عناصر التسخين بالسيليكون كربيد، والمعروفة أيضًا باسم عناصر التسخين بالسيليكون كربيد (Sic)، متاحة بمجموعة واسعة من الأحجام والأشكال القياسية.
ما هي عناصر التسخين بالسيليكون كربيد؟
عناصر التسخين بالسيليكون كربيد، والمعروفة أيضًا باسم عناصر التسخين بالسيليكون كربيد أو عصي السيليكون كربيد، هي عناصر تسخين عالية الحرارة غير معدنية على شكل عصي مصنوعة من السيليكون كربيد الأخضر عالي الجودة كمادة خام رئيسية، تمت معالجتها وإعادة تصنيعها بالسيليكون عالي الحرارة وإعادة التبلور.
عنصر التسخين بالسيليكون كربيد هو عنصر تسخين موثوق به منذ فترة طويلة. له مزايا مثل مقاومة منخفضة في الجزء الساخن، وعمر خدمة طويل، وتوفير في استهلاك الطاقة. عناصر التسخين بالسيليكون كربيد متاحة في ثمانية تكوينات أساسية مختلفة تعزز من عمر المُدفأ بشكل خاص في البيئات التآكلية.
عناصر التسخين من السيليكون كربيد المغطاة بالنيتروجين (B) تتكون من طبقة من النتريد على سطح عنصر التسخين. يمكن لهذه الطبقة أن تمد عمر الخدمة لعناصر التسخين.
أنواع قضبان السيليكون كاربيد SG وSGR هي أعلى أداء منتجات سيليكون كاربيد (SiC) للتسخين من Sunshine، مصممة لتجاوز متطلبات عمليات الحرارة العالية الأكثر تطلبًا في الوقت الحالي.
تُصنع عناصر تسخين عالية الكثافة من السيليكون كاربيد من مادة خاصة عالية الكثافة من السيليكون كاربيد المقاوم للتفاعل. تتميز عناصر تسخين من السيليكون كاربيد بمناطق حارة ذات كثافة عالية وامتصاصية منخفضة، وهي مصنوعة من السيليكون كاربيد المقاوم للتفاعل، والذي يتميز بمقاومة عالية للأكسدة.
1.0 كيلوجول/كيلوغرام·درجة مئوية
(25~1300 درجة مئوية)
قوة الانكسار:
50 ميجاباسكال (25 درجة مئوية)
معامل التمدد الحراري:
1.0 كيلوجول/كيلوغرام·درجة مئوية
(25~1300 درجة مئوية)
الخصائص الكهربائية
عناصر التسخين بالسيليكون كربيد لها مقاومة محددة كبيرة نسبيًا. عند تسخينه في الهواء وتصل درجة حرارة سطح المنطقة الساخنة إلى 1050 درجة مئوية، يكون معدل المقاومة لها بين 600 و1400 مم²/م. تتغير قيمة المقاومة لها مع ارتفاع درجة الحرارة.
من درجة حرارة الغرفة حتى 800 درجة مئوية، تكون قيمة المقاومة سالبة، وبعد 800 درجة مئوية تكون إيجابية طبيعية.
تزيد جميع عناصر السيليكون كربيد تدريجياً في المقاومة خلال حياتها أثناء التشغيل، وسرعة هذا الارتفاع تتأثر بالعوامل التالية:
نوع العنصر
حمل العنصر المحدد (واط/سم²)
درجة حرارة التشغيل
بيئة العملية
نمط التشغيل - مستمر أو متقطع
ممارسات التشغيل
الخصائص الكهربائية لعناصر التسخين من السيليكون كربيد
حمل سطح العنصر
العامل الرئيسي لضمان الخدمة الأمثل لعنصر التسخين هو اختيار حمل السطح الصحيح للعنصر وفقًا لبنية الفرن والغلاف ودرجة الحرارة.
