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碳化矽電熱元件

概述

碳化矽電熱元件是選用優質綠色碳化矽為主要原料，經加工制坯、高溫矽化、再結晶而成的棒狀非金屬高溫電熱元件。該元件與金屬電熱元件相比，具有使用溫度高、抗氧化性、耐腐蝕、壽命長、變形微、安裝維修方便等特點。因此它被廣泛應用於磁性材料、粉未冶金、陶瓷、玻璃、冶金和機械等工業的多種高溫電爐及其它電加熱設備上。

我們的碳化矽電熱元件採用新的冷端部生產工藝，具有優良的熱冷端電阻比，節能、壽命長，同時避免了因冷端部溫度過高對爐體造成的損害。

碳化矽電熱元件的物理性質

比重

2.6-2.8g/cm3

抗折強度

>300kg

硬度

>9MOH’S

抗拉強度

>150kg/cm3

氣孔率

<30%

輻射率

0.85

 碳化矽電熱元件的線膨脹係數、熱傳導率和比熱等隨著溫度的變化而變化，相關係數如下：

溫度

(℃)

線膨脹係數

(10-6m/℃)

熱傳導率

(Kcal/Mhr℃)

比熱

(cal/g℃)

0

/

/

0.148

300

3.8

/

/

400

/

/

0.255

600

4.3

14-18

/

800

/

/

0.294

900

4.5

/

/

1100

/

12-16

/

1200

4.8

/

0.325

1300

/

10-14

/

1500

5.2

/

/

碳化矽電熱元件的化學性質

1.元件的抗氧化性

元件在空氣中使用到800℃時開始氧化，溫度達到1000－1300℃時，發熱部表面生成一層二氧化矽保護膜，1300℃時結晶出石英，在1500℃時，保護膜達到一定的厚度，從而使元件的氧化速度變得極為緩慢，趨於穩定。如果繼續升溫至1627℃以上時,則保護膜　受到破壞，氧化速度顯著增加，造成元件過早損壞。元件在使用過程中雖然氧化極為緩慢，但長時間支行仍然會導致電阻值增大，這種現象叫做老化，為了減緩老化速度，我們在製造過程中以獨特的技術，在發熱部表面塗上了保護層，明顯的增強了元件的抗氧化性能，延長了使用壽命。

2.堿和鹼性金屬氧化物對元件的影響

在1300℃左右，堿和鹼性金屬氧化物與碳化矽發生反應，生成矽酸鹽，稱為化學侵蝕，會明顯影響元件發熱的紅熱程度。

3.熔化金屬對元件的影響

部分金屬如鈷、鎳、鉻等在高溫熔化狀態可以對元件造成侵蝕，影響元件的壽命。

元件的電氣性質

碳化矽電熱元件具有較大的比電阻，在空氣中加熱，元件發熱部表面溫度達到1050℃左右時，電阻率為600-1400Ωmm2/m.元件的電阻值隨著溫度的升高而變化，從室溫到800℃為負值，800℃ 以上為正值特性曲線。

元件在不同氣氛下使用溫度和表面負荷的控制

氣氛

爐溫(℃)

表面負荷(w/cm2)

對元件的影響

解決辦法

氨

1290

3.8

與 SiC作用生成甲烷減少 SiO2保護膜

露點啟動

CO2

1450

3.1

侵蝕 SiC

用石英管保護

18% CO

1500

4.0

無影響

 

20% CO

1370

3.8

吸附碳粒影響SiO2　保護膜

 

鹵素

704

3.8

侵蝕碳化矽減少二氧化矽保護膜

用石英管保護

碳氫化合物

1310

3.1

吸附碳粒而致熱污染，分解的碳沉積，易造成電器故障。

送進充分空氣

氫

1290

3.1

與SiC作用生成甲烷減少SiO2 保護膜　

露點啟動

甲烷

1370

3.1

吸附碳粒而致熱污染

 

N

1370

3.1

與 SiC反應形成氧化矽絕緣層

 

Na

1310

3.8

侵蝕 SiC

用石英管保護

SO2

1310

3.8

侵蝕 SiC

 用石英管保護

真空

1204

3.8

 

 

氧氣

1310

3.8

SiC 被氧化

 

水(不同含量)

1090-1370

3.1-3.6

與SiC作用生成矽的水化物

 

根據爐子的結構、氣氛和溫度正確地選擇元件的表面負荷是達到最佳使用壽命的關鍵。下圖示出了元件輻射在不受阻礙情況下的爐溫，元件溫度與表面負荷之間的關係。

推薦的元件表面負荷

爐溫℃

1100

1200

1300

1350

1400

1450

發熱部表面負荷（w/cm2)

<17

<13

<9

<7

<5

<4

碳化矽電熱元件的附件

元件安裝運行須知

1.為保爐溫和每支元件的負荷均勻，安裝前要對元件進行配阻，每組組值控制在＋/－10%以下。

2.由於碳化矽元件質脆，在安裝維修時要小心，以免損壞。

3.爐子在開始通電運行時，要逐步緩慢升壓，不可一次加滿負荷，否則會因衝擊電流過大造成元件損壞。

4. 使用元件須配備調調壓變壓器或可控矽調壓器及電壓、電流錶和溫度自動控制儀錶等。在使用過程中因元件氧化，電阻逐漸增加，為保持爐溫正常，應提高　使用電壓。當電壓提高到所用變壓器最高限度仍不能滿足要求時，可停爐改變元件的接線方式再繼續使用。

