8间歇窑与电热窑炉

1、S D U S T第四章第四章 间歇窑间歇窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S D U S T4.1概概 述述间歇窑历史间歇窑历史 悠久，属于另外一种烧成模式悠久，属于另外一种烧成模式缺点：缺点：能耗高，效率低，装出窑劳动条件差，窑内温差大。能耗高，效率低，装出窑劳动条件差，窑内温差大。优点：优点：产品机动性好，烧成灵活，窑内上下温差小，投资少，产品机动性好，烧成灵活，窑内上下温差小，投资少，可烧成大件产品，因而具有生命力可烧成大件产品，因而具有生命力后人在原来的基础上，进行了改进，建成了新型的间歇窑，后人在原来的基础上，进行了改进，建成了新型的间歇窑，例

2、如：梭式窑（抽屉窑），钟罩窑。例如：梭式窑（抽屉窑），钟罩窑。S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑与旧式倒焰窑相比新型间歇窑具有的特点：与旧式倒焰窑相比新型间歇窑具有的特点：（1）窑外装出窑，减轻了劳动强度，改善了劳动条件；）窑外装出窑，减轻了劳动强度，改善了劳动条件；（2）采用高速调温烧嘴，加强了窑内传热，缩短了制品）采用高速调温烧嘴，加强了窑内传热，缩短了制品的烧成时间，增加了窑的产量，降低了单位制品燃料能耗的烧成时间，增加了窑的产量，降低了单位制品燃料能耗（3）采用高温轻质隔热材料，降低了窑体的蓄热量，便）采用高温轻质隔热材料，降低了窑体的蓄热量，便于快

3、速烧成和冷却；于快速烧成和冷却；（4）制品在烧成和冷却过程中实现自动控制，提高产品）制品在烧成和冷却过程中实现自动控制，提高产品质量。质量。（5） 采用换热装置充分利用烟气余热来预热助燃风，提采用换热装置充分利用烟气余热来预热助燃风，提高燃烧效率并降低窑体的热散失。高燃烧效率并降低窑体的热散失。S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑4.2 倒焰窑倒焰窑4.2.1倒焰窑的流程与结构倒焰窑的流程与结构窑体燃烧设备通风设备S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T矩形窑和圆窑的比较矩形窑和圆窑的比较1）圆窑比矩形窑温度更易均匀

4、。）圆窑比矩形窑温度更易均匀。2）窑式容积在相同的条件下，圆窑比矩形窑有较少的窑墙）窑式容积在相同的条件下，圆窑比矩形窑有较少的窑墙侧面积及较少的砌筑砖体积，圆窑窑体向外界散失和积聚侧面积及较少的砌筑砖体积，圆窑窑体向外界散失和积聚的热量比矩形窑少，即单位制品的燃料消耗量相应较少。的热量比矩形窑少，即单位制品的燃料消耗量相应较少。3）圆窑的直径增至很大时，增加了每个火箱所控制的加热）圆窑的直径增至很大时，增加了每个火箱所控制的加热范围，因而增加了窑内横截面上的温差。而矩形窑可以在范围，因而增加了窑内横截面上的温差。而矩形窑可以在窑宽不变的条件下，通过加长窑的长度来增大窑的容积。窑宽不变的条件下

5、，通过加长窑的长度来增大窑的容积。100m24）圆窑砌筑要用大量的异形砖，尤其窑顶是一个球缺形，）圆窑砌筑要用大量的异形砖，尤其窑顶是一个球缺形，砖形复杂，砌筑更为困难。砖形复杂，砌筑更为困难。S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T4.2.2.燃烧设备燃烧设备倒焰窑的燃烧设备包括倒焰窑的燃烧设备包括燃烧室、挡火墙和喷火口燃烧室、挡火墙和喷火口组成。组成。燃烧室体积一般根据生产经验数据。燃烧室体积一般根据生产经验数据。（1) 挡火墙挡火墙挡火墙的作用：使火焰具有一定的方向和流速，合理地将其送至挡火墙的作用：使火焰具有一定的方向和流速，合理地将其送至窑