تُظهر المنحنيات أقصى تحميل محدد للعناصر المختلفة عند تشغيلها في الهواء. يمكن استخدام هذه القيم كدليل، ولكن لضمان عمر أطول للعنصر، يجب استخدام حمل أقل في أقصى الحالات.
قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى تحميل أقل في الحالات التي يتعين فيها تشغيل العناصر في أجواء تخفيضية أو أي أجواء عملية أخرى، من أجل الحفاظ على درجات حرارة العناصر داخل الحدود، يرجى الرجوع إلى الجدول أدناه.
تحميل سطح العنصر لعناصر التسخين من السيليكون كربيد
درجة الحرارة (℃)
معامل التمدد الخطي
(10-6m/℃)
التوصيل الحراري
(Kcal/M hr ℃)
الحرارة النوعية
(cal.g℃)
0
/
/
0.148
300
3.8
/
/
400
/
/
0.255
600
4.3
14-18
/
800
/
/
0.294
900
4.5
/
/
1100
/
12-16
/
1200
4.8
/
0.325
1300
/
10-14
/
1500
5.2
/
/
أنواع عناصر التسخين بالسيليكون كربيد الشائعة تشمل:
<
لذلك، أعمدة السيليكون كربيد تُستخدم على نطاق واسع في مختلف الأفران الكهربائية عالية الحرارة وغيرها من معدات التسخين الكهربائية في صناعات المواد المغناطيسية، وصناعة المساحيق المعدنية، والسيراميك، والزجاج، والمعادن، والآلات.
أعمدة السيليكون كربيد في الفرن
عناصر التسخين بالسيليكون كربيد مقابل عناصر التسخين الكهربائية المعدنية
بالمقارنة مع عناصر التسخين الكهربائية المعدنية، تتميز عناصر التسخين بالسيليكون كربيد بخصائص درجة حرارة تشغيل عالية، ومقاومة للأكسدة، ومقاومة للتآكل، وعمر طويل، وانخفاض التشوه، وتركيب وصيانة مريحة.
الأسئلة الشائعة:
كيفية اختيار معدات إمداد الطاقة؟
يجب اختيار معدات إمداد الطاقة التي تحتوي على نطاق كبير للتنظيم الجهد، وأنها معدات تنظيم جهد مستقر ومستمر، مثل المنظم المغناطيسي للجهد، ومنظم الجهد بتحكم السيليكون DC، وما إلى ذلك. إذا تم اختيار محول مُنظم للجهد مرحلي، يجب أيضًا اختيار محول يحتوي على فارق جهد صغير.
ما هي طرق توصيل أعمدة السيليكون كربيد؟
وضعية الاتصال لعنصر السيليكون كربيد يمكن أن تكون متسلسلة أو متوازية، والوضعية المتوازية هي الأفضل. عند الاستخدام في وضعية متسلسلة، يجب ألا يزيد عدد الفروع المتسلسلة عن 3.
تم عرض طرق الاتصال الشائعة وصيغ حسابها في الجدول التالي.
حساب القدرة لعدة أساليب توصيل شائعة
تركيب وتشغيل العنصر
التوجيه الأفقي والعمودي هما الطريقتان الأكثر شيوعًا للتركيب. يجب أن يتم الانتباه الخاص عند التركيب للتأكد من عدم وضع العناصر تحت توتر. يجب أن يكون هناك مساحة كافية للسماح للفرن والعناصر بالتمدد والانكماش بشكل مستقل.
عند تركيب العناصر بشكل رأسي، يجب دعمها في الجزء السفلي بواسطة دعامات كهربائية معزولة، أو من الأعلى باستخدام دبابيس دعم على لوحة عازلة قوية بما يكفي لدعم وزن العناصر. يجب أن تمتد أطراف العناصر خارج واجهة الفرن بمسافة لا تقل عن 76.2 مم إلى 101.6 مم.
