项目5电热窑炉烧成技术课件

项目3.

电热窑炉烧成技术项目3.

电热窑炉烧成技术

电热窑炉是将电能转变成热能，用以加热制品的热工设备。电热窑炉在许多方面可以弥补火焰窑炉的不足，特别是在需要特殊气氛、全封闭、有的需接近真空环境下陶瓷制品的烧成有特别重要的优势。一般来说，电热窑炉和火焰窑炉相比具有如下特点：⑴热效率高，电热窑炉无烟气排除造成的热损失，加热窑间紧凑，向外散失的热量较少；⑵空间热强度高，能获得很高的工作温度（可达2000℃以上），炉膛可在真空或高压条件下操作；⑶操作简便，劳动条件好；⑷能在各种人工气氛中烧成，如在N2、Ar、H2、O2等气氛中烧成陶瓷制品；⑸电器设备较复杂，耗电量大，有些电热元件要在一定的保护气氛下才能使用；⑹电热元件主要以辐射方式对制品传热，窑室尺寸不宜过大，否则温度不易均匀。电热窑炉是将电能转变成热能，用以加热制品的热

电热窑炉按电能转变成热能的方式可分为电阻炉、电弧炉和感应炉等。陶瓷工业常用的是电阻炉。电阻炉按操作方式可分为间歇式和连续式电阻炉，按工作温度电阻炉可分为：高温炉（1350～2000℃）中温炉（950～1350℃）低温炉（＜950℃）。以下是部分电阻炉：电热窑炉按电能转变成热能的方式可分为电阻炉、电

箱式电阻炉箱式电烤花炉井式电烤花炉

箱式电阻炉箱式电烤花炉

电热升降窑电热台车窑

电热升降窑

电热隧道窑电热辊道窑

电热推板窑电热梭式窑电热隧道窑一．常用电热元件㈠对电热元件材料的要求电热元件材料有金属质和非金属质两类，电热元件材料根据其使用环境应满足下列要求：1．发热温度要满足工作要求电热元件的发热温度指在干燥空气中其本身的表面温度。电热元件的最高使用温度应比炉膛温度高出50～100℃。2．优良的高温性能电热元件应能在高温下长期稳定地工作，因此必须具有优良的耐热性，足够的高温强度，不易弯曲变形，不断裂，抗腐蚀，抗氧化，并与耐火材料不发生化学反应等。一．常用电热元件㈠对电热元件材料的要求3．较高的电阻率

电阻率又叫比电阻，其单位为Ωmm2∕m或Ω·m。电阻率高，电热元件短，便于布置安装；电阻率过大，会造成电热元件过粗过短，也会对制造和安装带来不便。电阻率太小，则电热元件细而长，不利于安装，还可能造成温度场不均匀；4．较小的电阻温度系数

电阻温度系数指电阻元件温度升高1℃时，电阻率的相对变化率。电阻温度系数越小，电热元件在温度变化时功率波动越小，不致于影响炉膛温度变化；如果电阻温度系数大，当温度升高时，其电阻大大增加，导致功率降低，必须安装调压设备，否则不易升温。5．较低的热膨胀系数6．良好的机械性能7．成本低，来源充足。3．较高的电阻率㈡常用电热元件

陶瓷工业电阻炉常用的电热元件材料有:铬镍合金铁铬铝合金碳化硅硅化钼等。

㈡常用电热元件陶瓷工业电阻炉常用的电热元件材1．铬镍合金

铬镍合金的熔点约1400℃，可用于1100℃以下的电阻炉，铬镍合金具有如下特点：⑴抗氧化能力强，主要是加热时其表面能生成一层薄膜，它可以保护内部的铬镍合金不受氧化。所以不需要任何保护气氛；⑵电阻率约为1。11Ωmm2∕m，电阻温度系数为8.5×10-5～14×10-5

℃-1；⑶高温强度较高，1000℃时抗拉强度为58。8MPa。具有良好的加工性能，易于拉拨成丝和绕制。高温使用后不脆化，便于修复和焊接。⑷有良好的抗氮气能力，使用寿命长；⑸抗渗碳能力较差。由于含镍，镍是比较稀少的金属，成本较高，一般应尽量少用。1．铬镍合金铬镍合金的熔点约1400℃，可用

铬镍合金电炉丝铬镍合金电炉丝2．铁铬铝合金

铁铬铝合金的熔点约1500℃左右，最高使用温度为1300～1400℃。铁铬铝合金具如下特点；⑴加热后表面生成一层Al2O3

保护膜，其熔点高，化学性质稳定。具有较强的抗渗碳性，耐硫及耐各种碳氢气体的侵蚀；⑵电阻率大，电阻温度系数小；⑶高温下与酸性耐火材料及氧化铁反应强烈，故宜采用中性或碱性耐火材料，如氧化铝或高铝质耐火材料作支撑件；⑷铁铬铝合金强度不大，1000℃时抗拉强度为19。6MPa。加工性能差，质地硬脆，可焊接性差，高温加热后变得更脆，不便修复；⑸价格便宜，成本低。

2．铁铬铝合金铁铬铝合金的熔点约1500℃左右，

铁铬铝合金电炉丝

铁铬铝合金3．碳化硅电热元件（又称：硅碳棒）

碳化硅是最常用的非金属电热材料，熔点2227℃，硅碳棒长期使用温度约1350℃±50℃，它有如下特点；⑴坚硬而脆，热稳定性好，高温下不易变形；⑵化学性质稳定，各种酸蒸气不对硅碳棒起化学作用，碱、碱土、重金属氧化物、低熔点硅酸盐、硼酸盐等在高温时均会对硅碳棒起破坏作用。⑶碳化硅的老化空气中的O2

、CO2

和水蒸气在高温时使硅碳棒氧化，表面生成一层薄膜，由于膜的电阻率比碳化硅大，硅碳棒在使用60～80h后，其电阻增加15％～20％，以后逐渐缓慢（这一现象称为老化）。若是间歇窑炉使用，由于薄膜和碳化硅的热膨胀系数不同，冷却时这层薄膜发生破裂而露出新的表面，继续加热，新露出的表面又被氧化。经多次使用，硅碳棒的电阻越来越大，最后不能使用。3．碳化硅电热元件（又称：硅碳棒）碳化硅是最⑷硅碳棒的物理性能见表