6、内，并防止一定的煤灰入窑玷污制品；窑内，并防止一定的煤灰入窑玷污制品；挡火墙太低，火焰大部分不到窑顶，上部温度低，下部温度高；挡火墙太低，火焰大部分不到窑顶，上部温度低，下部温度高；挡火墙太高，火焰全部送至窑顶，甚至集中在窑的最顶点，上部挡火墙太高，火焰全部送至窑顶，甚至集中在窑的最顶点，上部温度高，下部温度低。温度高，下部温度低。有的还在挡火墙上开设几个小的通气孔，用以调节上下温差。有的还在挡火墙上开设几个小的通气孔，用以调节上下温差。S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T（2）喷火口）喷火口喷火口为挡火墙和火箱上面窑墙之间的长方形截面空间，面喷

7、火口为挡火墙和火箱上面窑墙之间的长方形截面空间，面积过大，火焰喷出速度小，火焰喷出无力，不能到达窑顶和积过大，火焰喷出速度小，火焰喷出无力，不能到达窑顶和窑的中心，造成上部温度低下部温度高；窑的中心，造成上部温度低下部温度高；喷火口不能太小，以免火焰喷出阻力太大，喷出困难，容易喷火口不能太小，以免火焰喷出阻力太大，喷出困难，容易烧坏燃烧室和炉栅，且容易造成上部温度高，下部温度低；烧坏燃烧室和炉栅，且容易造成上部温度高，下部温度低；S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T4.2.3.通风设备通风设备倒焰窑的通风系统包括窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱。

8、倒焰窑的通风系统包括窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱。吸火孔：设在窑底作用类似于隧道窑的排烟孔；吸火孔：设在窑底作用类似于隧道窑的排烟孔；吸火孔的面积太大，火焰在窑内停留时间较短，不能充分地吸火孔的面积太大，火焰在窑内停留时间较短，不能充分地把热量传给产品，烟气离窑温度过高，热利用较差，燃料消把热量传给产品，烟气离窑温度过高，热利用较差，燃料消耗较大，且烧窑不易控制，窑内温度变化对加煤量较为敏感；耗较大，且烧窑不易控制，窑内温度变化对加煤量较为敏感；吸火孔面积太小，排烟阻力大，这样就限制了每小时燃料的吸火孔面积太小，排烟阻力大，这样就限制了每小时燃料的燃烧量，窑内温度无法正常上升；燃烧量，窑内

9、温度无法正常上升；S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T一般吸火孔面积稍大，可以通过勤加煤，适当操作，一般吸火孔面积稍大，可以通过勤加煤，适当操作，快速烧窑；另外可以防止吸火孔变形，部分赌塞使面积变快速烧窑；另外可以防止吸火孔变形，部分赌塞使面积变小，若真的过大，可以用垫脚砖适当赌一点；小，若真的过大，可以用垫脚砖适当赌一点；吸火孔均匀分布在窑底上，且注意烟气不易到达的地吸火孔均匀分布在窑底上，且注意烟气不易到达的地方，如，远离烟囱一端，窑的角落处，窑门附近等散热较方，如，远离烟囱一端，窑的角落处，窑门附近等散热较大的地方大的地方吸火孔多是圆形孔，

10、以免产生局部回流吸火孔多是圆形孔，以免产生局部回流S D U S T支烟道和主烟道支烟道和主烟道支烟道连接吸火孔和主烟道，主烟道是连接支烟道和烟囱支烟道连接吸火孔和主烟道，主烟道是连接支烟道和烟囱的。的。为使烟囱对窑内各吸火孔的抽力基本相同，支烟道一般设为使烟囱对窑内各吸火孔的抽力基本相同，支烟道一般设计成计成“非非”字形和蜘蛛网等对称形。字形和蜘蛛网等对称形。在设计烟道时，希望烟气的流动阻力主要集中在吸火孔上，在设计烟道时，希望烟气的流动阻力主要集中在吸火孔上，有利于主烟道上闸板对窑内抽力大小的调节。有利于主烟道上闸板对窑内抽力大小的调节。面积：吸火孔面积：吸火孔支烟道支烟道24017992

11、4窑具与产品质量比窑具与产品质量比4.35.333.50.450.55保温阶段温差（保温阶段温差（C）30401056年产量（年产量（t/年）年）300336.7737.87烧成合格率（烧成合格率（%）5092.796.78单位热耗量单位热耗量（MJ/kg产品）产品）8458.843.5烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S U S T梭式窑特点梭式窑特点适应性强可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度适应性强可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度利用力高有多台窑车轮换烧成利用力高有多台窑车轮换烧成占地

