О нагревателях SiC

Высокотемпературные, карбидокремниевые нагревательные элементы

Это нагревательные элементы, изготовленные из рекристаллизованного альфа-карбид кремния, зелёного, высокой чистоты, в виде трубчатой или стержневой формы. Оптимизированная структура частиц карбид кремния, придаёт стержням особые характеристики, применяемые в высоко температурном промышленном оборудовании, и лабораториях. Они имеют наилучший срок службы, особенно в окислительной, агрессивной воздушной среде. SiC- химическая формула карбид кремния. Нагревательные элементы могут устанавливаться как вертикально, так и горизонтально. Их рабочая температура 1300-1600 ℃ на поверхности элемента, в процессе работы они не окисляются, мало подвергаются деформации, не подвергаются коррозии. Другая их особенность заключается в том, что элементы могут быть легко заменены, что позволяет избежать длительного отключения печи.

Стержневые нагревательные элементы могут быть цельными или составными. Наши стержни произведены с использованием современных производственных процессов, и технологий. Горячая зона и холодный конец соединяются с помощью специализированных SiC-связующих материалов. Потом, обрабатывается сварная секция, вторым силиконизированным составом, при высокой температуре, что значительно повышает прочность сварного шва. Такая технология, предоставляет нашим клиентам высококачественные нагревательные элементы.

Типы нагревательных элементов

Тип DH&DL (с высокими сопротивлениям& с меньшими сопротивлениями),

Тип U&CU

Тип M (форма П) это модификация типа DL

Тип W

Тип SG (одинарная спираль)

SGR (двойная спираль)

Тип UX (форма прорези)

Тип DB (форма гантели)

Диаметр стержней варьируется от 8 мм до 70 мм, длина максимум  6000 мм, но для типов SG и SGR максимальный диаметр и длина составляет 75 мм и 1000мм.

Физические свойства

Химические свойства

Элементы начинают окисляться на воздухе, при нагревании около 800 ℃. Защитная пленка SiO2 кварц, образуется на поверхности горячей зоны, когда температура достигает 1000 ~ 1300 ℃ ; Защитная пленка получает к определенную толщину при 1500℃, что делает в дальнейшем, очень медленную скорость окисления элементов. Если нагрев превышает 1627℃, защитная пленка будет разрушаться и окисление ускорится, что приведёт к преждевременному разрушению элемента. Несмотря на то, что элемент окисляется очень медленно во время работы, со временем, удельное сопротивление элемента возрастает, этот процесс называется старением.  Чтобы замедлить скорость старения, для определенных атмосферных условий, мы применяем различные защитные покрытия, которые увеличивают сроки службы элементов.

Электрические свойства нагревателей

Сопротивление всех нагревательных элементов SiC увеличивается по мере старения. Срок службы считается законченным, если сопротивление увеличивается в 3 раза по сравнению с новым. Факторы, влияющие на срок службы следующие:

а) температурно-временной режим работы электропечи,
б) значение поверхностной нагрузки,
в) схема соединения нагревателей,
г) способ регулирования температуры печи, д) состав печной атмосферы.

Поверхностной нагрузкой, или плотностью, называется величина электрической мощности на квадратный сантиметр поверхности нагревателя (Вт/см2)

Напряжение и сила тока каждого нагревательного элемента, проверяются при помощи цифровой аппаратуры при температуре в 1000℃, и значение сопротивления отмечается на стержне. В последовательном соединении по сравнению с параллельным очень важно, четко отрегулировать напряжение. Если за короткий срок эксплуатации отдельные нагревательные элементы вышли из строя, или состарились, нужно заменить их новыми, с более высоким сопротивлением; если же комплект элементов находится в эксплуатации в течении длительного срока, то в таком случае необходимо заменить весь комплект нагревательных элементов. Как только заменили старые детали на новые, уменьшите напряжение питания, и согласуйте его с показателем сопротивления новых деталей.