（20～1500℃）∕项目最高工作温度∕℃密度∕导热系数∕

℃）比热容∕℃）电阻率∕热膨胀系数∕

℃-1抗拉强度∕数值15003～3。223．260．711000～2000539．2～49⑷硅碳棒的物理性能见表（20～1500℃）项目最高工作温

⑴两端加粗的⑵冷\热端等直径的⑶两根棒或三根棒连在一起的

加粗的称为冷端，为了缩小炉墙引出孔直径，为了克服在电炉上两端引出的困难用来穿过炉墙和减少热损失连接电源。

硅碳棒的使用寿命在正常气氛下，炉温1400℃时，连续使用可达2000小时，间歇使用为1000小时左右为了减小连接电阻，元件冷端外侧喷铝，通过卡箍与电源连接，有的硅碳棒为了增加电阻而制造成螺旋形，还有制成管形的。硅碳棒常见形状:⑴两端加粗的4．二硅化钼电热元件（又称硅钼棒）

二硅化钼（MoSi2）熔点为2030℃，硅钼棒的最高工作温度为1700℃。它具有如下特点：⑴具有很强的抗氧化能力加热时，其表面生成一层气密性的SiO2玻璃膜，保护内部的MoSi2不被氧化，薄膜一旦损坏，会自动重新密封；⑵电阻率随温度的升高几乎以直线关系迅速上升在一定的电压下，功率在低温时是高的，而随着温度的升高功率减小。这样既可以迅速达到所需的炉温，又能避免电热元件过热；4．二硅化钼电热元件（又称硅钼棒）二硅化钼（⑶硅钼棒抗冲击强度低，抗弯和抗拉强度好。在室温时既硬又脆，在高于1350℃时发生软化变形，并有延展性，伸长率5％，冷却后又恢复脆性。所以在安装硅钼棒时，必须使其与炉膛底砖、炉壁各留25～30mm的距离；⑷硅钼棒特别适于空气和中性气氛（如惰性气体）中使用最高使用温度可达1400～1700℃，在还原气氛中只能在1350℃以下使用。

⑶硅钼棒抗冲击强度低，抗弯和抗拉强度好。

硅钼棒电热元件可作电热元件的材料还有钨、钼、铂、石墨、碳等。

硅钼棒通常做成如图所示的形状，发热端较细，冷端较粗。硅钼棒电

在使用过程中，经过烧成后要求炉温冷却至80℃以下开炉门为好，否则，硅钼棒在使用过程中冷、热端接头易断裂。下图为硅钼棒冷、热端接头的焊接。在使用过程中，经过烧成后要求炉温冷却至80℃二．电阻炉的结构

电阻窑炉种类很多，这里主要介绍：普通箱式电阻炉箱式电烤花炉井式电烤花炉的结构和电热元件的安装。

二．电阻炉的结构电阻窑炉种类很多，这里㈠电阻炉的结构1．普通箱式电阻炉普通箱式电阻炉主要由炉顶、炉墙、炉底和炉门构成，靠近炉膛内壁安置电热元件，根据使用温度的不同，所用电热元件有电炉丝（低温炉）、硅碳棒（中温炉）和硅钼棒（高温炉），多采用空气环境下常规加热方式。1—炉壳；2—工作室；3—硅碳棒；4—炉门；5—观察孔；6—手柄；7—行程开关；8—热电偶

硅碳棒中温箱式电阻炉结构示意图㈠电阻炉的结构1．普通箱式电阻炉1—炉壳；2—工作室；3—硅2．箱式电烤花炉箱式电烤花炉主要用于陶瓷釉上彩（或釉中彩）烤花，它的外形呈箱形，整体尺寸比普通箱式电阻炉大，炉门的设置根据需要分为上开、前开和侧开三种方式。它的使用温度低（釉上烤花约700～950℃，釉中烤花约1200～1280℃），所以电热元件主要是电炉丝，紧贴窑墙安装。

2．箱式电烤花炉

3．井式电烤花炉井式电烤花炉，外形象一口井，炉门开在炉顶面，用炉盖密封。由于主要用于釉上陶瓷烤花，所以电热元件是电炉丝，通常布置在炉膛的周围侧壁上。

井式电烤花炉

3．井式电烤花炉井式电烤花炉㈡电热元件的安装1．丝状电热元件丝状电热元件多绕成螺旋形，把它平放在炉膛的砖槽或搁丝砖上，也有套在陶瓷管上的，避免垂直使用，以防止高温时电炉丝自重而引起的下垂现象，或造成螺旋疏密不均和损坏。（3）螺管放在炉底沟槽内（2）螺管放在炉墙搁丝砖上（1）螺管布置在炉顶砖槽内㈡电热元件的安装1．丝状电热元件（3）螺管放在炉底沟槽内（2（4）螺管套在陶瓷管上再安放于炉底（5）螺管挂在陶瓷管上

（6）螺管放在圆筒壁上

（4）螺管套在陶瓷管（5）螺管挂在陶瓷管上（7）波形电热元件（8）波形电热元件外形吊挂在炉墙上

丝状电热元件的几种安装方法

直径8～10mm的电炉丝最好做成波纹形，直接挂在炉墙上，这种电炉丝的遮蔽很小。较大型炉子，如箱式电烤花炉，通常用矩形搁丝砖，圆形电炉用扇形搁丝砖。如果炉子较小，则可在耐火砖上抠槽，将电热元件放在槽内而不用搁丝砖。（7）波形电热元件（8）波形电热元件外形2．带状电热元件

带状电热元件通常做成波纹形，挂在炉墙或水平放置在炉项和炉底上。电热带挂在小钩上时，节距（波峰间距）应配合小钩在墙上的布置，以减少异形耐火砖的种类。

（1）电阻带放在炉顶砖槽内（2）电阻带挂在炉墙上2．带状电热元件带状电热元件通常做成波纹形，挂

（3）电阻带放在炉底沟槽内（4）电阻带放在侧壁搁丝砖上

波纹形电热带几种安装方法（3）电阻带放在炉底沟槽内3．硅碳棒

硅碳棒在安装时，为了确保安装夹子，冷端部分应伸出炉墙外50mm左右。炉墙耐热绝缘管之内径应为棒冷端部分直径的1。2～1。5倍，其间隙可填放耐火纤维。

硅碳棒夹具硅碳棒和夹具的联接

硅碳棒夹具及和硅碳棒的联接3．硅碳棒硅碳棒在安装时，为了确保安装夹子，冷1—发热部；2—冷端部；3—金属1—发热部；2—冷端部；3—金属夹子；4—间隙；5—耐热绝缘管夹子；4—间隙；5—耐热绝缘管⑴水平方向的安装⑵厚墙中棒的安装⑶硅碳棒竖向安装