12、面积小工艺布置紧凑占地面积小工艺布置紧凑4.3梭式窑S D U S T梭式窑结构示意图梭式窑结构示意图1窑室；窑室； 2窑墙；窑墙；3窑顶；窑顶；4烧嘴；烧嘴；5升降窑门；升降窑门； 6支烟道，支烟道，7窑车，窑车，8轨道轨道S D U S TS D U S TS D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑日本日本NGK公司电瓷梭式窑可烧公司电瓷梭式窑可烧3还原气氛还原气氛S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑日本高沙梭式窑日本高沙梭式窑S D U S T陶瓷窑炉与设计

13、陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑德国德国RIEDHAMMERRIEDHAMMER公司梭式窑公司梭式窑（瑞得哈姆）（瑞得哈姆）S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑美国美国SD宽截面梭式窑宽截面梭式窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑 意大利吊装梭式窑意大利吊装梭式窑用来烧成氧化铝瓷辊用来烧成氧化铝瓷辊S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑钟罩窑特点钟罩窑特点适应性强可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度适应性强可根据不同产

14、品的工艺要求改变工艺制度利用率高有两台窑车轮换烧成利用率高有两台窑车轮换烧成密封性好无窑门，窑内温差小，特别适合高温及特殊气氛烧成密封性好无窑门，窑内温差小，特别适合高温及特殊气氛烧成容易搬迁转售价高于其他形式窑炉容易搬迁转售价高于其他形式窑炉车下排烟减少上下温差，易于控制窑内压力车下排烟减少上下温差，易于控制窑内压力规格范围广一般可从规格范围广一般可从1M1M3 3到到50M50M3 3；可以是单窑车或多窑车的；可以是单窑车或多窑车的4.4 钟罩窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑CERIC THERMIC 钟罩窑钟罩窑（液压顶起窑车）（液压顶起窑车）S

15、D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑采用烟道式预热系统的高温钟罩窑，采用烟道式预热系统的高温钟罩窑，可用可用1760C温度烧成高纯度的氧化铝。温度烧成高纯度的氧化铝。美美国国贝贝克克莱莱公公司司钟钟罩罩窑窑S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第四章间歇窑第四章间歇窑美国美国SD钟罩窑钟罩窑S D U S T第五章第五章 电热窑炉电热窑炉S D U S T1.定义：以电为能源的窑炉，与火焰窑相对应。定义：以电为能源的窑炉，与火焰窑相对应。 2.产生的历史背景：产生的历史背景： 随着科学技术的不断发展，陶瓷已超越了日用、建筑及随着科学技术的不断发展，陶瓷已超

16、越了日用、建筑及一般工业用途的范围，而应用于电子工业、原子能、火箭一般工业用途的范围，而应用于电子工业、原子能、火箭及宇宙科学等尖端技术。可以说，近代高强、高温材料的及宇宙科学等尖端技术。可以说，近代高强、高温材料的发展与高温技术水平密切相关。以上一些发展与高温技术水平密切相关。以上一些新型陶瓷材料新型陶瓷材料大大多数采用电窑。多数采用电窑。Chapter 1 概述概述 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T3.电窑与火焰窑的主要区别：电窑与火焰窑的主要区别：火焰窑炉火焰窑炉利用燃料燃烧产物（烟气）在窑内强制流动进行利用燃料燃烧产物（烟气）在窑内强制流动进行

17、气体辐射传热及强制对流传热。气体辐射传热及强制对流传热。电热窑炉电热窑炉把电能转化为热能一般无须燃烧产物因而窑内主把电能转化为热能一般无须燃烧产物因而窑内主要是用电热体的要是用电热体的固体辐射传热及窑内气体的自然对流传热固体辐射传热及窑内气体的自然对流传热。但是若电窑中要强制冷却制品，或维持窑内压力也存在一定但是若电窑中要强制冷却制品，或维持窑内压力也存在一定的强制对流传热。的强制对流传热。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T4.电窑的缺点：电窑的缺点：附属的电气设备复杂昂贵；附属的电气设备复杂昂贵；主要为固体辐射传热，窑内空间有限，太大则窑内温度不均；主

18、要为固体辐射传热，窑内空间有限，太大则窑内温度不均；如要烧还原焰须外加还原性气体。如要烧还原焰须外加还原性气体。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S TChapter 2 电窑的电窑的分类分类 1.按电能转变为热能的方式分：按电能转变为热能的方式分：电阻炉电阻炉：当电源接在导体上时，导体就有电流通过，由于：当电源接在导体上时，导体就有电流通过，由于导体有电阻而发热的一种电热设备。导体有电阻而发热的一种电热设备。感应炉感应炉：由于电磁感应作用在导体内产生感应电流，而这：由于电磁感应作用在导体内产生感应电流，而这感应电流因为导体的电阻而产生热能的一种电炉感应电流因

