硅碳棒使用注意事项
1、硅碳棒安装前应先检查冷端标记的电阻(Ω),然后进行配阻,每组阻值差距在±0.1以下 2、当棒穿过炉壁两侧(或上下)的棒孔后,应自由转动360度,严防强制安装与敲打。 3、使用硅碳棒必须配备调压变压器或可控硅调压器及电压、电流表和温度自动控制仪表等。在使用过程中因棒氧化,电阻则逐渐增加,为保持炉温正常,应提高使用电压。当电压提高到所用变压器最高限度仍不能满足要求时,可停炉改变棒的接线方式再继续使用。
4、新炉开始送电时,为了防止断棒,应采用电阻炉额定功率的l/2空送一段时间,一切正常后再逐渐升高电压,要按电炉升温规范升温,以免因功率过高炸断硅碳棒。 5、新炉或久未使用的电炉(窑),在使用之前必须烘炉,烘炉时尽可能用旧棒或其它热源。 6、严禁硅碳棒超负荷使用。如棒因故断裂或发现棒发热不均,局部呈白炽或暗红现象一段一段时,这说明棒体老化不一致,一段段电阻相差太大,应停炉检修换棒,最好全部更换新棒,如更换部份新棒或单支新棒时会因新棒电阻与用过棒的电阻匹配不合适,导致负荷不平衡,炉温不均匀。因电阻差异大故棒温高低相差也大,会严重影响使用寿命。 7、棒在存放过程中,要注意防潮。如发现棒端喷铝处变质潮解,经表面处理后可重新喷铝,如无喷铝条件,可在棒喷铝段缠裹几层铝箔再用。 8、硅碳棒硬而脆,在运输、开箱、安装更换时要特别小心。轻拿、轻放,严防机械敲打,以免损坏。
加粗式硅碳棒示意图
L-全长 I-发热部长度 I1-冷端部长度 d-直径 D冷端部直径 n-喷铝长度 标志方法:d/I/I1/D 例:8/180/150/14
粗端式硅碳棒规格、功率及电阻范围表
规格d/I/I1/D(mm) |
总长L(mm) |
电阻范围(Ω) |
每支元件在下列炉温/棒温时允许负荷量(W) |
800-900℃ |
900-1000℃ |
1000-1100℃ |
1100-1200℃ |
1200-1300℃ |
1300-1400℃ |
1350-1450℃ |
8/180/60/14 |
300 |
2.6-5.2 |
126 |
166 |
208 |
261 |
317 |
385 |
423 |
8/180/150/14 |
480 |
2.6-5.2 |
126 |
166 |
208 |
261 |
317 |
385 |
423 |
8/150/150/14 |
450 |
2.2-4.5 |
105 |
138 |
173 |
217 |
264 |
321 |
353 |
8/180/180/14 |
540 |
2.6-5.2 |
126 |
166 |
208 |
261 |
317 |
385 |
423 |
8/200/150/14 |
500 |
2.9-5.8 |
140 |
181 |
231 |
290 |
353 |
428 |
470 |
12/150/200/20 |
550 |
1.1-2.2 |
158 |
209 |
259 |
327 |
400 |
485 |
530 |
12/200/200/20 |
600 |
1.4-2.9 |
211 |
278 |
346 |
436 |
534 |
647 |
707 |
12/250/200/20 |
650 |
1.8-3.8 |
263 |
348 |
432 |
455 |
667 |
804 |
884 |
14/180/150/22 |
480 |
1.3-2.3 |
238 |
293 |
365 |
459 |
563 |
681 |
744 |
14/150/250/22 |
650 |
0.9-1.8 |
185 |
244 |
303 |
382 |
468 |
567 |
620 |
14/200/250/22 |
700 |
1.2-2.3 |
264 |
326 |
405 |
510 |
625 |
757 |
827 |
14/250/250/22 |
750 |
1.5-3.0 |
309 |
401 |
506 |
638 |
781 |
946 |
1034 |
14/300/250/22 |
800 |
1.8-3.5 |
370 |
488 |
607 |
766 |
937 |