1) من أجل الحفاظ على درجة حرارة الفرن وتوزيع الحمل بشكل متساوٍ لكل عنصر، يجب أن يتم توزيع المقاومة قبل التركيب. يجب أن تكون انحرافات قيمة المقاومة لكل مجموعة أقل من 10%.
2) نظرًا لأن العنصر هش جدًا، يجب أن تتخذ الحيطة أثناء التركيب والصيانة لتجنب أي تلف.
3) عند بدء تشغيل الفرن، يجب رفع الجهد ببطء وتدريجيًا، وعدم إعطاء حمولة كاملة مرة واحدة، حيث قد يتعرض العنصر للتلف بسبب نبضة تيار زائد.
4) لاستخدام العناصر، يجب عليك تجهيز محول قابل للتعديل أو محول متحكم بالسيليكون، وجهاز قياس الجهد، وجهاز قياس التيار، وجهاز تحكم آلي في درجة الحرارة وما إلى ذلك. خلال العمل، يجب زيادة الجهد للحفاظ على درجة حرارة الفرن العادية لأن قيمة المقاومة ستزداد تدريجيًا نتيجة أكسدة العنصر. عندما يصل الجهد إلى الحد الأعلى المطلوب، يجب أن يتم إيقاف الفرن، تغيير طريقة اتصال الأسلاك، ثم مواصلة العمل.
5) في سياق تشغيل الفرن لفترة طويلة، إذا تضرر أي عنصر تسخين فردي بسبب أسباب معينة ويجب استبداله، يجب عليك استبداله بعنصر مناسب يتوافق مع قيمة المقاومة التي تتوافق مع القديم، ولا تستخدم عنصر تسخين جديد بشكل عشوائي. إذا تضرر عنصر التسخين كثيرًا أو ارتفعت قيمة مقاومته كثيرًا ولم يمكن أن تصل درجة حرارة الفرن، فمن الأفضل استبدال العناصر السخنة بعناصر جديدة. قم باختبار ووسم قيمة المقاومة للعناصر القديمة التي تم استبدالها (بواسطة مقياس الجهد ومقياس التيار) وقم بتوزيعها في منطقة درجات الحرارة المنخفضة.
6) قبل استخدام الفرن الجديد أو الفرن الذي لم يتم استخدامه لفترة طويلة، يجب تجفيفهما. عند تجفيفهما، من الأفضل استخدام العناصر القديمة أو مصدر حراري آخر.
7) عند تشغيل الأجهزة أو المواد الأخرى، إذا كان هناك تنفيث للماء، يجب أن يحتوي الفرن على فتحات لطرد بخار الماء أو الغازات الناتجة عنه، بهدف حماية عمر العناصر.
كيفية زيادة عمر الخدمة للعنصر؟
قيمة المقاومة لعنصر التسخين ستزيد مع مرور الوقت واستخدام الخدمة. عندما تزيد مقاومة العنصر إلى ثلاث مرات قيمة المقاومة الأولية، يُعتبر ذلك نهاية عمر الخدمة. هناك عدة عوامل تؤثر على عملية الشيخوخة وانخفاض عمر عناصر التسخين:
درجة حرارة التشغيل
الحمل الكهربائي (غالبًا ما يُعبَّر عنه بواط لكل بوصة مربعة أو واط لكل سنتيمتر مربع من سطح العناصر الإشعاعي)
البيئة
نوع التشغيل (مستمر أو متقطع)
تقنيات التشغيل والصيانة
مقطع عرضي لفرن المختبر عالي الحرارة
عند استخدام العنصر في جو نظيف يصل درجة الحرارة فيه إلى 1450 درجة مئوية، يمكن للعنصر الحصول على عمر خدمة طويل نسبيًا. من أجل تحقيق أفضل عمر خدمة، يجب النظر في تصميم الفرن بحيث يكون حمل السطح أقل قدر ممكن، ويُوصى بمعدل من 3 إلى 8 واط/سم².
أعمدة السيليكون كربيد في الفرن
