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冶金炉料技术支持

浏览次数: 日期:2016-3-10

物理性质

 

项目

单位

数值

密度

g/cm3

≥2.6

气孔率

%

18-20

抗折强度

Mpa

≥50

硬度

莫氏

9.8

热膨胀系数

×10-6K-1

4.8

比热

卡/克•℃

0.183

导热率

卡/cm•秒•℃

0.0365

发热部电阻率(1050℃

Ω•mm2/m

700-1500

冷端部电阻率(20℃)

Ω•mm2/m

18-24

辐射率

 

0.9

 

化学性质

1、化学组成:硅碳棒是碳化硅高温再结晶制品,是一种非金属高温电热元件。
硅碳棒发热部主要化学成分

成份

SiC

Fe2O3

Al2O3

Si+SiO2

C

含量(%)

≥98.5

≤0.5

≤0.2

≤0.4

≤0.3

2、老化特性:随着使用时间的增加,硅碳棒的电阻值逐渐增长,这种现象称为硅碳棒的“正常老化”。在配备调压器的情况下,硅碳棒的电阻值增加到原来电阻值的四倍,即认为硅碳棒的使用寿命终止。碳化硅电热元件的使用寿命除了受电热元件的内在质量的差异影响外,还受电热元件的使用温度、发热部表面负荷密度、表面涂层、供电方式(间断和连续使用)、控制方式(有无调压、调功装置)、接线方式(串联、并联等)及炉内气氛等因素的影响。

3、炉内气氛对硅碳棒的影响:干燥空气的影响:硅碳棒能在高温(1600℃)、干燥的空气中长期使用,电阻缓慢增加。氧气(O2)与SiC在高温时发生反应,生成二氧化硅(SiO2)。由于硅碳棒表面形成了一层SiO2保护膜,因此硅碳棒具有很强的抗氧化性。
(2)水蒸气的影响:水蒸气(H2O)在1100℃时与SiC发生强烈化学反应,生成Si、SiO2和C。硅碳棒表面出现裂纹,电阻增长速度很快。

(3)氮气(N2)的影响:当硅碳棒表面温度达到1400℃时,N2就与SiC发生反应,生成氮化硅,使硅碳棒的电阻值显著增长。

(4)氢气(H2)的影响:在1250℃时,H2与SiC发生反应,生成甲烷(CH4),破坏SiC发热体。
(5)氨气(NH3)的影响:NH3在高温时可分解成成N2和H2。故使用温度应控制在1250℃以下。
(6)二氧化硫(SO2)的影响:SO2在1300℃与SiC反应,故使用温度应控制在1300℃以下。
(7)氯气(Cl2)的影响:Cl2在600℃时就会与SiC发生反应,在1200℃时,Cl2会把硅碳棒完全分解。

4、SiC与盐酸(HCL)、硫酸(H2SO4)在高温时不发生化学反应。浓磷酸(H3PO4)在250℃时与SiC发生反应,生成氧气(O2)、甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和二氧化硅(SiO2)。浓硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)的混合物在常温下能溶解SiC。
5、在1000℃时,硅碳棒可以与碱性氧化物、碱及碱土金属起化学反应,故使用温度应控制在1000℃以下。
电气性质
1、 硅碳棒电阻值受温度影响很大,在0-850℃时硅碳棒电阻温度系数呈现负值,在850℃以上硅碳棒电阻值温度系数呈现正值。硅碳棒标定的电阻是其在1050℃±50℃时测定的热态电阻值。
2、 硅碳棒的电阻温度特性曲线硅碳棒的电阻随着棒体表面温度的升高而呈现出非线性变化规律。

 

 

3、硅碳棒的接线方式
三角形(Δ)连接;星形(Y)连接;串联;并联;并串联;串并联。
4、硅碳棒表面温度与电阻增加速度的关系:

 

 

5、硅碳棒表面温度、炉温、表面负荷密度三者之间关系δ=W/cm2。

6、电热元件发热部最大表面负荷密度与炉温的关系。

注意事项
(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50~150 mm,以便冷却冷端部及连接卡具。
(4)穿硅碳棒的炉孔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1日棒或其它热源烘炉。
(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。选阻值相同或接近的硅碳棒连接在一组。
(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,卸下来的硅碳棒,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;冷端部夹具是否松动、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。

所属类别: 冶金炉料

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