5.爐子在長期運行過程中，個別元件由於某種原因而損壞需更換時，要根據當時元件阻值增長情況，選補阻值適宜的元件，不可任意取新元件更換，若元件損壞較多或阻值增長過大，無法達到所需爐溫時最好全部更換新元件。換下來的元件重新（用電壓表、電流錶）測標其電阻值，配阻用在低溫區。I

6.新爐或長時間沒有使用的爐子，在使用前必須烘爐，烘爐時盡可能用舊元件或其他熱源。

7.如果燒制器件或材料時，在加熱過程中有水分排出，爐子要留有排氣孔，以排除爐內的水分或其他有害廢氣，以免影響元件的使用壽命。

直徑(mm) 長度 (mm) 發熱區表面積(cm2) 標準負荷(at 1050℃)
Hot end Cold end total 電壓 V 功率W 電阻Ω
12 150 150 450 56 41 896 1.85
200 200 600 75 50 1200 2.10
250 200 650 94 63 1504 2.62
300 200 700 113 75 1808 3.15
14 200 200 600 88 41 1408 1.22
250 250 750 110 51 1760 1.50
300 250 800 132 62 2112 1.80
350 200 750 154 73 2464 2.14
400 250 900 176 82 2816 2.40
16 300 250 800 150 62 2400 1.60
350 350 1050 176 70 2816 1.75
400 350 1100 200 80 3200 2.00
450 250 950 225 90 3600 2.25
500 250 1000 250 100 4000 2.50
600 250 1100 300 120 4800 3.00
20 300 400 1100 188 59 3008 1.14
400 350 1100 251 76 4016 1.45
500 400 1300 314 97 5056 1.85
600 400 1400 376 114 6016 2.15
700 400 1500 439 138 7024 2.7
800 300 1400 502 148 7530 2.9
900 300 1500 565 162 8475 3.1
25 300 300 900 236 53 3776 0.75
400 450 1300 314 71 5024 4
500 400 1300 392 90 6272 1.3
600 400 1400 470 108 7520 1.55
700 400 1500 550 120 8250 1.75
800 400 1600 627 134 9405 1.9
900 300 1500 705 151 10575 2.16
1000 300 1600 785 168 11775 2.4
30 400 300 1000 380 63 5700 0.7
500 300 1100 470 80 7050 0.9
600 400 1400 570 92 8550 1
700 450 1600 660 109 9900 1.2
800 500 1800 750 125 11250 1.4
900 400 1700 850 140 12750 1.53
1000 300 1600 940 153 14100 1.65
1100 300 1700 1035 168 15525 1.82
35 400 400 1200 440 67 6600 0.68
500 400 1300 550 84 8250 0.85
600 400 1400 660 100 9900 1.02
700 400 1500 770 117 11550 1.19
800 400 1600 880 134 13200 1.36
900 400 1700 990 151 14850 1.53
1000 400 1800 1100 167 16500 1.69
1100 400 1900 1210 184 18150 1.87
1200 400 3000 1320 201 19800 2.04
1300 400 2100 1430 218 21450 2.21
1400 400 2200 1540 234 23100 2.38
1500 400 2300 1650 251 24750 2.55
1600 300 2200 1760 263 25520 2.72
1700 300 2300 1870 280 27115 2.89
40 500 400 1300 628 75 9420 0.6
600 400 1400 753 90 11295 0.72
700 400 1500 880 105 13200 0.84
800 400 1600 1005 118 14573 0.96
900 400 1700 1130 133 16385 1.08
1000 400 1800 1255 148 18198 1.2
1100 400 1900 1381 163 20025 1.32
1200 400 2000 1506 177 21837 1.44
1300 400 2100 1630 192 23635 1.56
1400 400 2200 1760 207 25520 1.68
1500 400 2300 1880 222 27260 1.8
1600 300 2200 2010 236 29145 1.91
1700 300 2300 2140 250 31030 2.02
45 508 280 1067 708 61 10625 0.36
559 394 1346 780 68 11690 0.4
610 305 1219 851 74 12760 0.43
660 293 1245 921 81 13805 0.47
711 394 1499 992 87 14970 0.51
762 394 1549 1063 93 15935 0.55
813 394 1600 1134 99 17000 0.59
864 394 1651 1205 104 18070 0.61
914 394 1702 1275 112 19115 0.65
965 394 1753 1346 118 20180 0.7
991 419 1829 1382 120 20725 0.69
1016 394 1803 1417 122 21250 0.7
1118 419 1956 1560 136 23380 0.8
1219 432 2083 1700 148 25490 0.87
1270 394 2057 1772 155 26560 0.92
1295 381 2057 1806 155 27082 0.89
1321 394 2108 1843 161 27625 0.95
1372 394 2159 1914 168 28690 1
1422 394 2210 1984 173 29740 1.03
1473 394 2261 2055 180 30805 1.07
1524 394 2311 2126 186 31870 1.1
1575 419 2413 2197 192 32940 1.15
1626 394 2413 2268 197 34005 1.17
1676 420 2515 2338 205 35050 1.24
1829 280 2388 2551 218 38250 1.24
2437 420 3277 3401 291 50985 1.66
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