19、为导体的电阻而产生热能的一种电炉电弧炉电弧炉：热量主要由电弧产生的电加热炉。：热量主要由电弧产生的电加热炉。电子束炉电子束炉：用高速运动的电子能量作为热源来加热的电炉：用高速运动的电子能量作为热源来加热的电炉等离子炉等离子炉：用电能所产生的等离子体的能量来加热的电炉：用电能所产生的等离子体的能量来加热的电炉陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T2.按操作形式分类按操作形式分类间歇操作电炉间歇操作电炉 半连续操作电阻炉半连续操作电阻炉 连续操作电热窑炉连续操作电热窑炉 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S TChapter 3

20、 电热元件电热元件1.定义：定义：将电能转变为热能的元件将电能转变为热能的元件，有金属及非金属的，有金属及非金属的外形有丝、带、棒、管外形有丝、带、棒、管4种。种。2.根据生产工艺等条件要求选择合适的电热体材料根据生产工艺等条件要求选择合适的电热体材料既做到技术上合理，又节约投资既做到技术上合理，又节约投资电阻炉对电热元件有以下要求：电阻炉对电热元件有以下要求：陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T（1）电热元件最高使用温度（元件在干燥空气中发热时本）电热元件最高使用温度（元件在干燥空气中发热时本身的表面温度）应比炉子最高温度高身的表面温度）应比炉子最高温度

21、高50100；（2）较高的比电阻和较小的电阻温度系数；）较高的比电阻和较小的电阻温度系数；比电阻又叫电阻系数，用比电阻又叫电阻系数，用表示，和物理当中的电阻率相同表示，和物理当中的电阻率相同电阻温度系数：单位电阻温度系数：单位1/，和热膨胀系数相同。，和热膨胀系数相同。t0一般指一般指20；陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T（3）高温下，电热体必须稳定，不易氧化，不与炉内的衬）高温下，电热体必须稳定，不易氧化，不与炉内的衬砖和气体发生化学反应，否则需保护，如钼丝、钨丝炉容易砖和气体发生化学反应，否则需保护，如钼丝、钨丝炉容易被氧化，需加入氢气保护；被氧化

22、，需加入氢气保护；（4） 机械性能好，在高温下不变形，有足够的机械强度和机械性能好，在高温下不变形，有足够的机械强度和良好的塑性和韧性，容易加工成型；良好的塑性和韧性，容易加工成型；（5）热膨胀系数不能太大，否则容易损耗，特别是间歇式）热膨胀系数不能太大，否则容易损耗，特别是间歇式窑炉窑炉（6）取材容易，价格便宜。）取材容易，价格便宜。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T3.常用的电热材料：常用的电热材料：金属：金属：钼、钨、钽、铂、铂铑合金钼、钨、钽、铂、铂铑合金和一些高电阻合金，和一些高电阻合金，如：镍铬合金、铁铬铝合金。如：镍铬合金、铁铬铝合金。非金

23、属：石墨、碳、非金属：石墨、碳、碳化硅、二硅化钼碳化硅、二硅化钼、氧化锆、氧化、氧化锆、氧化钍。钍。（1）钼：）钼：物理性质：物理性质：高熔点稀有金属：高熔点稀有金属：2630，银灰色光泽，硬而坚韧。，银灰色光泽，硬而坚韧。密度：密度：10.3g/cm3，比电阻为，比电阻为0.045(1+5.510-3t) mm2/m。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T钼在钼在1400时，其电阻比室温时电阻大时，其电阻比室温时电阻大8倍多，所以钼丝炉倍多，所以钼丝炉必须有调节范围很宽的调压装置。必须有调节范围很宽的调压装置。钼可以制成丝状、带状或棒状。因为钼的性质很脆，

