冶金爐料技術(shù)支持

物理性質(zhì)

化學(xué)性質(zhì)

　　1、化學(xué)組成：硅碳棒是碳化硅高溫再結(jié)晶制品，是一種非金屬高溫電熱元件。
硅碳棒發(fā)熱部主要化學(xué)成分

　　2、老化特性：隨著使用時間的增加，硅碳棒的電阻值逐漸增長，這種現(xiàn)象稱為硅碳棒的“正常老化”。在配備調(diào)壓器的情況下，硅碳棒的電阻值增加到原來電阻值的四倍，即認(rèn)為硅碳棒的使用壽命終止。碳化硅電熱元件的使用壽命除了受電熱元件的內(nèi)在質(zhì)量的差異影響外，還受電熱元件的使用溫度、發(fā)熱部表面負(fù)荷密度、表面涂層、供電方式（間斷和連續(xù)使用）、控制方式（有無調(diào)壓、調(diào)功裝置）、接線方式（串聯(lián)、并聯(lián)等）及爐內(nèi)氣氛等因素的影響。

　　3、爐內(nèi)氣氛對硅碳棒的影響：干燥空氣的影響：硅碳棒能在高溫（1600℃）、干燥的空氣中長期使用，電阻緩慢增加。氧氣（O₂）與SiC在高溫時發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化硅（SiO₂）。由于硅碳棒表面形成了一層SiO2保護(hù)膜，因此硅碳棒具有很強(qiáng)的抗氧化性。
（2）水蒸氣的影響：水蒸氣（H₂O）在1100℃時與SiC發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)，生成Si、SiO₂和C。硅碳棒表面出現(xiàn)裂紋，電阻增長速度很快。

（3）氮?dú)猓∟₂）的影響：當(dāng)硅碳棒表面溫度達(dá)到1400℃時，N₂就與SiC發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硅，使硅碳棒的電阻值顯著增長。

（4）氫氣（H₂）的影響：在1250℃時，H₂與SiC發(fā)生反應(yīng)，生成甲烷（CH₄）,破壞SiC發(fā)熱體。
（5）氨氣（NH₃）的影響：NH₃在高溫時可分解成成N₂和H₂。故使用溫度應(yīng)控制在1250℃以下。
（6）二氧化硫（SO₂）的影響：SO₂在1300℃與SiC反應(yīng)，故使用溫度應(yīng)控制在1300℃以下。
（7）氯氣（Cl₂）的影響：Cl₂在600℃時就會與SiC發(fā)生反應(yīng)，在1200℃時，Cl₂會把硅碳棒完全分解。

　　4、SiC與鹽酸（HCL）、硫酸（H₂SO₄）在高溫時不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。濃磷酸(H₃PO₄)在250℃時與SiC發(fā)生反應(yīng)，生成氧氣（O₂）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）和二氧化硅（SiO₂）。濃硝酸（HNO₃）與氫氟酸（HF)的混合物在常溫下能溶解SiC。
　　5、在1000℃時，硅碳棒可以與堿性氧化物、堿及堿土金屬起化學(xué)反應(yīng)，故使用溫度應(yīng)控制在1000℃以下。
電氣性質(zhì)
　　1、硅碳棒電阻值受溫度影響很大，在0-850℃時硅碳棒電阻溫度系數(shù)呈現(xiàn)負(fù)值，在850℃以上硅碳棒電阻值溫度系數(shù)呈現(xiàn)正值。硅碳棒標(biāo)定的電阻是其在1050℃±50℃時測定的熱態(tài)電阻值。
　　2、硅碳棒的電阻溫度特性曲線硅碳棒的電阻隨著棒體表面溫度的升高而呈現(xiàn)出非線性變化規(guī)律。

3、硅碳棒的接線方式
　　三角形（Δ）連接；星形（Y）連接；串聯(lián)；并聯(lián)；并串聯(lián)；串并聯(lián)。
4、硅碳棒表面溫度與電阻增加速度的關(guān)系：

5、硅碳棒表面溫度、爐溫、表面負(fù)荷密度三者之間關(guān)系δ=W/cm2。

6、電熱元件發(fā)熱部最大表面負(fù)荷密度與爐溫的關(guān)系。

注意事項(xiàng)
(1)硅碳棒質(zhì)地硬而脆，受到劇烈震動和撞擊容易斷裂。因此運(yùn)輸時要格外小心，搬運(yùn)時要輕拿輕放。
(2)硅碳棒發(fā)熱部的長度應(yīng)該等于爐膛的寬度。如果發(fā)熱部伸入爐墻內(nèi)，容易燒損爐墻。
(3)硅碳棒冷端部的長度應(yīng)該等于爐墻厚度加上冷端伸出爐墻的長度。一般冷端部伸出長度為50～150 mm，以便冷卻冷端部及連接卡具。
(4)穿硅碳棒的爐孔的內(nèi)徑應(yīng)是冷端部外徑的1．4～1．6倍，爐孔過小或孔內(nèi)填充物塞得過緊，高溫時會阻礙硅碳棒自由伸縮而導(dǎo)致斷棒。安裝時，應(yīng)該使硅碳棒能夠自由轉(zhuǎn)動360度。
(5)硅碳棒與被加熱物及爐墻的距離應(yīng)大于或等于發(fā)熱部直徑的3倍。硅碳棒與硅碳棒之間的中心距應(yīng)不小于其發(fā)熱部直徑的4倍。
(6)硅碳棒冷端部與主電路用鋁辮或鋁箔連接。冷端部的夾具要卡緊。
(7)新建爐或長時間不使用的電爐在使用前要進(jìn)行烘爐，應(yīng)采用1日棒或其它熱源烘爐。
(8)硅碳棒存放時要防止受潮。因?yàn)槭艹焙笕菀资估涠瞬夸X層分解、脫落，導(dǎo)致冷端部與卡具接觸電阻增大，而且硅碳棒通電后容易崩裂。
(9)硅碳棒在使用前要進(jìn)行配阻。選阻值相同或接近的硅碳棒連接在一組。
(10)為硅碳棒配備調(diào)壓裝置。送電初期電壓為其正常工作電壓的一半，穩(wěn)定一段時間以后再逐漸提高電壓。這樣硅碳棒就不會因?yàn)榧眲∩郎囟鴮?dǎo)致斷裂。
(11)硅碳棒連續(xù)使用壽命長；間斷使用壽命短。
(12)硅碳棒使用時要選擇合理的表面負(fù)荷密度和使用溫度。使用溫度應(yīng)不大于1650℃；在有害氣體環(huán)境中使用更要防止硅碳棒與有害氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(13)更換硅碳棒時，應(yīng)選用和爐內(nèi)運(yùn)行的硅碳棒的電阻相接近的硅碳棒，必要時更換整爐硅碳棒，這樣有利于提高硅碳棒的使用壽命，卸下來的硅碳棒，如果電阻值合適，還可以在電爐運(yùn)行中后期換上使用。
(14)防止硅碳棒濺上熔融金屬，濺上熔融金屬容易導(dǎo)致斷棒。
(15)防止堿、堿土金屬和堿性氧化物腐蝕硅碳棒。
(16)經(jīng)常觀察電流表、電壓表及溫度表的讀數(shù)是否正常；冷端部夾具是否松動、氧化發(fā)黑或打火；硅碳棒是否斷裂；硅碳棒發(fā)熱部紅熱是否均勻。