硅碳棒在垂直安装时，应将炉顶棒体穿出处密封好，以防止烧坏上端的导电夹子和增大热损失。硅碳棒的冷端喷铝处（导电夹头部分）应露出炉外，使导电夹子在空气中得到充分冷却。夹子与端头应接触良好，否则会引起电弧。夹头用铝片或不锈钢做成。因为铜易发生氧化，在实践中不用铜夹头。硅碳棒质地较脆，装拆时要防止断裂。放在干燥场所，避免喷铝受潮。硅碳棒和引出的导线不能与外壳接触，以免发生触电事故。1—发热部；2—冷端部；3—金属1—发热部；2—

硅碳棒炉膛及硅碳棒发热实验

硅碳棒炉膛

硅碳棒通电实验硅碳棒炉膛及硅碳棒发热实验硅碳棒炉膛4．硅钼棒U形硅钼棒一般采用从炉顶悬吊垂直安装方法，安装时应保证硅钼棒最下端与窑底间有足够的距离，以避免棒体与炉底相撞。发热端与冷端连接的锥体露出炉膛，锥体细端距炉顶约25～30mm。连接冷端（包括电热元件的夹持器）至少应露出炉顶外面75mm。电热元件在炉内间隔宽度不应小于元件的中心间距。

硅钼棒电阻炉4．硅钼棒U形硅钼棒一般采用从炉顶悬吊垂直安

硅钼棒的安装

1—铝编织带；2—塞砖；3—电热体夹持器；4—硅钼棒

硅钼棒的安装示意图1—铝编织带；2—塞砖；3—电热体夹持器；4—硅钼棒㈢电阻炉的供电电路和接线方法

电阻炉通常使用工业频率（50Hz)交流电。由车间电网供电，电压为220V和380V。炉子电压不宜过高，因为高温下耐火材料的导电性急剧增加，使电流漏损的可能性增大。为了操作安全，电炉、供电设备、控制设备等外壳均应可靠接地。电炉、仪表、电源三条接地线应分开，不要共用同一地线，以防干扰。当炉子的功率小于25kW时，一般采用220V或380V单相串联接法。当炉子功率为25～75KW时，通常采用三相380V星形接法，也有用三相380V三角形接法的。当炉子功率大于75KW时，可以把电热元件分成两组或两组以上的三相380V星形接法或三角形接法。每组功率以30～75KW为宜，即每相功率为10～25KW。这样能使每个电热元件的功率不致过大，以便于调节炉温，而且电热元件尺寸可在常用的范围内。㈢电阻炉的供电电路和接线方法电阻炉通常使用工三．电阻炉温度测控设备

电阻炉的温度测控一般有四种方式：指计式，数显式（A）、智能程序式（AS）程度多段式（ASP）。若只需对温度进行简单测控，精度要求不高，可采用指计式或数显式；若需进行精度较高的温度自动测控，则可采用智能程序式；若制品烧成需阶梯升温，则可采用分段式可编程温控仪。

三．电阻炉温度测控设备电阻炉的温度测控一般有㈠指计式或数显式温控仪

温度显示温度设定电流表电压表

电流控制旋钮电压控制旋钮开关按钮

KSY型指计式温度控制仪㈠指计式或数显式温控仪温度显示

该温度控制仪的使用方法为：当制品装炉后，合上炉门行程开关，完成烧成前的准备工作。然后按下述步骤进行：①按下温控仪上的“开关按钮”通电（若有指示灯的，则灯亮）；②调节“温度设定钮”，设定烧成温度；③调节电流控制旋钮（根据升温速率需要进行手动调节，初期可小一些），电炉开始升温；④当炉温达到设定温度时，开始保温，此时电炉自动断电（有指示灯的，灯灭），停止升温，稍后，当炉温稍微下降，电炉又自动通电升温（有指示灯的，灯亮），周而复始，达到保温的目的。⑤根据需要进行保温后，烧成结束，可断电停炉，按下“开关按钮”断电（有指示灯的，灯灭）。将电流控制旋钮和电压控制旋钮旋至零。烧成完毕。该温度控制仪的使用方法为：当制品装炉后，合上炉㈡分段式可编程温度控制仪

其控制面板包括：分段式温控仪、电流表、电压表及开关按钮等。分段式温控仪可多波段设定升温速率和恒温时间（多达30段升温程序功能）、具有PID功能，自动时温控制系统能准确控制温度、恒温时间并自动关机。

（1）一体化箱式电阻炉（2）分段式温控仪

可编程一体化箱式电阻炉及其LTDE温度控制仪㈡分段式可编程温度控制仪其控制面板包括：分段式

它的编程和使用操作方法如下：①接通电源，按↑键二秒钟使SV窗口出现STOP；②按一下←键，上排PV显示C01，表示需要程控的起始温度，操作←↑↓键，使下排SV达到所需起始温度；③再按下SET键，PV显示t01，表示从起始温度达到下一设定温度的时间，，操作←↑↓键，使SV达到所需时间；④再按下SET键，PV显示C02，表示刚才设定的起始温度C01，用了t01的时间，所要达到的温度，按←↑↓使SV达到所需温度。（如需恒温，则C01与C02设置同一值），⑤再按下SET键，PV显示t02表示从C02到达下一温度的时间设定，⑥按前面步骤操作…，最后一段T参数设置“—121”即可自动关机。⑦设置完毕等SV返回STOP再按↓键使显示窗口出现RUN，仪器自动按照设定的程序开始工作。它的编程和使用操作方法如下：㈢智能化数显温度控制仪

智能化数显温度控制仪集微电脑与工业自动化控制技术于一体，是传统温度控制仪的升级换代产品，常用的智能化温度控制仪有：汇邦XMT型和国龙TCW—32型系列温控仪，它们具有如下特点：⑴集数显、测量、触发于一体，能直接驱动控制元件；⑵仪表以CPU为计算中心，参数设置和精度校准采用微型键盘操作，具有断电记忆功能；⑶可在线设定或修改参数，无须暂停运行；⑷具有传感器接反指示和超温报警指示等。现以TCW—32B型智能温控仪为例，说明其控制面板，参数设定和操作使用方法。