24、钼可以制成丝状、带状或棒状。因为钼的性质很脆，不容易加工成型成螺旋状。一般钼丝聚成一束在炉膛四周不容易加工成型成螺旋状。一般钼丝聚成一束在炉膛四周竖绕，或捣打在刚玉管中。钼丝经高温使用后由于再结晶竖绕，或捣打在刚玉管中。钼丝经高温使用后由于再结晶变得更脆，所以不能重复使用。变得更脆，所以不能重复使用。化学性质化学性质耐酸的腐蚀性强，但易被氧化；在任何温度下，不与纯氢、耐酸的腐蚀性强，但易被氧化；在任何温度下，不与纯氢、氩、氦反应。氩、氦反应。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T钨钨物理性质物理性质难熔稀有金属，熔点高达难熔稀有金属，熔点高达3410，沸点为

25、，沸点为5900，密，密度为度为19.3g/cm3。硬度大，只有在加热的条件下才能加工，。硬度大，只有在加热的条件下才能加工，导电性好，比电阻为导电性好，比电阻为0.05(1+5.510-3t)mm2/m。电阻温。电阻温度系数较大，使用时要用变阻器或变压器进行调节。度系数较大，使用时要用变阻器或变压器进行调节。化学性质化学性质化学性质稳定，低温时表面生成氧化膜，但在较高温化学性质稳定，低温时表面生成氧化膜，但在较高温度下，钨被氧化成度下，钨被氧化成W2O3，室温时，水和水蒸汽对钨不起，室温时，水和水蒸汽对钨不起作用，只有在红热时钨才被氧化。钨与氮在温度超过作用，只有在红热时钨才被氧化。钨与氮在

26、温度超过2000时发生反应，生成氮化钨。时发生反应，生成氮化钨。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T低于熔点时，不与氢发生反应，钨的加工可在氢气中进低于熔点时，不与氢发生反应，钨的加工可在氢气中进行。行。钨棒炉可通氢气保护。钨棒炉可通氢气保护。高温下钨也要避免与耐火材料相接触。钨与氧化锆在高温下钨也要避免与耐火材料相接触。钨与氧化锆在1600时，虽然在真空度为时，虽然在真空度为10-4mmHg的情况下，也会发生的情况下，也会发生反应。反应。在在1900以上与氧化铝起作用。以上与氧化铝起作用。2000时与时与MgO和和BeO起作用。钨是贵重金属，钨作电热体，

27、用于小型的实验炉子起作用。钨是贵重金属，钨作电热体，用于小型的实验炉子陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T（3）镍铬合金）镍铬合金熔点随合金成分改变，约在熔点随合金成分改变，约在1400，在，在1100以下的炉子以下的炉子均可以使用镍铬合金为电热材料。均可以使用镍铬合金为电热材料。最大的优点是最大的优点是高温下不易氧化高温下不易氧化。因为在其表面生成氧化。因为在其表面生成氧化铬薄膜，起保护作用。铬薄膜，起保护作用。比电阻为比电阻为1.11mm2/m，电阻温度系数为，电阻温度系数为(8.5-14)105，所以当温度升高时，电功率较稳定。所以当温度升高时，电功

28、率较稳定。高温强度较高，塑性和韧性较好，易加工成型，可绕制高温强度较高，塑性和韧性较好，易加工成型，可绕制成各种形状的电热元件。成各种形状的电热元件。镍是比较稀少的金属，综合考虑在镍是比较稀少的金属，综合考虑在电热元件中节省镍和不用镍是比较好的选择电热元件中节省镍和不用镍是比较好的选择 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T（4）铁铬铝合金）铁铬铝合金其熔点比镍铬合金的高，约在其熔点比镍铬合金的高，约在1500，加热后其表面，加热后其表面生成一层氧化铝，起保护作用。生成一层氧化铝，起保护作用。最高使用温度可达到最高使用温度可达到13001400。强度不太高，

29、比。强度不太高，比镍铬合金低得多，加工性能不是很好，性硬脆，在高温下镍铬合金低得多，加工性能不是很好，性硬脆，在高温下与酸性耐火材料和氧化铁反映强烈。与酸性耐火材料和氧化铁反映强烈。炉里或支撑要考虑用比较纯的氧化铝耐火材料。炉里或支撑要考虑用比较纯的氧化铝耐火材料。线膨胀系数比较大，设计时要考虑留有余地，供其伸缩。线膨胀系数比较大，设计时要考虑留有余地，供其伸缩。铁铬镁与镍铬合金对比：各有优点，但总得说来铁铬铝电铁铬镁与镍铬合金对比：各有优点，但总得说来铁铬铝电热合金优点比较多，铁铬铝合金的使用温度高，电阻系数热合金优点比较多，铁铬铝合金的使用温度高，电阻系数大，电阻温度系数小，表面容许负荷高

