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什么是硅碳棒?

时间:2023/9/9 15:17:19

1.定义

硅碳棒是一种非金属高温电热元件,通常是由高纯度的绿色六方碳化硅制成的棒状或管状。硅碳棒的制作过程通常是将高纯度的碳化硅颗粒按一定比例混合后,经过2200℃的高温硅化再结晶烧结而制成。硅碳棒在氧化性气氛中正常使用温度可达1450℃,连续使用可达2000小时。硅碳棒具有由硅原子和碳原子构成的三维空间结构,每一个原子被其他四个原子包围。SiC有多种变体,结构大多是金刚石、闪锌矿和纤维矿晶格。优点在于其质地硬而脆,膨胀系数小、耐急冷急热能力好,高温不易变形,有良好的化学稳定性,抗酸能力极强、与强酸不反应等特点。

2.硅碳棒的主要类型

硅碳棒使用温度高,具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、升温快、寿命长、高温变形小、安装维修方便等特点,且有良好的化学稳定性。现在市面上常见的硅碳棒主要有以下几种类型:单螺纹硅碳棒,双螺纹硅碳棒,粗短式硅碳棒,等直径硅碳棒,U型硅碳棒,W型硅碳棒,枪型硅碳棒和异型硅碳棒 这些不同类型的碳化硅棒具有不同的形状和尺寸,因此有必要根据使用时根据特定情况选择合适的碳化硅棒。

2.1 螺纹硅碳棒

螺纹硅碳棒(LD高温单螺纹型/SGR高温双螺纹型):LD硅碳棒发热部采用特殊材料制成,密度达到2.8g/cm³,最高使用温度1625℃,超长使用寿命,两端接线,可与GD/HGD互换。SGR硅碳棒与前者区别于其采用一端接线,安装方便。螺纹棒适用于磁性材料、玻璃、粉末冶金、含油轴承、电子陶瓷、化工等行业。

2.2 粗短式硅碳棒

粗短式硅碳棒(GC型)由三个部分焊接,中间是发热部,末端是冷端,中间细两头粗,最高温度为1500℃。GC型用于老式热处理炉、实验炉、隧道炉等。 

2.3 等直径硅碳棒

等直径硅碳棒(GD型)硅碳棒主要由三段组合焊接而成,中间为发热部,两端为冷端,最高使用温度1500℃。其属于粗端型硅碳棒的替代产品,具有端部电阻小,使用寿命长、节能等优点。GD型硅碳棒主要用于稀土荧光粉、电子、磁性材料、粉末冶金、精密铸造等行业,做推板炉、网带炉、台车炉、箱式炉的加热元件。 

2.4 U型硅碳棒

U型硅碳棒(GDU型)采用的是两支发热部和两支冷端链接而成,与GD型硅碳棒比少两支冷端,在使用的时候可节能10-20%,最高使用温度1500℃。GDU型硅碳棒用于需要单端接线的窑炉,常用于推板炉、台车炉、箱式炉及其他周期性电炉中。  

2.5 W型硅碳棒

在浮法玻璃生产过程中,由于硅碳棒长时间处于严酷的锡槽环境中,对锡槽用硅碳棒有特殊严格的要求,一般碳化硅发热体不能承受高温、腐蚀性气体的侵蚀,所以锡槽用硅碳棒必须要有超长使用寿命的高密度发热体。W形硅碳棒用于浮法玻璃锡槽上,光学玻璃熔化,玻璃深加工,可控气氛电炉等。

W形硅碳棒发热体材质可选以下三种:

MHD发热体材质密度>2.8g/cm³,表面温度1625℃

HD实心发热材质密度>2.58g/cm³,表面温度1625℃

HD空心发热材质密度>2.58g/cm³,表面温度1625℃

2.6 枪型硅碳棒

枪型硅碳棒由左棒体、右棒体和连接棒体组成,左棒体和右棒体间隔并列设置,左棒体和右棒体均包括冷端和发热部,左棒体和右棒体的冷端均与发热部的一端螺纹连接,左棒体的发热部另一端沿轴向固定连接有支撑部,连接棒体包括左套管和右套管。枪型硅碳棒用于加工玻璃制品的料盆。

