Four électrique à résistances chauffantes. L'invention a pour objet un four éliectri- que à résistances chauffantes, qui est carac térisé en ce que lesdites résistances chauffan tes sont constiuées par des baguettes de car bone ayant un diamètre d'environ un centi- mètre, ces baguettes étant disposées vertica.- lement, fixées à une seule de leurs extrémités, de façon qu'elles peuvent être portées à leur surface à une température voisine de 3000'K sans se briser.
Suivant une forme d'exécution, on utilise des baguettes de 8 mm de diamètre pou vant supporter une densité de courant de 1200 A/cmy, de façon à radier plus de 400 W/em\, c'est-à-dire que les baguettes atteignent une température de surface voisine de 3000 K et qu'elles contribuent au chauf fage du four à raison de 100 kZV par mètre d'élément chauffant.
Pour obvier à la fragilité des baguettes, celles-ci sont soustraites: à tout effort méca nique :et, dans les opérations prolongées, peu vent être protégées par une atmosphère inerte qui règne soit dans l'enceinte .du four, soit seulement au voisinage des électrodes..
Dans une première forme d'exécution, les résistances chauffantes sont simplement sus pendues à leur extrémité supérieure par l'in termédiaire d'une amenée de courant qui peut être aussi en carbone. A la partie inférieure, elles plongent dans un récipient en graphite ou en métal contenant, à l'état liquide, un métal ou un alliage à bas point de fusion et Dans les fours électriques utilisant comme résistances chauffantes des baguettes de car bone, il semble qu'on n'ait pas osé jusqu'ici pow#@ser au maximum la. température des, résistances chauffantes.
Il y a cependant avantage à le faire: à puissance égale et pour un même flux de chaleur, on peut utiliser soit une résistance chauffante rayonnant <B>100</B> W/cm', soit une résistance chauffante de même longueur et de surface moitié rayon- nant 200 @T4'/crn\; mais cette dernière coûte moins cher et la, tension aux bornes est plus élevée, ce qui assure un meilleur rendement. Les deux raisons principales pour lesquelles on a cherché à réduire la température:
de surfaeede la. résistance chauffante sont les .uiv aui-es on a. voulu limiter l'usure de la résistance chauffante, pensant que cette usure était propartionnelle à. la température, on a craint la. fragilité des résistances chauffantes de petit diamètre.
Or, il a; été constaté depuis longtemps < lue l'usure d'une résistance chauffante de carbone n'était pas proportionnelle à la température et des mebures ont confirmé que l'usure. était, aux bautes températures, :sen- :;iblement proportionnelle à la racine carrée de la température absolue. En ce qui concerne la; fragilité de. la résistance chauffante, on peut y parer par des dispositifs qui font l'objet (le la présente invention.
à tension clé vapeur faible. L'étain répond à ces conditions, mais on peut employer n'im porte quel autre -métal ou alliage, même le mercure, à condition d'assurer un refroidisse- ment convenable du bain de contact. On peut aussi prévoir Io réchauffage du bain de con tact :si le métal n':est pas liquide au moment de la mise en marche du four.
Les résistances chauffantes ainsi libre- ment suspendues peuvent être retirées du four à l'aide d'une simple poulie, ce qui permet leur remplacement très rapide ou leur élimination du four à certains stades des opérations.
On peut disposer les résistances chauffan tes dans une cheminée ou enceinte rayonnant à son tour sur la charge et servant en quel que sorte de transformateur thermique, la température atteinte par la cheminée étant fonction du rapport de sa @surfa;ce à celle de la résistance chauffante.
Ce dispositif permet de faire circuler un ga-z inerte autour des résistances chauffantes tout en conservant la possibilité de maintenir, dans la partie du four contenant la, charge, une atmosphère oxydante.
On peut d'ailleurs, -en disposant judicieu sement les conduits d'arrivée et de départ des gaz, faire régner cette double atmosphère sans qu'il y ait nécessité de disposer les résistances chauffantes dans des cheminées, ni d'établir de cloisons.
Il est également prévu, dans les fours clé traitement thermique ou de cuisson ayant une massa suffisante, de retirer les résistan ces chauffantes en fin de cuisson et,de laisser la charge se refroidir dans une atmosphère d'oxygène.
