电极——二硅化钼发热元件-00陈金方玻璃电熔炉

如图2.5.1，二硅化钼是一种U型的发热元件，耐高温，抗氧化。高温下表面生成一层石英玻璃膜，保护制品不再氧化。不老化，电阻不随使用而改变。耐腐蚀，化学稳定性好。耐温度急变性好。在氧化气氛下的最高工作温度1700℃，抗弯程度45kg/mm2，产品呈U字形，发热端直径有6mm和9mm两种，相应接线端直径12mm和18mm。也可按用户要求加工不同形状、型号的二硅化钼元件。二硅化钼产品常温下质脆，运输和安装方法需仔细合理。

2.5.1硅钼棒的理化性能

（1）硅钼棒的理化性能

硅钼棒的理化性能见表2.5.1。

表2.5.1

体积密度(g/cm3)	抗折强度(kg/cm2)	维氏硬度(kg/mm2)	吸水率	热伸长率
5.5	15～25	(HV)570	7.4%	1.2%

（2）高温抗氧化性。

氧化气氛下，高温烧成的硅钼棒元件的表面，生成一层致密的石英(SiO2)保护层以防止MoSi2继续氧化。当元件温度大于1700°C，熔点为1710°C的SiO2保护层熔融，由于表面的张力的作用，SiO2熔聚成滴，而失去保护作用。元件在氧化气氛下，再继续使用时，SiO2保护层重新生成。

必须指出的是硅钼棒电热元件不宜在400°C ～700°C范围内长时间使用。否则元件会因低温的强烈氧化作用而粉化。

不同气氛对元件实用温度的影响见表2.5.2。

表2.5.2

气氛	元件使用温度（1700型）
NO2、CO2、O2、空气	1700ºC
He、Ar、Ne	1650ºC
SO2	1600ºC
CO、N2	1500ºC
湿H2	1400ºC
干H2	1350ºC

（3）电阻特性

图2.5.2 电阻---温度曲线

硅钼棒元件的电阻率随着温度的升高而迅速增加（见图2.5.2）。在正常操作情况下，元件电阻一般不随使用时间的长短而变化。因此，新旧元件可以混合使用，根据炉子的结构、气氛和温度正确地选择元件的表面负荷是达到最长使用寿命的关键。图2.5.3示出发热元件辐射在不受阻碍情况下的炉温、元件温度与表面负荷间的关系，阴影部分为常用的表面负荷-温度范围。

2.5.2安装方法

　　(1)垂直悬挂。硅钼棒元件常温下脆性很大，高温时又有可塑性。所以“U”字型元件的最好安装方法是垂直悬挂，通过支撑夹头将元件垂直悬挂于炉顶上。这样安装的目的就是避免将机械应力加到元件发热端上，否则容易引起元件断裂。
　　(2)支撑夹头。支撑夹头分别用于直径9/18mm和直径6/12mm两种元件。整个元件的重量都是由支撑夹头承担，元件的位置也由它决定。因此，必须仔细安装，保证元件垂直悬挂。为避免局部过热，元件下端圆锥部分一定要伸到炉膛内。
　　(3)导线夹头。接触硅化钼元件的导线采用铝编织线或多层铝箔。外面的钢板只起夹紧作用，不用来导电。直径6/12mm元件须用单排，而直径9/18mm元件采用双排。导线的末端与母线联结。为了避免应力传到元件上，导线应略大于元件和母线间的直线距离。安装元件时夹头上的螺丝不要一次拧得太紧，待元件升到高温时再次拧紧，因为这时元件有一定塑性不易折断。夹头部分温度一般不要高于200°C。因此，夹头导线与元件接触电压应降低0.1V。为避免辐射热传到夹头，夹头下端和孔砖上面的距离不应小于50mm。为了避免损坏，一般直径6/12mm元件不能长期使用170A，直径9/18mm元件不能长期使用300A。

2.5.3使用要点

　　(1)窑炉的干燥。新砌筑或长期不用的炉子在使用前需要干燥。一般干燥温度为100°C ～200°C，而元件长期在低温下使用将会引起低温氧化。小型炉子干燥时间短，几个小时对元件影响不大，大型炉子干燥时间长，需要注意。为了通风，最好将炉门打开，随着温度升高可以半开，到1000°C以上完全关闭炉门。
(2)窑炉的启动。如果炉子干燥好了或不需要干燥就要启动升温。为了避免过大电流冲击而使电器设备过荷，应采用下表2.5.3步骤启动：

表2.5.3

小型炉子（功率<100kW）		大型炉子（功率100～500kW）
炉温	电压	炉温	电压
20～150	1/3工作电压	20～300	1/3工作电压
150～500	2/3工作电压	300～700	2/3工作电压
500～工作温度	全工作电压	700～工作温度	全工作电压