2.7 异型硅碳棒

异型硅碳棒:用于坩埚式熔铝炉,也可用于化铜、锡、锌等电炉,是各种电炉丝炉及焦炭炉的替代品。具有提温速度快、节能、环保等优点。

3.硅碳棒的优势

硅碳棒电热元件的主要优点是热辐射能力强,可精确控制温度。在工业应用上,通常加工成棒状、条状、板状或U形等,使用方法简单,可并联、串联、混联使用,可水平或竖直安装,性价比较高,是中高温工业电炉和实验电炉最常用的电热元件。电加热体原材料需有充足的耐温性与高制抗压强度。硅碳棒优质的特性使其在工作中不与炉气产生放热反应,并有充足的离温抗压强度,不容易形变。使用碳硅棒电能加热控制起来会更加的容易,而且覆盖的辐射温度更加的均匀。尤其是在大面积分布的情况下,这种优点更加的突出,所以会起到非常好的效果改善了燃烧油和气等的不足。

硅碳棒和其他加热元件相比,硅碳棒具有以下优点:高温性能好,耐腐蚀性能好,使用寿命长,不易变形,加热均匀。这些加热元件的特点和应用场景各不相同,需要根据具体情况选择。

硅碳棒、硅钼棒和电热丝都是高温加热元件,但它们在材料,温度和使用寿命方面有所区别。材料上,硅碳棒是由高纯度的碳化硅颗粒制成,硅钼棒是由高纯度的氧化钼和氧化铝粉末制成,电热丝是由金属电阻丝制成,价格最便宜。温度上,电热丝的温度一般都在1000℃以下,而硅碳棒的温度在800-1500℃,硅钼棒的使用温度要比硅碳棒的使用温度高的多,因此硅碳棒只适合小型窑炉,而大型窑炉或电热炉中则大多采用硅钼棒。在使用寿命上,硅碳棒在到达使用寿命后,阻值变化更大,寿命期限相对固定,硅钼棒的抗老化现象不太明显,适合长期使用,电阻值的增加不多,在1000℃的同等工作条件下,硅碳棒的使用寿命是电热丝的数倍。因此硅碳棒适用于一些对加热均匀性要求较高的场合,硅钼棒适用于对温度要求较高的大型场合,而电热丝适用于一些对加热速度要求较高的场合。

4.硅碳棒在不同炉子中的应用

硅碳棒因其优秀的特性现已广泛应用于电子、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,成为实验炉、义齿炉、马弗炉、玻璃熔炉、隧道炉、真空炉以及各类加热设备的电加热元件。

4.1 硅碳棒在实验炉中的应用

实验炉是一种用于实验室研究的加热设备,通常用于物质的热分析、化学反应、材料制备等实验。实验炉根据不同的实验需求和特点,可以采用不同的加热方式和炉体材料。常见的实验炉包括石英管炉、管式电炉、箱式电炉、气氛炉等。

实验炉通常由温度控制装置、炉膛、保温材料、加热元件等组成。温度控制装置可以对实验炉的温度进行精确控制,保证实验的准确性和可重复性。炉膛是实验炉内部的容器,可以容纳实验所需的样品或反应物。保温材料则用于减少实验炉的热损失,提高加热效率。加热元件一般使用硅碳棒,通过通电使其发热,进而加热炉内物品。因为硅碳棒是一种高温电阻材料,具有高温稳定性和较长的使用寿命,因此被广泛用于实验炉的加热元件。相比之下,其他材料如铁铬铝合金等容易氧化,使用寿命较短。

4.2 硅碳棒在义齿炉中的应用

义齿炉是一种高温炉,主要用于制作义齿、牙套等口腔修复物。义齿炉可将材料加热到高温,使其软化并变得易于成形。在制作义齿的过程中,材料需要经过多次加热和冷却,以确保其形状和质量。义齿炉通常由加热元件、温度控制器、炉膛和保温材料等组成。

在义齿炉中,双螺纹硅碳棒主要用作加热元件,通过电流使其发热并将炉内物品加热到所需的温度。其优点有两方面,第一个好处是可以用敞开式坩埚烧牙,不需要盖子,在单一的气氛下,这消除了坩埚内二重气氛,使烧结更加准确,因为修复体不会在第二种受热环境中烧结。建议库存备一套硅碳棒,在需要更换时就不会浪费时间。第二个好处就是硅碳棒具有高温抗性和较高的导热性能,能够耐受义齿炉中的高温环境,可以快速降温且不会损坏元件,因此在义齿炉中被广泛应用。