㈢智能化数显温度控制仪智能化数显温度控制仪集1．控制面板⑴PV窗口显示测量值⑵SV窗口显示设定值或各功能参数⑶AUT指示灯自整定时，灯亮⑷CW指示灯超温报警时，灯亮⑸JF指示灯热电偶接反时，灯亮⑹RUN指示灯仪表自动运行时，灯亮⑺RUN键参数设好后，点击此键，RUN指示灯亮，仪表自动运行⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺1．控制面板⑻PRN键仪表配打印机时，点击此键，可手动打印一次,仪表带电流限幅功能时，长按此键10秒，可进入“电流限幅”菜单⑼SEL键点击此键，可顺序循环显示一级菜单各参数长按此键约10秒，可在一级菜单二级菜单间进行转换,在二级菜单中，点击此键可顺序循环显示二级菜单中各参数⑽△键点击此键，可对当前参数值进行加操作，长按此键可进行快速增加⑾▽键点击此键，可对当前参数值进行减操作，长按此键可进行快速减少⑿PRG键在非编程状态，点击此键可进入编码区；在编程状态，点击此键可退出编程区⑻⑼⑽⑾⑿TCW—32B型智能温控仪的控制面板

⑻PRN键仪表配打印机时，点击此键，可手⑻2．参数及其设置⑴一级菜单参数一级菜单参数及其设置方法见表书中5-4。部分一级菜单见下一幻灯片。⑵二级菜单参数仪表处于一级菜单时，长按SEL键约10秒可进入二级菜单。同样，仪表处于二级菜单时，长按SEL键约10秒可进入一级菜单。二级菜单部分参数及其设置方法见书中表5-5。2．参数及其设置序号参数项目

参数显示参数设置备注1

开机①仪表通电后，PV窗口显示当前测量温度；②SV窗口显示自整定设定温度值；③程序编制好后，在自动运行时，SV窗口显示设定温度值且根据温度曲线变化。通过△▽键将自整定温度设定值进行修改。点SEL键进入下一参数

2上限报警值①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示上限报警值，出厂设定为50℃。通过△▽键对上限报警值进行修改。点SEL键进入下一参数

3功率输出值①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示当前功率输出的百分比；③只可查看，不可修改。点SEL键进入下一参数部分一级菜单参数序号参数项目参数显示序号参数项目

参数显示参数设置备注

4当前运行时间①PV窗口显示Lxxt，表示当前运行第xx段；②SV窗口显示当前段所运行的时间；③只可查看，不可修改。点SEL键进入下一参数

5下限报警值①PV窗口显示当前温量温度值；②SV窗口显示下限报警值，出厂设置为50℃；③带下限报警功能的仪表才有此参数。通过△▽键对下限报警值进行修改。点SEL键进入下一参数13分区编程（dH）①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示被调用的温度曲线，用户可自行设置和调用（最多5条）。通过△▽键对dH值进行修改部分一级菜单参数序号参数项目参数显示3．操作与使用方法⑴使用前准备①仪表通电前必须检查各接线是否正确无误；②仪表通电后，进入二级菜单，在密码（6）中选择与电炉的热电偶分度号相对应代号，然后退出。⑵手动输出调试上述准备工作完毕后，在炉子升温前，可用电灯泡作为假负载运行模拟输出调试，以确定仪表是否工作正常，进入二级菜单，手动调节“E”值，分两种情况：①过零触发仪表，在“E”值逐步增大的过程中，电灯应闪烁，而且随着“E”值的增大，电灯开的时间长，关的时间短，当“E”值增到100时，灯泡常亮。②移相触发仪表，在“E”值逐步增大的过程中，电灯不应闪烁，而是随着“E”值的增大，电灯由暗到亮，当“E”值增到100时，灯泡常亮。3．操作与使用方法

序号

参数项目

参数显示

参数设定

备注

1当前段起始温度（T）①PV窗口显示当前段号xxT；②SV窗口显示当前段起始温度值；③设置范围（0—9999）。通过△▽键设定xx段起始温度值（℃）点SEL键进入下一参数

2当前段运行时间（t）①PV窗口显示当前段号xxt；②SV窗口显示当前段功率偏置值；③设置范围（0—9999）。通过△▽键设定xx段运行时间（分钟）点SEL键进入下一参数⑶程序编制①编程菜单仪表处于一级菜单时，按PRG键可进入编程状态，同样仪表处于编程状态时点击一下PRG键可退回一级菜单。若进入编程状态后，逐次显示参数（见下表）序号参数项目参数

编程状态参数

序号

参数项目

参数显示

参数设定

备注

3当前段功率偏置（U）①PV窗口显示当前段号xxU；②SV窗口显示当前段运行时间；③设置范围（-50—50）。通过△▽键设定xx段功率偏置点SEL键进入下一参数4当前段功率限幅（F）①PV窗口显示当前段号xxF；②SV窗口显示当前段运行运行功率限幅值；③设置范围（0—100）。通过△▽键设定xx段功率限幅值点SEL键进入下一参数编程状态参数序号参数项目②程序曲线的编制例1．一发热元件为电阻丝的电炉，工艺要求从室温经过100分钟升温至400℃，然后恒温150分钟，再经过50分钟升温至750℃，保温100分钟后关机。

A．根据工艺要求，编制工艺曲线：②程序曲线的编制B．根据曲线列出参数表：

段号TtUF0001001．启动自整定，可不设。2．熟悉系统的用户可凭经验设置10001400150100024005010003750100100047500100B．根据曲线列出参数表：段号③程序的输入按PRG键进入编程区，显示00段，按SEL键依次输入下列数据：（第0段）00T0（第1段）01T40000t10001t15000U可不设01U可不设

00F10001F100

（第2段）02T400（第3段）03T75002t5003t10002U可不设03U可不设

02F10003F100

（第4段）04T75004t004U004F0③程序的输入

程序输入完毕后，回到00段，按PRG键退出编程区，点击RUN键，仪表依照所编程序自动运行。若需修改参数，可按PRG键进入编程区，点击SEL键可连续地按顺序显示各程序段的参数，每修改一个参数后都需要按SEL键确认，该参数才能被保存，否则关机后丢失。