在换档时不能时间太长，一般元件温度不能下降300°C～400°C，否则，容易引起电流冲击而损坏电器设备

(3)元件的更换：在操作过程中发现元件损坏应首先确定位置，同时准备好组合元件。然后将损坏的元件夹头导线与母线连结的螺丝松开，清理开陶瓷棉，连孔穿砖一起拔出来，再将新组合元件从炉顶插入，连结好导线，堵好陶瓷棉即可升温。

（4）使用温度:这种发热体在使用温度超过1250℃时必须垂直安装，如水平安装则会发生弯曲变形。但在料道中垂直安装需很大的空间，因而造成大量热损失，所以一般应水平安装。为防止其弯曲变形，料道温度不能超过1250℃。

（5）电阻值小。二硅化钼发热体电阻值很小，因此使用时即使几支串联，也需要较大的电流、较小的电压，才能达到额定负荷。这虽然比较安全，但会造成母线上电量损耗较大。因此其变压器要尽量靠近发热体。

（6）寿命较长。二硅化钼在高温下表面会产生一层二氧化硅保护层，因而基本上没有老化问题，在连续使用中寿命可达几年。但更换料盆停电降温时必须快速冷却到1000℃，而后缓冷降温，以防石英保护层开裂或脱落。如石英保护层损坏，使用寿命会大大降低。

2.5.4 1700型硅钼棒元件参考数据见表2.5.4和表2.5.5

表2.5.4 1700型硅钼棒元件参考数据--直径6/13mm

热端(mm) 冷端(mm)	150	180	200	250	300	350	400	450	500	550	600
150	868 0.044 6.2	994 0.051 7.1	1092 0.056 7.8	1330 0.056 11.2	1806 0.092 12.9
200	882 0.045 6.3	1022 0.052 7.3	1120 0.057 8.0	1358 0.069 9.7	1582 0.081 11.3	1820 0.093 13.0	2058 0.105 14.7
250	924 0.047 6.6	1064 0.054 7.6	1162 0.059 8.3	1386 0.071 9.9	1624 0.083 11.6	862 0.95 13.3	100 0.107 15.0	338 0.119 16.7	2562 0.131 18.3
270	924 0.047 6.6	1064 0.055 7.7	1162 0.059 88.3	1386 0.071 9.9	1624 0.083 11.6	1862 0.95 13.3	2100 0.107 15.0	2338 0.119 16.7	2562 0.131 18.3
300	938 0.048 6.7	1092 0.056 7.8	1176 0.060 8.4	1414 0.072 10.1	1666 0.085 11.9	1876 0.096 13.4	2114 0.108 15.1	2352 0.120 16.8	2576 0.132 18.4	2828 0.144 20.2	3052 0.156 21.8
350	980 0.050 7.0	1120 0.057	1218 0.062 8.7	1456 0.074 10.4	1680 0.086 12.0	1918 0.098 13.7	2156 0.110 15.4	2394 0.122 17.1	2632 0.164 18.8	2856 0.146 20.4	3094 0.158 22.1
400	1022 0.052 7.3	1162 0.059 8.3	1260 0.064 9.0	1484 0.076 10.6	1722 0.088 12.3	1960 0.100 14.0	2198 0.112 15.	2436 0.124 17.4	2660 0.136 19.0	2898 0.148 20.	3136 0.160 22.1
450		1176 0.060 8.4	1274 0.065 9.1	1512 0.077 10.8	1750 0.089 12.5	1974 0.101 14.1	2214 0.113 15.8	2450 0.125 17.5	2688 0.137 19.2	2926 0.149 20.9	3136 0.160 22.1
500			1554 0.079 11.1	1778 0.091 12.7	2016 0.103 14.4	2254 0.115 16.1	2492 0.127 17.8	2730 0.139 19.5	2954 0.151 21.1	3192 0.163 22.8
550			1820 0.093 13.0	2058 0.105 14.7	2296 0.117 16.4	2534 0.129 18.1	2744 0.140 19.6	2982 0.152 21.3	3220 0.164 23.0
600			1848 0.094 13.2	2072 0.106 14.8	2310 0.118 16.5	2548 0.130 18.2	2786 0.142 19.9	3024 0.154 21.6	3248 0.164 23.2
650			2352 0.120 16.8	2590 0.132 18.5	2828 0.144 20.2	3052 0.156 21.8	3290 0.168 23.5
700			2604 0.133 18.6	2842 0.145 20.3	3108 0.159 22.2	3318 0.169 23.7

注：表中第一行是功率W，第二行是热电阻（欧姆），第三行是工作电压V。元件温度1500°C，表面负荷12.5W/cm2，元件热端温度TR=1625，元件的冷端温度TL=800，电流I=130A。