Dans une autre forme d'.exéoution, les résistances chauffantes verticales sont main tenues à leur partie inférieure et portent à leur extrémité supérieure une connexion légère, -en graphite, pâr exemple, disposée clé manière à pouvoir se déplacer verticale- ment,
-ces déplacements pouvant être guidés. La connexion est utilisée pour réunir, soit des points au même potentiel sur plusieurs résistances chauffantes, soit deux résistances chauffantes en série, soit trois résistances chauffantes en étoile.
L'utilisation des fours faisant l'objet de l'invention est particulièrement utile pour les traitements thermiques à très haute tem pérature, pour la fabrication du verre -de silice et celle des produits céramiques ultra- réfractaires.
Electric oven with heating resistances. The object of the invention is an electric furnace with heating resistances, which is characterized in that said heating resistances are constituted by carbon rods having a diameter of approximately one centimeter, these rods being arranged vertically. .- lement, fixed at only one of their ends, so that they can be brought to their surface at a temperature close to 3000 ° K without breaking.
According to one embodiment, rods 8 mm in diameter are used which can withstand a current density of 1200 A / cmy, so as to radiate more than 400 W / em \, that is to say that the rods reach a surface temperature of around 3000 K and contribute to heating the furnace at a rate of 100 kZV per meter of heating element.
To obviate the fragility of the rods, they are removed: from any mechanical force: and, in prolonged operations, can be protected by an inert atmosphere which reigns either in the enclosure of the oven, or only in the vicinity electrodes.
In a first embodiment, the heating resistors are simply suspended at their upper end by means of a current lead which may also be made of carbon. At the bottom, they are immersed in a graphite or metal container containing, in the liquid state, a metal or an alloy with a low melting point and In electric ovens using carbon rods as heating resistors, it seems that we have not dared so far pow # @ ser to the maximum. temperature of the heating resistances.
However, there is an advantage in doing this: at the same power and for the same heat flow, you can use either a radiant heating resistor <B> 100 </B> W / cm ', or a heating resistor of the same length and half radiating surface 200 @ T4 '/ crn \; but the latter costs less and the terminal voltage is higher, which ensures better efficiency. The two main reasons for trying to reduce the temperature:
of surfaeede la. heating resistor are the .uiv aui-es we have. wanted to limit the wear of the heating resistor, thinking that this wear was proportional to. the temperature, we feared. fragility of small diameter heating resistors.
Now he has; It has been observed for a long time that the wear of a carbon heating resistor was not proportional to the temperature, and carbons confirmed that the wear. was, at high temperatures,: sensibly proportional to the square root of the absolute temperature. Regarding the; fragility of. the heating resistance, it can be overcome by devices which are the object (the present invention.
at low vapor pressure. Tin meets these conditions, but any other metal or alloy can be used, even mercury, provided proper cooling of the contact bath is ensured. It is also possible to provide for reheating the contact bath: if the metal is not liquid when the furnace is started.
The freely suspended heating resistors can be removed from the oven using a simple pulley, which allows them to be replaced very quickly or removed from the oven at certain stages of the operation.
The heating resistances can be placed in a chimney or enclosure radiating in turn on the load and serving as a kind of thermal transformer, the temperature reached by the chimney being a function of the ratio of its surface area; this to that of the resistance heated.
This device makes it possible to circulate an inert gas around the heating resistors while retaining the possibility of maintaining, in the part of the furnace containing the charge, an oxidizing atmosphere.
It is also possible, by judiciously arranging the gas inlet and outlet conduits, to make this double atmosphere prevail without there being any need to place the heating resistances in the chimneys, nor to establish partitions.
Provision is also made, in key heat treatment or cooking ovens having a sufficient mass, to remove the heating resistors at the end of cooking and to allow the load to cool in an oxygen atmosphere.
In another form of exéoution, the vertical heating resistors are hand held at their lower part and carry at their upper end a light connection, -in graphite, for example, arranged key so as to be able to move vertically,
-this movements can be guided. The connection is used to join either points at the same potential on several heating resistors, or two heating resistors in series, or three star heaters.
The use of the furnaces forming the subject of the invention is particularly useful for heat treatments at very high temperature, for the manufacture of silica glass and that of ultra-refractory ceramic products.