Пруток из сплава с высоким электрическим сопротивлением Х23Ю5Т-ВИ в Минске

Пруток из сплава с высоким электрическим сопротивлением Х23Ю5Т-ВИ

Пруток Х23Ю5Т-ВИ — жаропрочный хромоалюминиевый сплав на железной основе, легированный иттрием, предназначенный для изготовления нагревательных элементов промышленных электропечей сопротивления. Индекс «ВИ» в обозначении указывает на выплавку вакуумно-индукционным методом, что обеспечивает повышенную чистоту металла по газовым включениям и неметаллическим примесям. В результате снижается склонность к хрупкому разрушению при комнатной температуре и повышается стабильность ресурсных характеристик проволочных и ленточных нагревателей, работающих в циклическом термическом режиме.

Сплав Х23Ю5Т-ВИ относится к группе прецизионных сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Базовый химический состав нормируется по ГОСТ 10994 и включает хром (22,0–24,0 %), алюминий (4,5–5,5 %), титан (до 0,5 %) и микродобавку иттрия. Иттрий выполняет функцию модификатора, улучшающего адгезию защитной оксидной плёнки AlO к металлической основе при циклических нагревах. Это критически важно для печей с частыми термоциклами, где термические напряжения провоцируют отслаивание окалины и локальный перегрев сечения.

Эксплуатационные характеристики

Рабочая температура применения прутка Х23Ю5Т-ВИ достигает 1300 C в окислительной атмосфере. Максимальная длительная температура эксплуатации нагревателей из данного сплава — 1250 C, кратковременная (до 100 ч) — 1300 C. Удельное электрическое сопротивление при 20 C составляет 1,29–1,39 Оммм/м, температурный коэффициент сопротивления — положительный, что отличает сплав от никелевых прецизионных материалов и требует применения трансформаторов с расширенным диапазоном регулирования напряжения.

Механические свойства прутка после отжига: временное сопротивление разрыву — 590–740 МПа, относительное удлинение — не менее 12 %. Твёрдость по Бринеллю — 200–240 НВ. Сплав сохраняет достаточную пластичность до 300 C, выше этой температуры наблюдается охрупчивание, связанное с ростом зерна и коагуляцией карбидной фазы. Поэтому монтаж нагревателей из прутка Х23Ю5Т-ВИ следует выполнять без холодной деформации, а правку и гибку производить с предварительным подогревом до 200–300 C.

Сортамент и поставка

Прутки Х23Ю5Т-ВИ поставляются в горячекатаном или кованом состоянии диаметром от 8 до 120 мм. Поверхность должна быть очищена от окалины и дефектов проката. Допускаемые отклонения по диаметру — по ГОСТ 7417 для калиброванного проката и по ГОСТ 2590 для горячекатаного. Длина прутков — от 1 до 4 м, по согласованию возможна поставка мерной длины под конкретные размеры заготовок нагревателей.

Применение в промышленности

Пруток Х23Ю5Т-ВИ используется для изготовления зигзагообразных и спиральных нагревателей камерных, шахтных и толкательных печей, работающих при температурах до 1250 C. Основные области применения:

• термические цеха машиностроительных предприятий — печи для закалки, отпуска и нормализации стальных изделий;
• производство огнеупоров — туннельные печи обжига шамотных и муллитокорундовых изделий;
• стекольная промышленность — отжигательные печи и печи для варки специальных стёкол;
• керамическая отрасль — печи для спекания технической керамики и ферритов;
• энергетическое машиностроение — стенды испытаний жаропрочных материалов при циклическом нагреве.

При проектировании нагревателей из прутка Х23Ю5Т-ВИ необходимо учитывать повышенное удельное сопротивление и положительный температурный коэффициент: при нагреве от 20 C до 1200 C сопротивление возрастает в 1,05–1,08 раза. Расчёт мощности следует вести по удельному сопротивлению при рабочей температуре, а пусковой ток ограничивать ступенчатым включением или тиристорным регулятором напряжения.

Особенности монтажа и эксплуатации

Крепление нагревателей из прутка Х23Ю5Т-ВИ выполняется на керамических крючках из муллитокремнезёмистого волокна или шамотных трубках. Не рекомендуется жёсткая фиксация нагревателя в пазах футеровки — необходима компенсация термического удлинения, составляющего при нагреве до 1200 C примерно 1,5 % от длины. Сварку прутка допускается выполнять аргонодуговым методом с присадочным материалом того же химического состава; соединение должно располагаться вне зоны максимальных температур.

Сплав Х23Ю5Т-ВИ не предназначен для работы в атмосферах, содержащих серу, хлор и соединения свинца — эти элементы разрушают защитную оксидную плёнку и вызывают ускоренную высокотемпературную коррозию. В восстановительных атмосферах (водород, диссоциированный аммиак) максимальная рабочая температура снижается до 1100 C.

Вопросы и ответы