4.3 硅碳棒在马弗炉中的应用

马弗炉广泛应用于高温实验、晶体生长、材料处理等领域,如半导体材料制备、金属合金熔炼、陶瓷制品烧制等。马弗炉的炉体主要由陶瓷材料制成,具有良好的耐高温性能和化学稳定性,能够承受高温下的化学反应和物理变化,这些特性使其在实验室和工业生产中都具有重要的地位。

马弗炉的加热元件是硅碳棒,具有高温抗性和较高的导热性能,能够在高温环境下快速加热炉内物品。马弗炉还配备了温度控制装置,可以对炉内温度进行精确调控,以满足实验或生产的需求。

4.4 硅碳棒在玻璃熔炉中的应用

玻璃熔炉是一种用于熔化玻璃原料的设备。它通常由一个加热室和一个熔化玻璃原料的坩埚组成。在加热室中,玻璃原料被加热到足够高的温度以熔化,然后通过一个喷嘴或管道流到所需形状的模具中。玻璃熔炉的设计和操作方法因制造商和应用而异。例如,一些玻璃熔炉可以使用天然气或电力作为燃料,而其他熔炉则使用更高级别的燃料,例如氢气或氧气。

W型硅碳棒是一种用于高温加热的电加热元件。它由硅碳材料和钨丝制成,具有较高的耐高温和耐腐蚀性能。在玻璃熔炉中,W型硅碳棒通常用于加热和维持炉内温度。由于其良好的耐腐蚀性能,它可以在玻璃熔炉中长时间使用而不容易受到侵蚀。此外,它还可以通过调节电流来控制加热速率和温度,使其在玻璃制造过程中起到重要的作用。

4.5 硅碳棒在隧道炉中的应用

隧道炉是一种用于高温处理材料的设备。它的特点是具有可控的温度和气氛,可以在不同的热处理过程中提供适当的加热和冷却速率。隧道炉通常用于金属材料、玻璃材料、石英材料等的生产加工,如钢锭、铝锭、汽车零部件、玻璃瓶等。隧道炉还可以用于热处理、退火、淬火、回火等工艺。

硅碳棒作为加热元件在隧道炉中使用,它们通常放置在隧道窑的顶部,碳化硅杆的热端位于隧道窑内,而电线连接在隧道窑炉外。工作原理是通过两端的接线加热碳化硅杆的热端。其特点是加热速度快,温度控制精度高,使用寿命长,且不会产生二次污染。

4.6 硅碳棒在真空炉中的应用

真空炉是一种用于高温处理材料的设备。它的特点是在无氧或低氧的环境下进行热处理,从而避免氧化反应,以达到一定的材料改性效果。真空炉通常用于金属材料、陶瓷材料、半导体材料等的热处理。硅碳棒在真空炉中也有广泛应用,由于硅碳棒具有高纯度、低气体含量和较高的耐腐蚀性能,因此在真空条件下使用时,能够保持较高的稳定性和长寿命。

5.总结

该文章旨在使人们更进一步了解硅碳棒,其主要包括五个部分。第一部分介绍了硅碳棒的定义。第二部分介绍了七种不同类型的硅碳棒与其应用。第三部分介绍了硅碳棒的优势并将碳化硅棒与硅钼棒和电热丝在材料,温度和寿命方面进行了比较。与其他加热元件相比,碳化硅棒具有自己的优势和缺点。硅碳棒的温度范围比电热丝更高且加热均匀,但是并不适用于大型炉子。第四部分提供了有关硅碳棒在不同类型的熔炉中的各种应用的详细信息,例如实验炉,义齿炉,马弗炉,玻璃炉,真空炉和隧道炉。在实验炉中,硅碳棒因其高温稳定性和较长的使用寿命,有助于实验研究。在义齿炉中,双螺纹硅碳棒可以烧出纯净度更高的牙冠。 在玻璃炉中,W型硅棒可以承受高温和腐蚀,可用于加热和维持炉中的温度。 在真空炉中,碳化硅棒由于其高纯度和低气体含量而被首选。 在隧道炉中,将碳化硅杆放在炉的顶部,并可以快速而均匀地加热材料。第五部分对文章进行了总结。总体而言,碳化硅棒是一种重要的加热元件,由于其独特的特性,其应用范围很广。

硅碳棒作为一种高温加热元件在工业生产中得到了广泛应用。随着工业技术的不断发展,硅碳棒的应用领域也在不断扩大。未来,随着新材料和新技术的不断涌现,硅碳棒的性能和应用领域将会得到进一步提升和拓展。


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