④“P”“I”“D”“U”控制参数的人工调整（见书）程序输入完毕后，回到00段，按PRG键退出编程四．电阻炉的使用1．使用前的准备工作电炉在操作使用前，要检查电热元件、仪表的接线是否正确，各气体管路、冷却用水通路是否正常，电源接头，电源线及整个线路的绝缘是否良好。变压器在使用前须用500V兆欧表检测其绝缘电阻，其阻值不应小于2MΩ。否则须在80℃～100℃的温度下烘干，且时间不应小于5小时。

四．电阻炉的使用1．使用前的准备工作

新电炉或久未使用的电炉，使用前应烘炉，以驱除炉衬中的水分。烘炉前，应用万用表测量电热元件与炉壳之间的电阻，不允许有短路现象。烘干后应用500V兆欧表检测其冷态绝缘电阻，其阻值不应小于0。5MΩ

。一般较大电炉的烘干程序和所需时间如下：室温～200℃4小时（开门）

200℃～600℃4小时（关门）

600℃～800℃2小时（关门）各种电炉的烘干制度是不同的，应根据具体情况决定。例如，硅钼棒电阻炉烘炉时，升温太快会损伤耐火材料，升温太慢则造成电热元件低温氧化而损坏元件，并且受到炉衬中逸出有害挥发物的侵蚀。因此，烘炉时要确定合理的升温速率，同时维持炉内通风良好，使有害气体从炉膛逸出。新电炉或久未使用的电炉，使用前应烘炉，以驱除2．升温速率的控制对于各种温度控制制备，在升温时，必须注意不要使电热元件和其它电器设备过载。对功率100KW以下的炉子，升温时可参考下列数值：

20℃～150℃用1∕3工作电压；

150℃～500℃用2∕3工作电压；

500℃以上，用全工作电压。需要指出的是，硅钼棒在300℃～800℃这一温度范围的时间不宜过长，否则会损坏电热元件。2．升温速率的控制五．电热元件的保护

对电热元件的保护是电阻炉长期正常使用的保障，电热元件损坏的主要原因如下：1．机械外力损伤；2．超过电热元件最高使用温度；3．炉内有害物质及气体介质的腐蚀。五．电热元件的保护对电热元件的保护是电阻炉长

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电热窑炉烧成技术项目3.

电热窑炉烧成技术

电热窑炉是将电能转变成热能，用以加热制品的热工设备。电热窑炉在许多方面可以弥补火焰窑炉的不足，特别是在需要特殊气氛、全封闭、有的需接近真空环境下陶瓷制品的烧成有特别重要的优势。一般来说，电热窑炉和火焰窑炉相比具有如下特点：⑴热效率高，电热窑炉无烟气排除造成的热损失，加热窑间紧凑，向外散失的热量较少；⑵空间热强度高，能获得很高的工作温度（可达2000℃以上），炉膛可在真空或高压条件下操作；⑶操作简便，劳动条件好；⑷能在各种人工气氛中烧成，如在N2、Ar、H2、O2等气氛中烧成陶瓷制品；⑸电器设备较复杂，耗电量大，有些电热元件要在一定的保护气氛下才能使用；⑹电热元件主要以辐射方式对制品传热，窑室尺寸不宜过大，否则温度不易均匀。电热窑炉是将电能转变成热能，用以加热制品的热

电热窑炉按电能转变成热能的方式可分为电阻炉、电弧炉和感应炉等。陶瓷工业常用的是电阻炉。电阻炉按操作方式可分为间歇式和连续式电阻炉，按工作温度电阻炉可分为：高温炉（1350～2000℃）中温炉（950～1350℃）低温炉（＜950℃）。以下是部分电阻炉：电热窑炉按电能转变成热能的方式可分为电阻炉、电

箱式电阻炉箱式电烤花炉井式电烤花炉

箱式电阻炉箱式电烤花炉

电热升降窑电热台车窑

电热升降窑

电热隧道窑电热辊道窑

电热推板窑电热梭式窑电热隧道窑一．常用电热元件㈠对电热元件材料的要求电热元件材料有金属质和非金属质两类，电热元件材料根据其使用环境应满足下列要求：1．发热温度要满足工作要求电热元件的发热温度指在干燥空气中其本身的表面温度。电热元件的最高使用温度应比炉膛温度高出50～100℃。2．优良的高温性能电热元件应能在高温下长期稳定地工作，因此必须具有优良的耐热性，足够的高温强度，不易弯曲变形，不断裂，抗腐蚀，抗氧化，并与耐火材料不发生化学反应等。一．常用电热元件㈠对电热元件材料的要求3．较高的电阻率

电阻率又叫比电阻，其单位为Ωmm2∕m或Ω·m。电阻率高，电热元件短，便于布置安装；电阻率过大，会造成电热元件过粗过短，也会对制造和安装带来不便。电阻率太小，则电热元件细而长，不利于安装，还可能造成温度场不均匀；4．较小的电阻温度系数

电阻温度系数指电阻元件温度升高1℃时，电阻率的相对变化率。电阻温度系数越小，电热元件在温度变化时功率波动越小，不致于影响炉膛温度变化；如果电阻温度系数大，当温度升高时，其电阻大大增加，导致功率降低，必须安装调压设备，否则不易升温。5．较低的热膨胀系数6．良好的机械性能7．成本低，来源充足。3．较高的电阻率㈡常用电热元件

陶瓷工业电阻炉常用的电热元件材料有:铬镍合金铁铬铝合金碳化硅硅化钼等。

㈡常用电热元件陶瓷工业电阻炉常用的电热元件材1．铬镍合金

铬镍合金的熔点约1400℃，可用于1100℃以下的电阻炉，铬镍合金具有如下特点：⑴抗氧化能力强，主要是加热时其表面能生成一层薄膜，它可以保护内部的铬镍合金不受氧化。所以不需要任何保护气氛；⑵电阻率约为1。11Ωmm2∕m，电阻温度系数为8.5×10-5～14×10-5

℃-1；⑶高温强度较高，1000℃时抗拉强度为58。8MPa。具有良好的加工性能，易于拉拨成丝和绕制。高温使用后不脆化，便于修复和焊接。⑷有良好的抗氮气能力，使用寿命长；⑸抗渗碳能力较差。由于含镍，镍是比较稀少的金属，成本较高，一般应尽量少用。1．铬镍合金铬镍合金的熔点约1400℃，可用