1135 |
1241 |
14/400/350/22 |
1100 |
2.3-4.7 |
493 |
651 |
810 |
1021 |
1250 |
1514 |
1654 |
18/300/250/28 |
800 |
1.1-2.2 |
475 |
627 |
780 |
983 |
1204 |
1458 |
1593 |
18/300/350/28 |
1000 |
1.1-2.2 |
475 |
627 |
780 |
983 |
1204 |
1458 |
1593 |
18/400/250/28 |
900 |
1.4-2.9 |
633 |
836 |
1040 |
1311 |
1605 |
1944 |
2124 |
18/500/350/28 |
1200 |
1.8-3.6 |
791 |
1045 |
1300 |
1639 |
2006 |
2430 |
2656 |
18/600/350/28 |
1300 |
2.1-4.3 |
949 |
1254 |
1559 |
1966 |
2407 |
2915 |
3187 |
18/400/400/28 |
1200 |
1.4-2.9 |
633 |
836 |
1040 |
1311 |
1605 |
1944 |
2124 |
25/400/400/38 |
1200 |
0.8-1.7 |
879 |
1162 |
1444 |
1821 |
2229 |
2700 |
2952 |
25/600/500/38 |
1600 |
1.3-2.6 |
1319 |
1743 |
2167 |
2732 |
3344 |
4051 |
4427 |
25/800/450/38 |
1700 |
1.7-3.4 |
1758 |
2324 |
2889 |
3642 |
4459 |
5401 |
5903 |
25/500/400/45 |
1300 |
0.6-1.2 |
1319 |
1743 |
2167 |
2732 |
3344 |
4051 |
4427 |
30/1000/500/45 |
2000 |
1.1-2.2 |
2638 |
3485 |
4333 |
5464 |
6688 |
8101 |
8855 |
30/1200/500/45 |
2200 |
1.3-2.6 |
3165 |
4153 |
5200 |
6556 |
8026 |
9721 |
10626 |
40/1000/500/56 |
2000 |
0.8-1.7 |
3520 |
4651 |
5782 |
7291 |
8925 |
10810 |
11816 |
40/1500/500/56 |
2500 |
1.3-2.6 |
5275 |
6971 |
8666 |
10927 |
13376 |
16202 |
17710 |
40/2400/700/56 |
3800 |
2.0-4.0 |
8439 |
11152 |
13864 |
17481 |
21399 |
25920 |
28332 |
40/2600/850/56 |
4300 |
2.2-4.4 |
8792 |
11618 |
14444 |
18212 |
22940 |
27004 |
29516 |
以上产品是部分定型产品的规格电阻范围,我厂可根据用户的实际情况提供图纸及技术要求定做产品。
硅碳棒为非金属电热元件,是用高纯度绿色六方碳化硅为主要原料,经2200℃高温再结晶制成的,正常使用温度可达1450℃,合理使用条件下,连续使用超过2000小时,在空气中使用,不需要任何保护气氛。适用于各种电炉电窑。 一、用途:由于硅碳棒使用温度高,有良好的化学稳定性。如果与自动化供电系统配套,既可得到精确的恒定温度, 又可根据生产工艺的实际需要按曲线自动调温。现已广泛应用于国防、机械、冶金、轻化、陶瓷、半导体、分析化验、科学研究等领域,成为各种电炉电窑的电加热元件。隧道窑、辊道窑、玻璃窑炉、真空炉、马弗炉、冶炼炉以及各类加热设备,使用硅碳棒加热既方便,又安全可靠。 如:铜、铝及各种合金的冶炼,机械器件的热处理,陶瓷和磁性元件的烧结,以及作为各类试验、化验设备的加热元件,均能得到较为理想的效果。 二、性能:该元件质地硬而脆,膨胀系数小、能耐急冷急热,不易变形,有良好的化学稳定性,抗酸能力极强,与强酸不反应,抗碱能力较差,在高温下能腐蚀分解棒体。氯气能使元件分解,氢氮气有不同程度的侵蚀作用。如果在空气和水蒸气中长期使用,元件会缓慢老化,二氧化硅含量增多,电阻值增长,发生如下反应:
