
硅碳棒以高纯度六方碳化硅为主要原料,按一定配比加工制坯,经2200℃高温硅化再结晶烧结制成,是一种棒状、管状非金属高温电热元件。在氧化性气氛中,正常使用温度可达到1450℃,连续使用时间可达2000小时。
**基本介绍**
硅碳棒使用温度较高,具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、升温快、使用寿命较长、高温变形小、安装维修方便等特点,化学稳定性良好。
与自动化电控系统配套,可获得较精确的恒定温度,也可根据生产工艺需要按曲线自动调温。使用硅碳棒加热既方便,又安全可靠。目前已广泛应用于电子、磁性材料、粉末冶金、陶瓷、玻璃、半导体、分析化验、科学研究等高温领域,可用作隧道窑、辊道窑、玻璃窑炉、真空炉、马弗炉、冶炼炉及各类加热设备的电加热元件。
**物理性质**
元件质地硬而脆,耐急冷急热,高温下不易变形,其他物理性能如下:
- 导热系数:20大卡/米·小时·度
- 线膨胀系数:5×10⁻⁶(m/℃)
**化学性质**
硅碳棒化学稳定性较好,抗酸能力较强。在高温条件下,碱性物质可能对其产生侵蚀。
硅碳棒元件在1000℃以上长期使用时,可能与氧气和水蒸气发生反应:
① SiC + 2O₂ → SiO₂ + CO₂
② SiC + 4H₂O → SiO₂ + 4H₂ + CO₂
这会使元件中SiO₂含量逐渐增加,电阻缓慢增大,即发生老化。若水蒸气过多,会促进SiC氧化,由反应②产生的H₂与空气中的O₂结合生成H₂O,进一步加剧反应,形成不良循环,可能降低元件寿命。
氢气(H₂)可能使元件机械强度降低。氮气(N₂)在1200℃以下可防止SiC氧化;在1350℃以上会与SiC发生反应,使SiC分解。氯气(Cl₂)可使SiC发生反应而分解。
**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。运输时应小心,搬运时应轻拿轻放。
2. 硅碳棒发热部长度应等于炉膛宽度。如果发热部伸入炉墙内,容易烧损炉墙。
3. 硅碳棒冷端部长度应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. 穿硅碳棒的炉孔内径应为冷端部外径的1.4~1.6倍。炉孔过小或孔内填充物塞得过紧,高温时可能阻碍硅碳棒自由伸缩而导致断棒。安装时,应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宜用铝编织带或铝箔连接,冷端部夹具应卡紧。
7. 新建炉或长时间不使用的电炉在使用前应进行烘炉,可采用旧棒或其他热源烘炉。
8. 硅碳棒存放时应防止受潮。受潮后冷端部铝层容易分解、脱落,导致冷端部与卡具接触电阻增大,且通电后硅碳棒容易崩裂。
9. 硅碳棒使用前应进行配阻,将阻值相同或接近的硅碳棒连接在一起。
10. 应为硅碳棒配备调压装置。送电初期电压宜为正常工作电压的一半,稳定一段时间后再逐步提高电压,避免急剧升温导致断裂。
11. 硅碳棒连续使用寿命较长,间断使用寿命相对较短。
12. 硅碳棒使用时应选择合理的表面负荷密度和使用温度,使用温度不宜高于1650℃;在有害气体环境中应防止硅碳棒与有害气体发生化学反应。
13. 更换硅碳棒时,应选用与炉内运行硅碳棒电阻相近的产品;必要时可更换整炉硅碳棒,以提高整体使用寿命。换下的硅碳棒如电阻值合适,可在电炉运行中后期继续使用。
14. 应防止熔融金属溅到硅碳棒上,以免导致断棒。
15. 应防止碱、碱土金属及碱性氧化物对硅碳棒的腐蚀。
16. 应经常观察电流表、电压表及温度表读数是否正常,冷端部夹具是否松动、氧化发黑或打火,硅碳棒是否断裂,发热部红热是否均匀。
**使用寿命**
硅碳棒的使用寿命是指从安装到设备上使用起,到不能正常工作为止的期限。按行业惯例,其使用寿命是指硅碳棒在使用中电阻值老化(增大)至初始值4倍所需的时间。由此可见,硅碳棒寿命没有明确的固定时限,只是一个相对值。目前部分厂家对这一概念不够重视,往往只关注硅碳棒出现弯曲、断损或不发热的时间,这种判断方式不够科学。要延长硅碳棒的使用寿命,首先应确保产品质量可靠,避免在老化前出现弯曲、断损或过早失效;其次应科学使用。在质量相同的情况下,科学使用可有效延长硅碳棒的使用寿命。