铬镍合金电炉丝铬镍合金电炉丝2．铁铬铝合金

铁铬铝合金的熔点约1500℃左右，最高使用温度为1300～1400℃。铁铬铝合金具如下特点；⑴加热后表面生成一层Al2O3

保护膜，其熔点高，化学性质稳定。具有较强的抗渗碳性，耐硫及耐各种碳氢气体的侵蚀；⑵电阻率大，电阻温度系数小；⑶高温下与酸性耐火材料及氧化铁反应强烈，故宜采用中性或碱性耐火材料，如氧化铝或高铝质耐火材料作支撑件；⑷铁铬铝合金强度不大，1000℃时抗拉强度为19。6MPa。加工性能差，质地硬脆，可焊接性差，高温加热后变得更脆，不便修复；⑸价格便宜，成本低。

2．铁铬铝合金铁铬铝合金的熔点约1500℃左右，

铁铬铝合金电炉丝

铁铬铝合金3．碳化硅电热元件（又称：硅碳棒）

碳化硅是最常用的非金属电热材料，熔点2227℃，硅碳棒长期使用温度约1350℃±50℃，它有如下特点；⑴坚硬而脆，热稳定性好，高温下不易变形；⑵化学性质稳定，各种酸蒸气不对硅碳棒起化学作用，碱、碱土、重金属氧化物、低熔点硅酸盐、硼酸盐等在高温时均会对硅碳棒起破坏作用。⑶碳化硅的老化空气中的O2

、CO2

和水蒸气在高温时使硅碳棒氧化，表面生成一层薄膜，由于膜的电阻率比碳化硅大，硅碳棒在使用60～80h后，其电阻增加15％～20％，以后逐渐缓慢（这一现象称为老化）。若是间歇窑炉使用，由于薄膜和碳化硅的热膨胀系数不同，冷却时这层薄膜发生破裂而露出新的表面，继续加热，新露出的表面又被氧化。经多次使用，硅碳棒的电阻越来越大，最后不能使用。3．碳化硅电热元件（又称：硅碳棒）碳化硅是最⑷硅碳棒的物理性能见表

（20～1500℃）∕项目最高工作温度∕℃密度∕导热系数∕

℃）比热容∕℃）电阻率∕热膨胀系数∕

℃-1抗拉强度∕数值15003～3。223．260．711000～2000539．2～49⑷硅碳棒的物理性能见表（20～1500℃）项目最高工作温

⑴两端加粗的⑵冷\热端等直径的⑶两根棒或三根棒连在一起的

加粗的称为冷端，为了缩小炉墙引出孔直径，为了克服在电炉上两端引出的困难用来穿过炉墙和减少热损失连接电源。

硅碳棒的使用寿命在正常气氛下，炉温1400℃时，连续使用可达2000小时，间歇使用为1000小时左右为了减小连接电阻，元件冷端外侧喷铝，通过卡箍与电源连接，有的硅碳棒为了增加电阻而制造成螺旋形，还有制成管形的。硅碳棒常见形状:⑴两端加粗的4．二硅化钼电热元件（又称硅钼棒）

二硅化钼（MoSi2）熔点为2030℃，硅钼棒的最高工作温度为1700℃。它具有如下特点：⑴具有很强的抗氧化能力加热时，其表面生成一层气密性的SiO2玻璃膜，保护内部的MoSi2不被氧化，薄膜一旦损坏，会自动重新密封；⑵电阻率随温度的升高几乎以直线关系迅速上升在一定的电压下，功率在低温时是高的，而随着温度的升高功率减小。这样既可以迅速达到所需的炉温，又能避免电热元件过热；4．二硅化钼电热元件（又称硅钼棒）二硅化钼（⑶硅钼棒抗冲击强度低，抗弯和抗拉强度好。在室温时既硬又脆，在高于1350℃时发生软化变形，并有延展性，伸长率5％，冷却后又恢复脆性。所以在安装硅钼棒时，必须使其与炉膛底砖、炉壁各留25～30mm的距离；⑷硅钼棒特别适于空气和中性气氛（如惰性气体）中使用最高使用温度可达1400～1700℃，在还原气氛中只能在1350℃以下使用。

⑶硅钼棒抗冲击强度低，抗弯和抗拉强度好。

硅钼棒电热元件可作电热元件的材料还有钨、钼、铂、石墨、碳等。

硅钼棒通常做成如图所示的形状，发热端较细，冷端较粗。硅钼棒电

在使用过程中，经过烧成后要求炉温冷却至80℃以下开炉门为好，否则，硅钼棒在使用过程中冷、热端接头易断裂。下图为硅钼棒冷、热端接头的焊接。在使用过程中，经过烧成后要求炉温冷却至80℃二．电阻炉的结构

电阻窑炉种类很多，这里主要介绍：普通箱式电阻炉箱式电烤花炉井式电烤花炉的结构和电热元件的安装。

二．电阻炉的结构电阻窑炉种类很多，这里㈠电阻炉的结构1．普通箱式电阻炉普通箱式电阻炉主要由炉顶、炉墙、炉底和炉门构成，靠近炉膛内壁安置电热元件，根据使用温度的不同，所用电热元件有电炉丝（低温炉）、硅碳棒（中温炉）和硅钼棒（高温炉），多采用空气环境下常规加热方式。1—炉壳；2—工作室；3—硅碳棒；4—炉门；5—观察孔；6—手柄；7—行程开关；8—热电偶

硅碳棒中温箱式电阻炉结构示意图㈠电阻炉的结构1．普通箱式电阻炉1—炉壳；2—工作室；3—硅2．箱式电烤花炉箱式电烤花炉主要用于陶瓷釉上彩（或釉中彩）烤花，它的外形呈箱形，整体尺寸比普通箱式电阻炉大，炉门的设置根据需要分为上开、前开和侧开三种方式。它的使用温度低（釉上烤花约700～950℃，釉中烤花约1200～1280℃），所以电热元件主要是电炉丝，紧贴窑墙安装。