硅碳棒的电阻值,随着元件温度的变化而变化,因为元件是一种非线性型电阻体。从室温至850±50℃电阻由大变小,850±50℃以上又由小变大。也就是说:元件的电阻温度系数有负值阶段也有正直阶段。在棒的一端所标电阻是按部颁标准规定在1050±50℃时测定的,便于安装时搭配。 元件的表面负荷密度与炉子的温度有密切关系,可以根据需要任意调整。需要炉温高时加大负荷密度,反之可降低负荷密度。即所谓“调功”。 元件在长期使用过程中,由于SiC表面氧化,使其电阻有所增加,元件老化的速度取决于元件的使用时间,温度和表面的负荷密度。元件在空气中使用温度高负荷密度大,元件的老化速度就快。 (1)、硅碳棒物理性能:
项目 |
单位 |
数值 |
项目 |
单位 |
数值 |
硬度 |
莫氏 |
9.5 |
抗折强度 |
KN/cm2 |
3.92 |
密度 |
g/cm3 |
3-3.2 |
热传导系数(1200℃) |
W/m.℃ |
15.7 |
气孔率 |
% |
23-27 |
线膨胀系数(1200℃) |
m/℃ |
5X10-6 |
(2)、硅碳棒化学性能:
温度℃ |
发生的化学反应 |
温度℃ |
发生的化学反应 |
1000 |
碱性物质侵蚀硅碳棒 |
1200 |
氢氟酸、氟化物破坏SiC保护膜 |
1200 |
氨气分解为N2、H2开始与元件反应 |
1300 |
硫磺与硫腐蚀硅碳棒 |
1200 |
氯气完全分解元件的SiC |
1400 |
氮气与硅碳棒生成一系列的氮化物 |
(3)、硅碳棒电气性能
由图可见发热体电阻呈凹曲状,约在850±50℃时,电阻率为最小值,在此温度点之后,温度增高电阻率相应增大。温度超过1500℃时,老化速度加剧,并将元件迅速烧毁
(4)、硅碳棒的老化
三、品种:硅碳棒分为:两端加粗式棒、等直径棒、槽型棒、双温区硅碳棒、枪型棒、山型棒、辊棒、螺纹棒及再结晶热电偶保护管等,其形状和各部名称如下图:
硅碳棒是用高纯度绿色六方碳化硅为主要原料。 硅是非金属元素,有无定形和晶体两种同素异形体, 晶体硅具有金属光泽和某些金属特性,因此常被称为准金属元素。硅是一种重要的半导体材料,掺微量杂质的硅单晶可用来制造大功率晶体管、整流器和太阳能电池等。二氧化硅(硅石)是最普遍的化合物,在自然界中分布极广,构成各种矿物和岩石。最重要的晶体硅石是石英。大而透明的石英晶体叫水晶,黑色几乎不透明的石英晶体叫墨晶。石英的硬度为7。石英玻璃能透过紫外线,可以用来制造汞蒸气紫外光灯和光学仪器。自然界中还有无定形的 硅,叫做硅藻土,常用作甘油炸药(硝化甘油)的吸附体,也可作绝热、隔音材料。普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。硅酸干燥脱水后的产物为硅胶,它有很强的吸附能力,能吸收各种气体,因此常用来作吸附剂、干燥剂和部分催化剂的载体。
(1) 硅碳棒质地硬而脆,受到剧烈震动和撞击容易断裂。因此运输时要格外小心,搬运时要轻拿轻放。 (2) 硅碳棒发热部的长度应该等于炉膛的宽度。如果发热部伸入炉墙内,容易烧损炉墙。 (3) 硅碳棒冷端部的长度应该等于炉墙厚度加上冷端伸出炉墙的长度。一般冷端部伸出长度为50~150mm,以便冷却冷端部及连接卡具。 (4)穿 硅碳棒的炉子的内径应是冷端部外径的1.4~1.6倍,炉孔过小或孔内填充物塞得过紧,高温时会阻碍硅碳棒自由伸缩而导致断棒。安装时,应该使硅碳棒能够自由转动360度。 (5) 硅碳棒与被加热物及炉墙的距离应大于或等于发热部直径的3倍。硅碳棒与硅碳棒之间的中心距应不小于其发热部直径的4倍。 (6) 硅碳棒冷端部与主电路用铝辫或铝箔连接。冷端部的夹具要卡紧。 (7)新建炉或长时间不使用的电炉在使用前要进行烘炉,应采用旧棒或其它热源烘炉。 (8) 硅碳棒存放时要防止受潮。