30、，价格低。大，电阻温度系数小，表面容许负荷高，价格低。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T1）碳化硅发热体的种类与制造）碳化硅发热体的种类与制造 使用的碳化硅发热体为两端加粗的使用的碳化硅发热体为两端加粗的柄型棒状发热体柄型棒状发热体 它由中部的发热段和非发热的端部构成它由中部的发热段和非发热的端部构成 端部加粗的目的端部加粗的目的:通过增大端部的断面积以降低端部的电阻。通过增大端部的断面积以降低端部的电阻。为增大有效的发热表面积和减轻重量，以及减少加热发热体所为增大有效的发热表面积和减轻重量，以及减少加热发热体所需的能耗，中部发热段通常做成空心的。需的能

31、耗，中部发热段通常做成空心的。发热体的形状：发热体的形状： 等直径棒型等直径棒型螺旋型螺旋型 方端螺旋型方端螺旋型U型型 W型等型等 （5）硅碳棒）硅碳棒陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T碳化硅发热体的形状与种类碳化硅发热体的形状与种类 a-柄型柄型;b-等直径棒型等直径棒型;c-螺旋棒型螺旋棒型;d-螺旋螺旋U型型;陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T碳化硅发热体的形状与种类碳化硅发热体的形状与种类e-U型；型；f-W型型(三相三相)；g-特殊三相型特殊三相型陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉

32、S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T（2）碳化硅发热体的制造工艺 绿色SiC为主要原料，焦油与沥青混合物作结合剂 热混合和挤压成型 在1000预烧，排除结合剂中的挥发物和成为具有足够强度的碳结合碳化硅素坯。 碳化硅素坯埋于硅石粉(SiO2)和炭粉(C)的混合物中，直接通电通过自身的电阻发热或利用其它的发热体间接加热，在2000以上进行烧结， 加工处理端部和喷镀金属铝。 碳化硅为杂质诱发的电子导电半导体，对配料的杂质的碳化硅为杂质诱发的电子导电半导体，对配料的杂质的种类和含量，碳化硅再结晶的发育程种类和含量，碳化硅再结晶的发育程 度应严格控

33、制。度应严格控制。 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T 3）碳化硅发热体的性质碳化硅发热体的物理性能碳化硅发热体的物理性能 密 度 3.03.2气孔率, 2030抗折强度,Mpa 2049比热,J/(gK) 0.745热膨胀系数,1/(01000) 4510-6电阻率,cm 0.082表面最高发热温度, 15001600陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T 密 度 3.03.2气孔率, 2030抗折强度,Mpa 2049比热,J/(gK) 0.745热膨胀系数,1/(01000) 4510-6电阻率,cm 0.082

34、表面最高发热温度, 15001600碳化硅发热体的物理性能碳化硅发热体的物理性能 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T主要的主要的 性能性能:电阻率电阻率 电阻率随着温度变化，呈杂质型半导体的特性。电阻率随着温度变化，呈杂质型半导体的特性。 在在550600左右，碳化硅发热体的电阻率最低；左右，碳化硅发热体的电阻率最低； 室室 温至温至550600，电阻与温度呈负态特性变化；，电阻与温度呈负态特性变化； 550600以以 上，电阻与温度则呈正特性变化。上，电阻与温度则呈正特性变化。 800以上以上 使用，处于正特性变化范围，温度容易控制调节使用，处于正特性

35、变化范围，温度容易控制调节陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T 碳化硅发热体在空气中使用时，碳化硅发热体在空气中使用时，700开始慢慢发生如下氧开始慢慢发生如下氧化反应：化反应：SiC+2O2SiO2+CO2 生成生成SiO2和使发热体的气孔率和使发热体的气孔率增加，电阻逐渐增大，增加，电阻逐渐增大，此现象称为老化，此现象称为老化， 使用温度越高，老化速度越快。在使用温度越高，老化速度越快。在1350时，氧化反应急时，氧化反应急剧加快，并导致发热体的损坏，碳化硅发热体的安全经济使用剧加快，并导致发热体的损坏，碳化硅发热体的安全经济使用温度为温度为1350以

