Высокотемпературные электронагревательные элементы из тугоплавкого электропроводного оксидного соединения – хромита лантана LaCrO3 позволяют осуществлять резистивный нагрев непосредственно от комнатной температуры. Хромитлантановые нагреватели используются в электрических печах сопротивления с воздушной средой и обеспечивают проведение термических процессов при температурах до 1700°С, а в крайних до 1800°С. Из других сред наименее агрессивными по отношению к хромиту лантана являются инертные газы (аргон, гелий), азот, углекислый газ, в атмосфере которых нагреватели сохраняют работоспособность вплоть до 1200°С. При остаточном парциальном давлении кислорода не менее 100 Па в этих газовых средах возможна эксплуатация при температурах до 1400°С.
Хромитлантановые нагреватели могут использоваться как в непрерывном, так и в периодическом режиме эксплуатации с полным охлаждением в межцикловый период. Единственным ограничением при этом являются скорости нагрева и охлаждения печи. Нагреватели можно легко заменять, что сводит к минимуму производственные потери.
Хромитлантановые нагреватели обладают следующими достоинствами:
- обеспечивают возможность работы, как в непрерывном, так и в циклическом режиме;
- обеспечивают нагрев в окислительной атмосфере до 1800°С;
- обеспечивают возможность работы от сети с использованием традиционных тиристорных систем управления без применения силовых понижающих трансформаторов;
- демонстрируют стабильность электрических свойств в процессе службы (отсутствие старения) – старые и новые нагреватели могут использоваться совместно;
- обеспечивают работоспособность во всем диапазоне температур (от комнатной до максимальной);
- обладают практически полной утилизацией (лом вышедших из строя нагревателей принимается производителем на переработку);
- в процессе эксплуатации хромитлантановых нагревателей их сопротивление практически не изменяется во времени, благодаря чему поддерживается равномерное тепловыделение и хорошая изотермичность рабочего пространства печей.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
Керамические материалы на основе хромита лантана обладают электронным типом проводимости и проявляют типичные для полупроводников свойства. Особенностью всех материалов является значительное снижение электрического сопротивления с температурой. Наиболее существенное падение сопротивления, более чем на один десятичный порядок, наблюдается в интервале температур от комнатной до 1000°С и с дальнейшим нагревом, вплоть до 1700°С, изменяется незначительно (в 2 – 2.5 раза).
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРОМИТА ЛАНТАНА
Плотность (кажущаяся), г/см² 5.6
Температура плавления, °С 2450
Коэффициент температурного расширения, К-19.6•10-6
Теплопроводность, Вт/м•К 2.4
Теплоемкость, кДж/кг•К 0.75
Прочность при сжатии, Мпа 120
Прочность при изгибе, Мпа 30
Микротвердость, Гпа 8.0
Модуль упругости, Гпа 60
Степень черноты 0.95
Электропроводность, См/м
при Т=25°С 15…50
при Т=1700°С 400…1500