노 및 유사한 가열 기구를 위한 복사 튜브에 있어서, 상기 튜브는 철 크롬 알루미늄(FeCrAl) 합금으로 제조되고, 상기 튜브의 원통형 튜브는 이음매가 없으며, 상기 튜브의 표면은 튜브를 따라 축방향으로 연장하는 불규칙한 홈과 융기부를 갖는 거친 표면인 것을 특징으로 하는 복사 튜브.In radiation tubes for furnaces and similar heating appliances, the tubes are made of iron chromium aluminum (FeCrAl) alloy, the cylindrical tubes of the tubes are seamless, and the surface of the tubes is irregularly extending axially along the tubes. A radiation tube, characterized in that it is a rough surface with grooves and ridges.

제1항에 있어서, 상기 튜브의 예비 산화에 의한 외부 표면은 주로 알루미늄 산화물을 포함하는 산화층으로 피복되는 것을 특징으로 하는 복사 튜브.A radiation tube according to claim 1, wherein the outer surface of the tube by preliminary oxidation is covered with an oxide layer comprising mainly aluminum oxide.

철 크롬 또는 알루미늄 합금 튜브 제조 방법에 있어서, 상기 튜브는 압출에 의해 얻어지고, 상기 압출된 튜브의 표면은 튜브를 따라 축방향으로 연장하는 불규칙한 홈과 융기부를 갖는 거친 표면으로 제조되며, 상기 튜브의 산화는 최소한 8시간 동안 1100℃에서 열처리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 복사 튜브 제조 방법.In a method for producing an iron chromium or aluminum alloy tube, the tube is obtained by extrusion, and the surface of the extruded tube is made of a rough surface having irregular grooves and ridges extending axially along the tube, The oxidation is obtained by heat treatment at 1100 ° C. for at least 8 hours.