Карбидкремниевые нагреватели (SiC), изготовление нагревательных элементов

Карбидкремниевый нагреватель – это разновидность неметаллического высоко-температурного электрического нагревательного элемента.

Карбид кремний зеленый, высокого качества, отборный - является основным элементом для производства электронагревателей SiC. Пластичное формование - способ изготовления карбидкремниевых нагревателей, в результате которого нагреватели получаются сплошными. Нагревательные элементы пропитываются кремниевым сплавом - с целью получения холодных выводов. В отличии от металлических нагревательных элементов, карбидкремниевые нагреватели могут применяться при высоких температурах (до 1300-1450°С), мало подвергаются деформации, не подвергаются коррозии, не окисляются в процессе работы, легко устанавливаются в печь, могут быть легко заменены - не требуется длительной остановки печи, имеют более длинный срок эксплуатации. Поэтому широко используются в различных высокотемпературных электрических печах и других электронагревательных приборах при производстве магнита, керамики, стекла, в порошковой металлургии, в металлургии, машиностроении.

Срок службы карбидкремниевых нагревателей зависит от основных факторов:

• значение удельной поверхностной мощности;
• схема соединения нагревателей;
• температурно-временной режим работы электропечи;
• состав печной атмосферы, способ регулирования температуры печи.

Виды и типы карбидкремниевых нагревателей (карборундовых электронагревателей)

Стержневой rарбидкремниевый нагреватель ED

Составные карбидкремниевые нагреватели 3 ED

Возможно изготовление нагревательных элементов других типоразмеров по заявке Заказчика. Опытные технологи рассмотрят Вашу заявку и подготовят оптимальные варианты. Телефоны для связи с нашими менеджерами: +7-916-831-48-57; +7-917-586-37-95; +7-926-837-84-36.

Коэффициент линейного расширения, теплопроводность и удельная теплоемкость карбидкремниевого нагревателя будут изменяться с изменением температуры.

Химические свойства карбидкремниевых электронагревателей (SiC)

1. Антиоксидантные свойства карбидкремниевых электронагревателей.

Карбидкремниевый нагревательный элемент начинает подвергаться окислению на воздухе при температуре свыше 800°С и на поверхности горячей зоны начинает образовываться защитная пленка из SiO2, когда температура достигает 1000-1300°С, защитная пленка выкристаллизовывается при 1300°С и достигает определенной толщины, когда температура достигнет 1400°С, что делает процесс дальнейшего окисления очень медленным. Если продолжить нагревание свыше 1450°С, защитная пленка будет повреждена и скорость окисления будет быстрее, следовательно и карбидкремниевый нагревательный элемент разрушится быстрее.

Несмотря на то, что элемент будет окисляться очень медленно в процессе использования, это также приведет к увеличению сопротивления при дальнейшем длительном применении, такой процесс называется «старением». Чтобы сократить скорость старения, используется специальная технология распространения защитной пленки на поверхности горячей зоны в процессе производства, которая увеличивает антиоксидантные свойства карбидкремниевых электронагревателей и увеличивает срок их службы.

2. Влияние щелочей и оксидов щелочных металлов на карбидкремниевые нагреватели.

Щелочи и оксиды щелочных металлов будут вступать в реакцию с SiC при температурах 1300°С и выделять вещество, которое вызывает щелочно-химическую коррозию и может влиять на раскаленность нагревательного элемента.

3. Влияние расплавленного металла на карбидкремниевый нагреватель.

Электрические свойства карбидкремниевых нагревателей (карборундовых)

Поверхностная температура элементов, °С

Некоторые металлы, такие как кобальт, никель, хром и другие могут повреждать карбидкремниевый электронагреватель при температуре плавления и сокращать срок службы элемента.

Карбидкремниевые нагреватели имеют довольно большое удельное сопротивление.

При нагреве в воздухе, поверхностная температура горячей зоны достигает 1050°С. Норма сопротивления при этом 600-1400 Ом*мм2/м. Величина сопротивления изменяется с повышением температуры. Это показывает кривая, характеризующая изменения сопротивления в зависимости от температуры: снижение значений сопротивления происходит при температурах до 800°С и повышение значений сопротивления при температурах более чем 800°С.

Стойкость карбидкремниевых нагревателей при эксплуатации в атмосфере углекислого газа такая же, как при эксплуатации в воздушной среде. Кислород несколько снижает срок службы карбидкремниевых электронагревателей по сравнению с воздушной атмосферой. В водороде и в смеси водорода и азота (диссоциированный аммиак) электронагреватели могут работать при температуре не выше 1300°С на их активной поверхности. При применении в атмосфере с содержанием водорода до 20% необходимо снижать значение допустимой поверхностной мощности электронагревателей на 40%, с содержанием водорода свыше 20% - на 60%. В вакууме карбидкремниевые электронагреватели показывают низкий срок службы. Водяной пар при температуре выше 750°С способствует быстрому окислению нагревателей и резкому снижению их стойкости (в 2-3 раза). Поэтому сушку печей необходимо проводить при открытой дверце до температур 300-400°С. Углеводороды - метан, аргон, бутан, природный газ, расщепляясь при высокой температуре, приводят к науглероживанию карбидкремниевых электронагревателей. Содержание углеродсодержащего газа в составе атмосферы не должно превышать 2%. Фтор, хлор, бром разрушают карбидкремниевые нагреватели при температуре выше 700°С.