因为受潮后容易使冷端部铝层分解、脱落,导致冷端部与卡具接触电阻增大,而且硅碳棒通电后容易崩裂。 (9) 硅碳棒在使用前要进行配阻。先阻值相同或接近的硅碳棒连接在一起。 (10)为 硅碳棒配备调压装置。送电初期电压为其正常工作电压的一半,稳定一段时间以后再逐渐提高电压。这样硅碳棒就不会因为急剧升温而导致断裂。 (11) 硅碳棒连续使用寿命长;间断使用寿命短。 (12) 硅碳棒使用时要选择合理的表面负荷密度和使用温度。使用温度应不大于1650℃;在有害气体环境中使用更要防止硅碳棒与有害气体发生化学反应。 (13)更换 硅碳棒时,应选用和炉内运行的硅碳棒的电阻相接近的硅碳棒,必要时更换整炉硅碳棒,这样有利于提高硅碳棒的使用寿命,卸不来的硅碳棒,如果电阻值合适,还可以在电炉运行中后期换上使用。 (14)防止 硅碳棒溅上熔融金属,溅上熔融金属容易导致断棒。 (15)防止碱、碱土金属和碱性氧化物腐蚀 硅碳棒。 (16)经常观察电流表、电压表及温度表的读数是否正常;冷端部夹具是否松运、氧化发黑或打火; 硅碳棒是否断裂; 硅碳棒发热部红热是否均匀。
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(1)为了使每支硅碳棒都能处于正常而理想的工作状态,安装前对整批硅碳棒测定其电阻值,将其分类,电阻值相近的装在同一调整区,使之工作电源相近。 (2)为了检验每支硅碳棒电热元件是否良好工作,通电试验时可用钳形电流表逐一测定电流。同一区域在相等的电压下要求电流相近,偏差不超出10%,如果个别电流太大就说明阻值太小。如果电流太小,不是阻值太大就是管脚按触不良。如果没有电流可能是硅碳棒电热元件已断裂,应进一步检查更换。
(3)硅碳棒电热元件质脆易断,特别在带螺纹位置最为脆弱,安装要特别小心,轻拿轻放,安装时要特别注意绝不允许单边受力,必要时应用耐热钢管套住硅碳棒轻轻推入然后拔出钢管套,安上护套固定好。
(4)为防止硅碳棒电热元件与上部结构的耐火材料互相影响,各个元件的管脚均用陶瓷纤维套管绝缘,陶瓷纤维套管不但起着电气绝缘的作用而且还起到固定硅碳棒的作用。
(5)在窑炉中使用硅碳棒,操作温度可达1700℃。在还原性气氛下,其最高操作温度为1350℃。碳化硅加热元件的寿命一般为1~2个月,最多达到3个月。
(6)料道中使用的硅碳棒,为了延长硅碳棒加热元件的寿命。可改进料道上部结构,用挡砖将料道与工作池隔开,严格控制料道气氛。
(7)减少使用温度的影响。碳化硅元件的老化速度与使用温度成正比,使用温度越高,老化越快,其寿命越短。
(8)通过调整加于硅碳棒元件的电力负荷,降低表面负荷密度。如采用较小的负荷和较低的表面负荷密度,窑内温度虽高,也可以保持相当长的寿命,这可通过改变硅碳棒元件的安装支数,或改变元件的规格,以调节发热表面的大小来实现。表面负荷密度与炉膛温度成反比,炉膛温度越高,允许表面负荷密度越小;超负荷使用会引起碳化硅元件过热分解导致发热部表面脱落、烧损。为确保元件寿命,切忌让电热元件在超负荷条件下使用,一般其值控制在6~8W/cm2。
(9)硅碳棒电热元件使用一定时间后,由于电阻值增大,需要提高电压,用以补偿电阻增加的损失,因此需要变压器有一定的电压调节范围;对于连续运行的窑炉和料道,电压调整范围为0.7~2.5V(V是指硅碳棒元件初期使用的电压)。通过增压调节,可以延长碳化硅元件的使用寿命。
(10)硅碳棒元件的接线方法,可采用并联、串联、角形、星形以及其它形式的接线方式;但是并联优越于串联,并联可以调节负荷不平衡的因素,而多支串联则加重了不平衡的因素,提高了工作电压。为了延长硅碳棒元件的寿命、保证安全使用,应避免采用多支串联。
(11)硅碳棒碎片落入玻璃液中会造成气泡,这是由于碳化硅有强还原作用,会与溶解于玻璃液中的气体和玻璃组分起化学反应。因此残缺的硅碳棒碎片必须设法取出,但一般情况下碳化硅棒只会断裂不会破碎。
(12)窑炉气体内含有大量硫、钠、硼等氧化物,会与硅碳棒起强烈反应,几天之内就会使整个棒体发胖而损坏。使用硅碳棒发热体时,料道必须与工作池火焰空间完全分隔。一般料道中因挥发含量低,对其影响甚小。
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