表2.5.5 1700型硅钼棒元件参考数据--直径9/18mm

热端冷端	150	180	200	250	300	350	400	450	500	550	600	650	700	750
250	1350 0.0216 5.4	1550 0.0248 6.2	1675 0.0268 6.7	2025 0.0324 8.1	2375 0.0379 9.5	2725 0.0436 10.9	3050 0.0488 12.2	3400 0.0544 13.6	3750 0.06 15.0	4100 0.0656 16.4	4425 0.0708 17.7	4775 0.0764 19.1	5125 0.0819 20.5	5475 0.0876 21.9
300	1375 0.022 5.5	1600 0.0256 6.4	1725 0.0276 6.9	2075 0.0332 8.3	2425 0.0388 9.7	2750 0.044 11.0	3100 0.0496 12.4	3450 0.0552 13.8	3800 0.0608 15.2	4125 0.066 16.5	4475 0.0716 17.9	4825 0.0772 19.3	5175 0.0828 20.7	5500 0.088 22.0
350	1425 0.0228 5.7	1625 0.026 6.5	1775 0.0284 7.1	2125 0.034 8.5	2450 0.0392 9.8	2800 0.0448 11.2	3150 0.0504 12.6	3500 0.056 14.0	3825 0.0612 15.3	4175 0.0668 16.7	4525 0.0724 18.1	4875 0.078 19.5	5200 0.0832 20.8	5550 0.0888 22.2
400	1475 0.0236 5.9	1675 0.0268	1825 0.0292 7.3	2150 0.0344 8.6	2500 0.0400 10.0	2850 0.0456 11.4	3200 0.0512 12.8	3525 0.0564 14.1	3875 0.0.620 15.5	4225 0.0676 16.9	4575 0.0732 183	4900 0.0784 19.6	5250 0.0840 21.0	5600 0.0896 22.4
450		1725 0.0276 6.9	1850 0.0296 7.4	2200 0.0352 8.8	2550 0.0408 10.2	2900 0.0464 11.6	3225 0.0516 12.9	3575 0.0572 14.3	3925 0.0628 15.7	4275 0.0684 17.1	4600 0.0736 18.4	4950 0.0792 19.8	5300 0.0848 21.2	5650 0.0904 22.6
500		1900 0.0304 7.6	2250 0.036 9.0	2600 0.0416 10.4	2925 0.0468 11.7	3275 0.0524 13.1	3625 0.058 14.5	3975 0.0636 15.9	4300 0.0688 17.2	4650 0.0744 18.4	5000 0.0808 20.0	5350 0.0856 21.4	5675 0.0908 22.7	6025 0.0964 24.1
550		2300 0.0368 9.2	2625 0.042 10.5	2975 0.0476 11.9	3325 0.0532 13.3	3675 0.0588 14.7	4000 0.064 16.0	4350 0.0696 17.4	4700 0.0752 18.8	5050 0.0808 20.2	5375 0.086 21.5	5725 0.0916 22.9	6075 0.0972 24.3
600		2325 0.0372 9.3	2675 0.0428 10.7	3025 0.0484 12.1	3375 0.054 13.5	3700 0.0592 14.8	4050 0.0648 16.2	4400 0.0704 17.6	4750 0.076 19.0	5075 0.0812 20.3	5425 0.0868 21.7	5775 0.0924 23.1	6125 0.098 24.5
650		2725 0.0436 10.9	3075 0.0492 12.3	3400 0.0544 13.6	3750 0.600 15.0	4100 0.0656 16.4	4450 0.0712 17.8	4775 0.0764 19.1	5125 0.0820 20.5	5475 0.0876 21.9	5825 0.0932 23.1	6150 0.0984 24.6
700		2775 0.0444 11.1	3100 0.0496 12.4	3450 0.0552 13.8	3800 0.0608 15.2	4150 0.0664 16.6	4475 0.0716 17.9	4825 0.0772 19.3	5175 0.0828 20.7	5525 0.0884 22.1	5850 0.0936 23.4	6200 0.0992 24.8
750			3150 0.0504 12.6	3500 0.056 14.0	3850 0.0616 15.4	4175 0.0668 16.7	4525 0.0724 18.1	4875 0.078 19.5	5225 0.0836 20.9	5550 0.0888 22.2	5900 0.0944 23.6	0.1 0.1 25.0
800			3200 0.0512 12.8	3550 0.0568 14.2	3875 0.062 15.5	4225 0.0676 16.9	4575 0.0732 18.3	4925 0.0788 19.7	5250 0.084 21.0	5600 0.0896 22.4	5950 0.0952 23.8	6300 0.1008 25.2

注：表中第一行是功率W，第二行是热电阻（欧姆），第三行是工作电压V。元件温度1500°C，表面负荷12.5W/cm2，元件热端温度TR=1625，元件的冷端温度TL=800，电流I=238A。

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