36、下。以下。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T4）碳化硅发热体的使用方法）碳化硅发热体的使用方法 避免每根发热体的发热能力不同而加速发热体的自身老化过程避免每根发热体的发热能力不同而加速发热体的自身老化过程碳化硅发热体的装配方法：碳化硅发热体的装配方法：上下水平配置上下水平配置，上部水平配置上部水平配置和和两侧垂直配置。两侧垂直配置。 上下水平配置发热体时，炉内温度分布比较均匀，炉床底上下水平配置发热体时，炉内温度分布比较均匀，炉床底板下面的发热体容易发生过热和过早损坏事故。板下面的发热体容易发生过热和过早损坏事故。 上部水平配置方式可避免上下水平配制的缺

37、点，炉膛高度上部水平配置方式可避免上下水平配制的缺点，炉膛高度较高时，炉膛上下易产生较大的温差，适于炉膛高度较小的电炉较高时，炉膛上下易产生较大的温差，适于炉膛高度较小的电炉碳化硅发热体电炉的发热体配置方法碳化硅发热体电炉的发热体配置方法a-水平安装水平安装b-上部水平安装上部水平安装c-垂直安装垂直安装陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T碳化硅发热体电炉的发热体配置方法碳化硅发热体电炉的发热体配置方法a-水平安装水平安装b-上部水平安装上部水平安装c-垂直安装垂直安装 两侧垂直平行配置发热体避免上下水平配置时炉底板下面的发热体的过早两侧垂直平行配置发热体

38、避免上下水平配置时炉底板下面的发热体的过早损坏，也不易达到炉膛内上下温度完全均匀。损坏，也不易达到炉膛内上下温度完全均匀。 发热体间的距离至少为发热体的发热段直径的发热体间的距离至少为发热体的发热段直径的57倍倍 发热体与炉墙间的距离至少为发热段的发热体与炉墙间的距离至少为发热段的直径直径3倍以上倍以上发热体的接线方法并联方式接线较理想发热体的接线方法并联方式接线较理想。用并串联接线方式时，电气设。用并串联接线方式时，电气设备的电流容量应增大，从经济上考虑，一般用备的电流容量应增大，从经济上考虑，一般用并串联接线方法并串联接线方法。陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D

39、 U S T碳化硅发热体的接线方法碳化硅发热体的接线方法1单相并联：单相并联：2单相两根串并联单相两根串并联3单相两组并串联；单相两组并串联；4三相闭合三角形；三相闭合三角形；5三相开放三角形三相开放三角形用并串联接线方式时，以用并串联接线方式时，以2根发热体串联在一起为限根发热体串联在一起为限将将3根发热体串联在一起，会破坏电阻平衡，发热体寿命缩短根发热体串联在一起，会破坏电阻平衡，发热体寿命缩短炉温高于炉温高于1350的高温电炉，发热体以并联法接线为好。以的高温电炉，发热体以并联法接线为好。以三相开放式三三相开放式三角形接线法为佳。角形接线法为佳。S D U S T（6）硅化钼）硅化钼硅化

40、钼发热体的种类与制造硅化钼发热体的种类与制造 硅化钼硅化钼(MoSi2)发热体的形状：发热体的形状：U形、形、W型为型为O形形(图图主要是由于硅化钼烧结制品在高温下的热塑性较大，以避主要是由于硅化钼烧结制品在高温下的热塑性较大，以避免棒形制品水平放置时在自重作用下的变形和便于克服高温免棒形制品水平放置时在自重作用下的变形和便于克服高温热膨胀。热膨胀。与柄形碳化硅发热体相同，非发热端部加粗，以增与柄形碳化硅发热体相同，非发热端部加粗，以增大断面面积使电阻降低。大断面面积使电阻降低。硅化钼发热体的种类硅化钼发热体的种类 a-U型；型；b-W型型;c-O型型陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉

41、第五章电热窑炉S D U S T陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T 种 类 l 2最高使用温度， 1800 1700电阻率cm(20) 0.310-4 0.2910-4 熔点， 2030 2030密度，g/cm3 5.6 5.5热膨胀系数，1 7.8 10-6抗折强度,MPa 3.530 3.23 硅化钼发热体的物理性能硅化钼发热体的物理性能 硅化钼发热体与其它非金属发热体相比，抗折强度大，比重大。它的特点是温度高于1350时，便会发生塑性变形，伸长率约5。硅化钼发热体的电阻率较小 2）硅化钼发热体的物理性能陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五

