硅碳棒在加热过程不同位置的温度变化趋势
显示了3 kW的硅碳棒在加热过程不同位置的温度变化趋势。显然的,在未加热时,整体的温度和环境温度是一致的但是随着加热时间的增加,加热功率的提升,硅碳棒开始产生明显的差异性。这种差异主要是由于不同位置的散热条件不同。散热最差的冷段和加热段的连接部位,温度最高,远离的位置螺纹段温度则有所降低。加热过程整体上加热段的加热是比较均匀,尤其是在达到较高温度时,采用这种螺纹管加热方式,整体加热均匀,内加热器加热区域的单位负荷会相对一致,更有利于其长期稳定运行。
本文针对内加热镀锌的关键非金属电加热元件设计并制造了测试平台,实时测量在加热的不同时间、不同功率下的表观温度,关键区域点温度的变化规律,从中可以得到以下结论:
在敞开散热条件下,采用非金属硅碳棒加热时,加热区温度整体上比较均匀,基本上呈现上端略高于下端的温度梯度。随着加热时间延长,和温度的提高,达到额定功率时温度分布较为均匀。
在敞开散热条件下,冷段和底部连接处温度都在耐热钢允许温度范围内,因此可以安全使用连接导线,但是其温度达300℃以上,使得冷端部也有一定的散热,同时提高内加热器的装配难度。
在采用简单的隔热措施时,受到热阻作用,在隔热处温度升高十分显著,对冷端温度下降有限,需要进一步优化设计其结构,尽量降低温度,提高节能和安全性。
对国产炉用硅碳棒在1600℃空气中的高温失效行为进行了研究。结果表明:在900℃以下随温度升高,硅碳棒电阻缓慢减小,超过900℃后随温度升高电阻增加较快;1 600℃时随保温时间的增加,硅碳棒的电阻缓慢增加,250min后,电阻急剧增加,直至硅碳棒断裂。失效表面分析表明硅碳棒表面以生成气相产物为主,断口处以生成玻璃相为主。
硅碳棒广泛应用于1 000-1 400℃工业高温加热炉中。国产硅碳棒在空气介质中最高使用温度为1 450℃,正常使用温度在1 400℃以下,超过1 400℃就要采用硅碳棒。然而国外的硅碳棒最高使用温度己达1 650℃203,在1 600℃以下的温度范围己经取代了硅碳棒。这表明,我国的碳化硅发热元件在产品质量上与国外存在较大的差距。随着我国工业窑炉和高温技术的发展,对硅碳棒的使用温度和使用寿命也提出了更高要求因此探讨硅碳棒的高温失效方式和损坏机理,对于改善其使用性能,提高使用温度以及发展新型硅碳棒都是非常必要的。http://www.zbqunqiang.cn/
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