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发表人:lukwen 发表时间:2011/1/3 15:40:00  

 

 本栏论题: 锡槽用硅碳棒  [2332]

    电热器之老化
   
    SiC电热器在使用中会逐渐氧化,电阻也随之增加,即所谓之老化现象。
   
    一般使用寿命界限系其电阻增加到初期电阻之 4倍。
   
    BATH 中装有许多SiC电热器(HEATER)。通常在表面负荷低密度的使用状态下,SiC电热器的老化非常慢,电阻的增加也很慢。
   
    使用寿命由于使用之温度、通电方法、炉的构造、炉内气体、结线法、调节用变电器之接搭范围、负荷电力之大小等而有显著的差异。
   
    一般认为SiC电热器老化的原因有下列几种:
   
    1?与玻璃挥发出的碱来反应:
   
    在BATH温度超过850。C以上的区域,SiC电热器与碱的反应相当大,
   
    会加速老化。这是BATH中SiC电热器老化的主要原因。
   
    1?1 在温度850~950。C范围内,SiC易受碱侵蚀,在电热器表面或
   
    气孔部份生成低熔点玻璃,掉落就成为drip。低熔点玻璃逐渐
   
    侵蚀 SiC本体,进而破坏组织,电组增加 。
   
    1?2 在1000。C以上的高温回路之电热器,由于低熔点玻璃少,不
   
    易蓄积于气孔中,电阻增加反而较少,在850~950。C范围内,
   
    SiC电热器即使不通电,其老化电阻增加率反而较高。
   
    2?与混和气中的N2来反应:
   
    1150。C左右时,开始可以看出SiC电热器与氮气反应。到1300。C左
   
    右时,两者的反应就很显著;尤其是被称为活性氧化之气化反应会伴
   
    随而至,寿命会很短。
   
    3?与混和气中的H2来反应:
   
    在H2中,SiC电热器的温度达1450。C以上时会急速增加电阻,电热
   
    器会因而脆弱,其机械强度也会因而转弱。
   
    BATH温度必需在1300。C以下,表面负荷密度5W/cm2以下。
   
    4?随着低露点重量减少而引起的氧化 (产生SiO):
   
    水蒸气对SiC电热器影响最大,使用上通常会缩短1/2的寿命,甚至
   
    寿命缩短至1/5以下。
   
    新窑试窑时或长时间停用电炉再使用时,必需低温充分干燥后方可升温。
   
    5?与熔化的Sn来反应:略。
   
    6?受硫磺气的影响:
   
    在硫磺气中,电热器的温度若超过1300。C则电热器表面会受到硫磺
   
    的侵蚀,电阻急速增加,致使寿命缩短。所以炉内温度应在1200。C
   
    以下比较经济。
   
    7?分解反应气体的影响:略。
   
    8?其它气体的影响:
   
    还有各种不同的气体,多少对电热器有影响。如:碳酸钡及氯化物的
   
    蒸气。
   
    9?使用温度:
   
    炉内温度越高,寿命越短。
   
    尤其炉内温度达1600。C以上时,氧化速度加快,寿命更短。
   
    但若调整加于电热器之负荷电力,即使炉内温度升高,亦可保持相当
   
    可观的寿命。
   
    又高温真空下SiC也会升华,发热部变细而使寿命显著缩短。
   
    10?通电方法:
   
    由于电热器的表面氧化所产生的硅酸于常温的膨胀差以及270。C左右
   
    硅酸的异常膨胀所引起电热器返复龟裂而使机械强度变差即电阻增
   
    加。
   
    因此,即使不用时炉内温度宜保持800。C以上,最低限度也要保持在
   
    300。C以上,这样可延长使用寿命。
   
    11?炉的构造:
   
    炉内尺寸与电热器的发热部尺寸不一致,或电热器插入孔的两端不一
   
    致等,均会使寿命缩短。前者是发热部与端部之接触部份发生异常发
   
      热;后者是由于膨胀(耐火砖及电热器)引起机械性折损。
   
    12?结线方法:
   
    尽可能用并联。因为电热器有个别不同的电阻,如果串联时电阻大的
   
    更加逐渐增大,造成个别的电阻差距,而老化更快。
   
    若有需要使用串联时,为避免负荷不均,勿超过2支串联。
   
    电压增到初期电压支2 倍以上而电热器仍无法红热,表示电热器使
   
    用寿命已终。
   
    13?调节用变压器之接搭(TRANSFORMER TAP)范围:
   
    电热器的寿命是与其电阻之增加有关。电阻增大,在一定电压下其电
   
    流减小,而发热量也相对减低。亦即:
   
    加之于电热器之电压为 E
   
    电热器通过之电流为 I
   
    电热器之电阻为 R
   
    电热器消耗之电力为 W (即为发热量)
   
    公式:W = I?E = E2 / R = I2?R
   
    当电压E一定时,发热量W与电阻R成反比。
   
    当我们需要一定的发热量W时,电热器的电阻R增加时,其所需的电
   
    压E2也必须增加,也就是:电阻R和电压E2成正比。
   
    前述寿命界限系其电阻增加到初期电阻之 4倍,此时电压调整2倍则
   
    可保持一定的发热量。因此调节用变压器之接搭范围宜为电热器初期
   
    电压的2倍。接搭TAP上限低时并不是电热器寿命终了,而是发热量
   
    未能全部使用,就呈现缩短使用寿命同样的结果。
   
    14?表面负荷密度大小:
   
    电热器的发热表面积每一平方公分所承受电力就称为表面负荷密度
   
    (W/cm2)。
   
    14?1 电热器承受电力越大时,电热器表面温度越高。温度越高,
   
    寿命越短,如超过1700。C时,则于短时间内熔断烧毁。
   
    14?2 炉内温度相同时,表面负荷密度大,电热器表面温度也高,
   
    电热器寿命也短。
   
    14?3 尽可能采用低表面负荷密度,使电热器温度与炉内温度更为接
   
    近,则其使用寿命将相对延长。
   
   

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