42、章电热窑炉S D U S T 电阻一温度特性为正温度特性，从室温到高温，电阻率随温度增长较快，可自动防止升温过快的优点。 硅化钼发热体的电阻一温度特性陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T硅化钼发热体在各种气氛中的最高使用温度，硅化钼发热体在各种气氛中的最高使用温度， 炉炉内内气气氛氛 空气空气氮气氮气氩气，氦气氩气，氦气氢气氢气(干干)氢氢(露点露点15)二氧化碳二氧化碳一氧化碳一氧化碳二氧化硫二氧化硫氨氨(含含8H2)甲烷甲烷真空真空(1.3310-3Pa)(1. 33pa)1700160015001350146016001500160014001350

43、11001350陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T硅化钼发热体在真空中的使用温度极限硅化钼发热体在真空中的使用温度极限陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T硅化钼发热体的使用硅化钼发热体的使用 在装配硅化钼发热体电炉时，硅化钼发热体的安装方法在装配硅化钼发热体电炉时，硅化钼发热体的安装方法: 水平安装和垂直吊挂水平安装和垂直吊挂 硅化钼发热体在高于硅化钼发热体在高于1300会产生较大的塑性变形，水平会产生较大的塑性变形，水平安装时，防止软化下垂，在其下面一般需用支承托板。安装时，防止软化下垂，在其下面一般需用支承托板。

44、 最理想的安装方法最理想的安装方法:用用U形发热体从炉顶垂直悬吊。形发热体从炉顶垂直悬吊。 硅化钼发热体室温下的抗冲击强度较小，既硬又脆，在安硅化钼发热体室温下的抗冲击强度较小，既硬又脆，在安装电炉时需要特别小心。装电炉时需要特别小心。为了避免产生机械应力和便于装卸，砖化钼发热体的端为了避免产生机械应力和便于装卸，砖化钼发热体的端部可预先套装在耐火套砖上，并用耐火棉塞紧固定。部可预先套装在耐火套砖上，并用耐火棉塞紧固定。将硅化钼发热体连同套砖一起装入炉顶的预留位置上，将硅化钼发热体连同套砖一起装入炉顶的预留位置上，铝丝编织导线联结起来。铝丝编织导线联结起来。 陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章

45、电热窑炉第五章电热窑炉S D U S TU形硅化钼发热体的垂直吊装方法形硅化钼发热体的垂直吊装方法a-发热体装在耐火套砖上，发热体装在耐火套砖上，b-发热体与耐火套砖一起装入炉顶发热体与耐火套砖一起装入炉顶陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T硅化钼发热体在常温时的电阻很小，开始通电升温时电流硅化钼发热体在常温时的电阻很小，开始通电升温时电流很大，温度急剧上升，热冲击很大，加热初期应采用底电压，以很大，温度急剧上升，热冲击很大，加热初期应采用底电压，以额定电压的额定电压的13为宜，随着温度升高，硅化钼发热体的电阻急剧为宜，随着温度升高，硅化钼发热体的电阻急剧

46、增大，在加热增大，在加热1030分钟以后，再逐渐升高电压分钟以后，再逐渐升高电压硅化钼发热体的表面热负荷密度与其表面温度及炉温的关系硅化钼发热体的表面热负荷密度与其表面温度及炉温的关系 1加热元件垂直安装时的推荐表面热负荷密度的选用范围；加热元件垂直安装时的推荐表面热负荷密度的选用范围； 2加热元件水平安装时的推荐表面热负荷密度的选用范围加热元件水平安装时的推荐表面热负荷密度的选用范围陶瓷窑炉与设计陶瓷窑炉与设计第五章电热窑炉第五章电热窑炉S D U S T硅化钼发热体与碳化硅发热体异同：硅化钼发热体与碳化硅发热体异同：硅化钼发热体的电阻随使用时间无明显的变化，几乎保持硅化钼发热体的电阻随使用时间无明显的变化，几乎保持恒定，在同一电炉内新老发热体可以同时连接使用恒定，在同一电炉内新老发热体可以同时连接使用在使用碳化硅发热体时，氧化作用使发热体的电阻增加，在使用碳化硅发热体时，氧化作用使发热体的电阻增加，逐渐发生老化，发热体的使用寿命取决于氧化过程。逐渐发生老化，发热体的使用寿命取决于氧化过程。硅化钼发热体使用中自由下垂悬时，发热体的使用寿命取硅化钼发热体使用中自由下垂悬时，发热体的使用寿命取决于发热段的高温机械强度。决于发热段的高温机械强度。在空气气