Tiges de carbure de silicium pour matériaux réfractaires à haute-température

I. Définition :

Les tiges de carbure de silicium (SiC) sont des éléments chauffants électriques à haute température-non métalliques en forme de tige-ou tubulaires non-fabriqués principalement à partir de carbure de silicium hexagonal vert de haute-pureté, transformés en ébauches selon un rapport de matériau spécifique, puis frittés à 2 200 degrés par siliconisation et recristallisation. La température normale de fonctionnement dans une atmosphère oxydante peut atteindre 1 450 degrés, avec une utilisation continue jusqu'à 2 000 heures. Il s'agit d'un élément chauffant électrique non métallique à haute température-en forme de tige-non-à haute température. Les fabricants nationaux de tiges de SiC utilisent des processus et des techniques de fabrication largement similaires, et la température de fonctionnement est constamment restée inférieure à 1 520 degrés.

II. Propriétés chimiques :

Les tiges de carbure de silicium ont une bonne stabilité chimique et une forte résistance aux acides. Dans des conditions de température-élevées, les substances alcalines ont un effet corrosif sur eux.

L'utilisation prolongée d'éléments en tige de carbure de silicium à une température supérieure à 1 000 degrés peut entraîner les réactions suivantes avec l'oxygène et la vapeur d'eau : ①SiC + 2O2 → SiO2 + CO2 ②SiC + 4H2O=SiO2 + 4H2 + CO2. Cela provoque une augmentation progressive de la teneur en SiO2 au sein de l’élément, entraînant une lente augmentation de la résistance, signifiant le vieillissement. Une vapeur d’eau excessive favorisera l’oxydation du SiC. Le H2 produit par la réaction ② se combine avec l'O2 de l'air pour former du H2O, créant un cercle vicieux et réduisant la durée de vie des composants. L'hydrogène (H2) peut réduire la résistance mécanique des composants. L'azote (N2) peut empêcher l'oxydation du SiC en dessous de 1 200 degrés, mais réagit avec le SiC au-dessus de 1 350 degrés, provoquant la décomposition du SiC. Le chlore (Cl2) peut décomposer complètement le SiC.

III. Précautions:

1. Les tiges de carbure de silicium sont dures et cassantes, et se brisent facilement en cas de vibrations et d'impacts sévères. Par conséquent, des précautions supplémentaires doivent être prises lors du transport et de la manipulation.

2. La longueur de l'élément chauffant de la tige en carbure de silicium doit être égale à la largeur de la chambre du four. Si l'élément chauffant s'étend dans la paroi du four, il peut facilement brûler la paroi du four.

3. La longueur de l'extrémité froide de la tige de carbure de silicium doit être égale à l'épaisseur de la paroi du four plus la longueur de l'extrémité froide s'étendant hors de la paroi du four. Généralement, la longueur d'extension de l'extrémité froide est de 50 à 150 mm pour permettre le refroidissement de l'extrémité froide et des pinces de connexion.

4. Le diamètre intérieur du four à travers lequel les tiges de carbure de silicium sont installées doit être 1,4 à 1,6 fois le diamètre extérieur de l'extrémité froide. Si l'ouverture du four est trop petite ou si le matériau de remplissage à l'intérieur est trop serré, cela entravera la libre expansion et contraction des tiges de carbure de silicium à des températures élevées, conduisant à la rupture des tiges. Lors de l'installation, les tiges en carbure de silicium doivent pouvoir tourner librement à 360 degrés.

5. La distance entre les tiges de carbure de silicium et l'objet chauffé et la paroi du four doit être supérieure ou égale à trois fois le diamètre de l'élément chauffant. La distance de centre-à-centre entre les tiges de carbure de silicium ne doit pas être inférieure à quatre fois le diamètre de leurs éléments chauffants.

6. L'extrémité froide de la tige en carbure de silicium est connectée au circuit principal à l'aide de tresses d'aluminium ou d'une feuille d'aluminium. Les colliers du côté froid doivent être solidement fixés.

7. Les fours nouvellement construits ou les fours électriques qui n'ont pas été utilisés depuis longtemps doivent être préchauffés avant utilisation, en utilisant de vieilles tiges ou d'autres sources de chaleur.

8. Les tiges de carbure de silicium doivent être protégées de l’humidité pendant le stockage. L'humidité peut facilement provoquer la décomposition et le décollement de la couche d'aluminium sur l'extrémité froide, augmentant ainsi la résistance de contact entre l'extrémité froide et les pinces et rendant les tiges de carbure de silicium sujettes à la fissuration lorsqu'elles sont sous tension.

9. Avant utilisation, les tiges de carbure de silicium doivent être adaptées en termes de résistance. Connectez d'abord les tiges de carbure de silicium avec des valeurs de résistance identiques ou similaires.

10. Équipez les tiges de carbure de silicium d’un régulateur de tension. Initialement, la tension doit être égale à la moitié de la tension de fonctionnement normale. Après une période de stabilisation, augmentez progressivement la tension. Cela empêche les tiges de carbure de silicium de se briser en raison d'une augmentation rapide de la température.

11. Les tiges de carbure de silicium ont une longue durée de vie continue mais une courte durée de vie intermittente.

12. Lorsque vous utilisez des tiges en carbure de silicium, sélectionnez la densité de charge superficielle et la température de fonctionnement appropriées. La température de fonctionnement ne doit pas dépasser 1650 degrés ; dans les environnements contenant des gaz nocifs, empêchez les tiges de carbure de silicium de réagir chimiquement avec les gaz nocifs.

13. Lors du remplacement des tiges de carbure de silicium, sélectionnez celles dont la résistance est proche de celle des tiges de carbure de silicium actuellement en fonctionnement dans le four. Si nécessaire, remplacez l'ensemble du four en tiges de carbure de silicium. Cela contribue à prolonger la durée de vie des tiges en carbure de silicium. Les tiges de carbure de silicium qui ne peuvent pas être retirées, si elles présentent des valeurs de résistance appropriées, peuvent être remplacées ultérieurement au cours du fonctionnement du four.

14. Empêchez le métal en fusion d'éclabousser les tiges de carbure de silicium, car cela pourrait facilement les briser.

15. Empêcher la corrosion de la tige de carbure de silicium par les alcalis, les métaux alcalino-terreux et les oxydes alcalins.

16. Observez régulièrement si les lectures de l'ampèremètre, du voltmètre et du thermomètre sont normales ; si les pinces de l'extrémité froide sont desserrées, oxydées et noircies, ou s'il y a des étincelles ; si la tige de carbure de silicium est cassée ; et si l'élément chauffant de la tige en carbure de silicium est chauffé uniformément.