2．箱式电烤花炉

3．井式电烤花炉井式电烤花炉，外形象一口井，炉门开在炉顶面，用炉盖密封。由于主要用于釉上陶瓷烤花，所以电热元件是电炉丝，通常布置在炉膛的周围侧壁上。

井式电烤花炉

3．井式电烤花炉井式电烤花炉㈡电热元件的安装1．丝状电热元件丝状电热元件多绕成螺旋形，把它平放在炉膛的砖槽或搁丝砖上，也有套在陶瓷管上的，避免垂直使用，以防止高温时电炉丝自重而引起的下垂现象，或造成螺旋疏密不均和损坏。（3）螺管放在炉底沟槽内（2）螺管放在炉墙搁丝砖上（1）螺管布置在炉顶砖槽内㈡电热元件的安装1．丝状电热元件（3）螺管放在炉底沟槽内（2（4）螺管套在陶瓷管上再安放于炉底（5）螺管挂在陶瓷管上

（6）螺管放在圆筒壁上

（4）螺管套在陶瓷管（5）螺管挂在陶瓷管上（7）波形电热元件（8）波形电热元件外形吊挂在炉墙上

丝状电热元件的几种安装方法

直径8～10mm的电炉丝最好做成波纹形，直接挂在炉墙上，这种电炉丝的遮蔽很小。较大型炉子，如箱式电烤花炉，通常用矩形搁丝砖，圆形电炉用扇形搁丝砖。如果炉子较小，则可在耐火砖上抠槽，将电热元件放在槽内而不用搁丝砖。（7）波形电热元件（8）波形电热元件外形2．带状电热元件

带状电热元件通常做成波纹形，挂在炉墙或水平放置在炉项和炉底上。电热带挂在小钩上时，节距（波峰间距）应配合小钩在墙上的布置，以减少异形耐火砖的种类。

（1）电阻带放在炉顶砖槽内（2）电阻带挂在炉墙上2．带状电热元件带状电热元件通常做成波纹形，挂

（3）电阻带放在炉底沟槽内（4）电阻带放在侧壁搁丝砖上

波纹形电热带几种安装方法（3）电阻带放在炉底沟槽内3．硅碳棒

硅碳棒在安装时，为了确保安装夹子，冷端部分应伸出炉墙外50mm左右。炉墙耐热绝缘管之内径应为棒冷端部分直径的1。2～1。5倍，其间隙可填放耐火纤维。

硅碳棒夹具硅碳棒和夹具的联接

硅碳棒夹具及和硅碳棒的联接3．硅碳棒硅碳棒在安装时，为了确保安装夹子，冷1—发热部；2—冷端部；3—金属1—发热部；2—冷端部；3—金属夹子；4—间隙；5—耐热绝缘管夹子；4—间隙；5—耐热绝缘管⑴水平方向的安装⑵厚墙中棒的安装⑶硅碳棒竖向安装

硅碳棒在垂直安装时，应将炉顶棒体穿出处密封好，以防止烧坏上端的导电夹子和增大热损失。硅碳棒的冷端喷铝处（导电夹头部分）应露出炉外，使导电夹子在空气中得到充分冷却。夹子与端头应接触良好，否则会引起电弧。夹头用铝片或不锈钢做成。因为铜易发生氧化，在实践中不用铜夹头。硅碳棒质地较脆，装拆时要防止断裂。放在干燥场所，避免喷铝受潮。硅碳棒和引出的导线不能与外壳接触，以免发生触电事故。1—发热部；2—冷端部；3—金属1—发热部；2—

硅碳棒炉膛及硅碳棒发热实验

硅碳棒炉膛

硅碳棒通电实验硅碳棒炉膛及硅碳棒发热实验硅碳棒炉膛4．硅钼棒U形硅钼棒一般采用从炉顶悬吊垂直安装方法，安装时应保证硅钼棒最下端与窑底间有足够的距离，以避免棒体与炉底相撞。发热端与冷端连接的锥体露出炉膛，锥体细端距炉顶约25～30mm。连接冷端（包括电热元件的夹持器）至少应露出炉顶外面75mm。电热元件在炉内间隔宽度不应小于元件的中心间距。

硅钼棒电阻炉4．硅钼棒U形硅钼棒一般采用从炉顶悬吊垂直安

硅钼棒的安装

1—铝编织带；2—塞砖；3—电热体夹持器；4—硅钼棒

硅钼棒的安装示意图1—铝编织带；2—塞砖；3—电热体夹持器；4—硅钼棒㈢电阻炉的供电电路和接线方法

电阻炉通常使用工业频率（50Hz)交流电。由车间电网供电，电压为220V和380V。炉子电压不宜过高，因为高温下耐火材料的导电性急剧增加，使电流漏损的可能性增大。为了操作安全，电炉、供电设备、控制设备等外壳均应可靠接地。电炉、仪表、电源三条接地线应分开，不要共用同一地线，以防干扰。当炉子的功率小于25kW时，一般采用220V或380V单相串联接法。当炉子功率为25～75KW时，通常采用三相380V星形接法，也有用三相380V三角形接法的。当炉子功率大于75KW时，可以把电热元件分成两组或两组以上的三相380V星形接法或三角形接法。每组功率以30～75KW为宜，即每相功率为10～25KW。这样能使每个电热元件的功率不致过大，以便于调节炉温，而且电热元件尺寸可在常用的范围内。㈢电阻炉的供电电路和接线方法电阻炉通常使用工三．电阻炉温度测控设备

电阻炉的温度测控一般有四种方式：指计式，数显式（A）、智能程序式（AS）程度多段式（ASP）。若只需对温度进行简单测控，精度要求不高，可采用指计式或数显式；若需进行精度较高的温度自动测控，则可采用智能程序式；若制品烧成需阶梯升温，则可采用分段式可编程温控仪。

三．电阻炉温度测控设备电阻炉的温度测控一般有㈠指计式或数显式温控仪

温度显示温度设定电流表电压表

电流控制旋钮电压控制旋钮开关按钮

KSY型指计式温度控制仪㈠指计式或数显式温控仪温度显示

该温度控制仪的使用方法为：当制品装炉后，合上炉门行程开关，完成烧成前的准备工作。然后按下述步骤进行：①按下温控仪上的“开关按钮”通电（若有指示灯的，则灯亮）；②调节“温度设定钮”，设定烧成温度；③调节电流控制旋钮（根据升温速率需要进行手动调节，初期可小一些），电炉开始升温；④当炉温达到设定温度时，开始保温，此时电炉自动断电（有指示灯的，灯灭），停止升温，稍后，当炉温稍微下降，电炉又自动通电升温（有指示灯的，灯亮），周而复始，达到保温的目的。⑤根据需要进行保温后，烧成结束，可断电停炉，按下“开关按钮”断电（有指示灯的，灯灭）。将电流控制旋钮和电压控制旋钮旋至零。烧成完毕。该温度控制仪的使用方法为：当制品装炉后，合上炉㈡分段式可编程温度控制仪