Установка элементов

Нагревательные элементы хрупкие, требуют бережного отношения, поэтому механические воздействия при установке, и эксплуатации, должны быть исключены.

Минимальное расстояние между центрами двух элементов должно быть в 2 раза больше диаметра элемента, рекомендуется в 2,5~3 раза больше; минимальное расстояние между центром элемента и стенкой печи должно составлять в 1,5 раза больше диаметра элемента; расстояние между центром элемента и нагреваемым продуктом, должно быть, как минимум, равным 2-м диаметрам элемента.

Соединение элементов

Параллельные, последовательные, или комбинированные соединения возможны, и могут быть применены к нагревателям. Однако, параллельные соединения являются более предпочтительными, так как небольшие различия значения сопротивления уменьшатся, это связано с тем, что нагреватели с меньшим сопротивлением обтекаются большим током.

Сопротивление каждой детали постепенно повысится, при условии, что значения сопротивления нагревателей одинаковые. Нагреватели соединяются максимум до 4 в последовательном ряду. При температуре печи выше 1400℃, рекомендуемое количество деталей при последовательном соединении ограничено двумя.

3-фазовые соединения — это соединение типа «звезда, и соединение «угольником». Если выбор пал на соединение «звезда», рекомендуется использовать 4 линии энергоснабжения для поддержки баланса фазового напряжения; если же проводится соединение «звезда” с 3 линиями, фазовое напряжение должно быть отрегулировано до максимально точного значения.

При параллельном включении, разброс  значений сопротивлений  всех элементов, в комплекте, не должен превышать  ±10%  от среднего значения  сопротивления комплекта;   при последовательном соединении эта разница не должна быть больше ±5%.

Управление мощностью

Чтобы компенсировать сопротивление, вызванное старением элементов, а за время службы, сопротивление нагревателей может увеличиться в 2- 2,5 раза, необходимо использовать корректирующие устройства мощности.  Например, для новых элементов требуется 110В, а затем диапазон 110 — 220В. Для этого применяется 1) ступенчатый трансформатор 2) Тиристорный преобразователь 3) комбинированная система – тиристорный блок/ трансформатор. Плавное, и точное управление мощностью, обеспечит продолжительный срок службы карбидокремниевых нагревателей.

Для выбора блоков питания, не стесняйтесь обращаться к нам, мы предоставим вам подробную техническую консультацию и обслуживание.

Рекомендации.

Рекомендации по установке и эксплуатации карбид кремниевых электронагревателей:

  1. Соблюдение осторожности при установке и дальнейшей эксплуатации в целях избегания механических повреждений хрупкого нагревательного элемента.
  2. Сушка печи – обязательное условие ее дальнейшей эксплуатации, для этого можно использовать старые нагревательные элементы или другие источники тепла.
  3. Для защиты и более длительного срока службы нагревательных элементов печь должна быть оборудована отверстиями для выхода водяного пара и других газов.
  4. Для контроля мощности, в процессе эксплуатации карбид кремниевых нагревателей необходимо использовать специальные устройства.
  5. Важно учитывать тепловое расширение при установке в печь нагревательных элементов, избегая при этом жесткой фиксации.
  6. Важно помнить, что величина сопротивления нагревателей в первые три часа работы увеличивается на 30%.
  7. Замер величины сопротивления нового и отработанного электронагревателя, может производиться только на испытательном стенде при температуре 1050 град.
  8. Скорость подъема температуры в камере печи не должна превышать 350 град С в час.
  9. При кратковременных остановках печи не следует снижать температуру ниже 950 град. С, при длительной остановке печи не рекомендуется открывать дверцы в течении 10 минут.
  10. Печь должна остывать с закрытыми дверцами.
  11. Чтобы избежать вывод нагревателей из строя, печь с нагревателями запрещается располагать вблизи молотов или в местах, где пол подвергается вибрации.
  12. Не рекомендуется устанавливать в одну печь нагреватели разных типов и заводов изготовителей.