Поверхностная нагрузка карбидкремниевых нагревателей

Ключевой фактор для оптимальной службы карбидкремниевого электронагревателя – это правильный выбор поверхностной нагрузки нагревательного элемента в соответствии с конструкцией печи, средой и температурой. Значение удельной поверхностной мощности определяет температурное поле по сечению электронагревателя SiC от его центра к поверхности. Превышение оптимальных значений удельной поверхностной мощности приводит к преждевременному выходу карбидкремниевых электронагревателей из строя в основном из-за растрескивания и перегорания, а также возможен разогрев выводов нагревателя. Ниже представлены цифры, показывающие отношения между температурой печи и температурой элемента.

Для того, сделать заказ, необходимо связаться с нашими менеджерами. Их телефоны Вы найдете в разделе Контакты.

Рекомендации по установке и эксплуатации карбидкремниевых нагревателей

1. Будьте осторожны при установке и эксплуатации! Нагревательный элемент очень хрупкий необходимо избегать его повреждения.

2. Прежде чем использовать новую печь, или печь, которая долго не использовалась - необходимо высушить ее перед началом работы! Для сушки можно использовать старые элементы или другие источники тепла.

3. Печь должна иметь отверстие для выхода водяного пара или других не нужных газов, для защиты и увеличения срока службы нагревательных элементов.

4. Карбидкремниевый электронагреватель работает как при переменном токе, так и при постоянном, чтобы использовать электронагреватель необходимо приготовить регулировочный трансформатор, вольтметр, амперметр или кремниевый контрольный трансформатор.

5. При установке в печь очень важно избегать жесткой фиксации электронагревателей, обеспечить им свободное перемещение при тепловом расширении.

6. Чтобы добиться оптимальной температуры печи, необходимо чтобы сопротивление нагревателей не превышало ±10%.

7. Сопротивление нагревательных элементов указано в конце рабочей части нагревателя мелом.

8. Величина сопротивления электронагревателей в первые 3 часа работы, увеличивается на 30%.

9. Замер величины сопротивления нового и отработанного электронагревателя, может производиться только на испытательном стенде при температуре 1050°С. Величина сопротивления, замеренная на холодном нагревателе с помощью каких- либо устройств считается не действительной.

10. Ключевой фактор для оптимальной службы карбидкремниевого нагревателя SiC – это правильный выбор поверхностной нагрузки элемента в соответствии с конструкцией печи, средой и температурой.

11. Скорость подъема температуры в камере печи не должна превышать 350°С в 1 час.

12. При запуске печи напряжение необходимо поднимать медленно и постепенно иначе нагревательный элемент будет поврежден. Пусковая ваттная нагрузка на поверхность рабочей части нагревательного элемента диаметром до 30 мм составляет 10 Вт/см2.

13. Электронагреватели могут быть соединены параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Лучшим вариантом является параллельное включение.

14. При кратковременных остановках печи не следует снижать температуру ниже 950°С, при длительной остановки печи не рекомендуется открывать дверцы в течении 10 минут.

15. Печь должна остывать с закрытыми дверцами.

16. Печь с электронагревателями запрещается располагать в близи молотов или в местах где пол подвергается вибрации, так как это приводит к выводу нагревателей из строя.

17. Во время долгой работы печи, если поврежден отдельный элемент, он должен быть обязательно заменен, на электронагреватель у которого величина сопротивления соответствует старому, никогда не используйте новый нагревательный элемент наугад.

18. Одновременно устанавливать в печи нагреватели разных типов и изготовителей не рекомендуется, так как это приведет к преждевременному выходу электронагревателей из строя.

При соблюдении вышеперечисленных рекомендаций, мы гарантирует срок службы нагревателей не менее 2000 часов!

Схема соединения карбидкремниевых электронагревателей определяет стабильность их электрических характеристик. При параллельном включении электронагревателей в процессе работы различия в значениях сопротивлений уменьшаются, т. к. нагреватели с меньшим сопротивлением обтекаются большим током. Эти электронагреватели стареют быстрее, и их сопротивление при этом увеличивается. Поэтому параллельное включение карбидкремниевых электронагревателей является более предпочтительным, чем последовательное, при котором различие в значениях сопротивлений увеличивается за счет интенсивного старения электронагревателей с большим сопротивлением. При параллельном включении разброс сопротивлений карбидкремниевых электронагревателей в комплекте не должен превышать ±10% от среднего значения сопротивления комплекта; при последовательном соединении эта разница не должна быть больше ±5%.

При конструировании и эксплуатации электропечей с карбидкремниевыми электронагревателями следует учитывать влияние способа регулирования температуры на срок службы электронагревателей. Непрерывное регулирование температуры по сравнению с позиционным при одинаковой температуре в электропечи приводит к увеличению срока службы электронагревателей, и поэтому непрерывный способ регулирования температуры электропечи предпочтителен.