其控制面板包括：分段式温控仪、电流表、电压表及开关按钮等。分段式温控仪可多波段设定升温速率和恒温时间（多达30段升温程序功能）、具有PID功能，自动时温控制系统能准确控制温度、恒温时间并自动关机。

（1）一体化箱式电阻炉（2）分段式温控仪

可编程一体化箱式电阻炉及其LTDE温度控制仪㈡分段式可编程温度控制仪其控制面板包括：分段式

它的编程和使用操作方法如下：①接通电源，按↑键二秒钟使SV窗口出现STOP；②按一下←键，上排PV显示C01，表示需要程控的起始温度，操作←↑↓键，使下排SV达到所需起始温度；③再按下SET键，PV显示t01，表示从起始温度达到下一设定温度的时间，，操作←↑↓键，使SV达到所需时间；④再按下SET键，PV显示C02，表示刚才设定的起始温度C01，用了t01的时间，所要达到的温度，按←↑↓使SV达到所需温度。（如需恒温，则C01与C02设置同一值），⑤再按下SET键，PV显示t02表示从C02到达下一温度的时间设定，⑥按前面步骤操作…，最后一段T参数设置“—121”即可自动关机。⑦设置完毕等SV返回STOP再按↓键使显示窗口出现RUN，仪器自动按照设定的程序开始工作。它的编程和使用操作方法如下：㈢智能化数显温度控制仪

智能化数显温度控制仪集微电脑与工业自动化控制技术于一体，是传统温度控制仪的升级换代产品，常用的智能化温度控制仪有：汇邦XMT型和国龙TCW—32型系列温控仪，它们具有如下特点：⑴集数显、测量、触发于一体，能直接驱动控制元件；⑵仪表以CPU为计算中心，参数设置和精度校准采用微型键盘操作，具有断电记忆功能；⑶可在线设定或修改参数，无须暂停运行；⑷具有传感器接反指示和超温报警指示等。现以TCW—32B型智能温控仪为例，说明其控制面板，参数设定和操作使用方法。

㈢智能化数显温度控制仪智能化数显温度控制仪集1．控制面板⑴PV窗口显示测量值⑵SV窗口显示设定值或各功能参数⑶AUT指示灯自整定时，灯亮⑷CW指示灯超温报警时，灯亮⑸JF指示灯热电偶接反时，灯亮⑹RUN指示灯仪表自动运行时，灯亮⑺RUN键参数设好后，点击此键，RUN指示灯亮，仪表自动运行⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺1．控制面板⑻PRN键仪表配打印机时，点击此键，可手动打印一次,仪表带电流限幅功能时，长按此键10秒，可进入“电流限幅”菜单⑼SEL键点击此键，可顺序循环显示一级菜单各参数长按此键约10秒，可在一级菜单二级菜单间进行转换,在二级菜单中，点击此键可顺序循环显示二级菜单中各参数⑽△键点击此键，可对当前参数值进行加操作，长按此键可进行快速增加⑾▽键点击此键，可对当前参数值进行减操作，长按此键可进行快速减少⑿PRG键在非编程状态，点击此键可进入编码区；在编程状态，点击此键可退出编程区⑻⑼⑽⑾⑿TCW—32B型智能温控仪的控制面板

⑻PRN键仪表配打印机时，点击此键，可手⑻2．参数及其设置⑴一级菜单参数一级菜单参数及其设置方法见表书中5-4。部分一级菜单见下一幻灯片。⑵二级菜单参数仪表处于一级菜单时，长按SEL键约10秒可进入二级菜单。同样，仪表处于二级菜单时，长按SEL键约10秒可进入一级菜单。二级菜单部分参数及其设置方法见书中表5-5。2．参数及其设置序号参数项目

参数显示参数设置备注1

开机①仪表通电后，PV窗口显示当前测量温度；②SV窗口显示自整定设定温度值；③程序编制好后，在自动运行时，SV窗口显示设定温度值且根据温度曲线变化。通过△▽键将自整定温度设定值进行修改。点SEL键进入下一参数

2上限报警值①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示上限报警值，出厂设定为50℃。通过△▽键对上限报警值进行修改。点SEL键进入下一参数

3功率输出值①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示当前功率输出的百分比；③只可查看，不可修改。点SEL键进入下一参数部分一级菜单参数序号参数项目参数显示序号参数项目

参数显示参数设置备注

4当前运行时间①PV窗口显示Lxxt，表示当前运行第xx段；②SV窗口显示当前段所运行的时间；③只可查看，不可修改。点SEL键进入下一参数

5下限报警值①PV窗口显示当前温量温度值；②SV窗口显示下限报警值，出厂设置为50℃；③带下限报警功能的仪表才有此参数。通过△▽键对下限报警值进行修改。点SEL键进入下一参数13分区编程（dH）①PV窗口显示当前测量温度值；②SV窗口显示被调用的温度曲线，用户可自行设置和调用（最多5条）。通过△▽键对dH值进行修改部分一级菜单参数序号参数项目参数显示3．操作与使用方法⑴使用前准备①仪表通电前必须检查各接线是否正确无误；②仪表通电后，进入二级菜单，在密码（6）中选择与电炉的热电偶分度号相对应代号，然后退出。⑵手动输出调试上述准备工作完毕后，在炉子升温前，可用电灯泡作为假负载运行模拟输出调试，以确定仪表是否工作正常，进入二级菜单，手动调节“E”值，分两种情况：①过零触发仪表，在“E”值逐步增大的过程中，电灯应闪烁，而且随着“E”值的增大，电灯开的时间长，关的时间短，当“E”值增到100时，灯泡常亮。②移相触发仪表，在“E”值逐步增大的过程中，电灯不应闪烁，而是随着“E”值的增大，电灯由暗到亮，当“E”值增到100时，灯泡常亮。3．操作与使用方法

序号

参数项目

参数显示

参数设定

备注