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1、第36卷第5期中国陶瓷Vol.36No.52000年10月CHINACERAMICSOct.2000硅钼棒电炉的设计与制造贾英全(东北大学,沈阳110006)摘要:本文叙述了硅钼棒电炉的设计和制造方法。该炉的特点是既可在空气下使用,又能在保护气氛下使用。文中指出了使用该炉过程中要注意的问题。关键词:硅钼棒;电炉;设计;制造中图分类号:TM9243文献标识码:B文章编号:1001-9642(2000)05-0027-021前言随着我国科学技术事业的高速发展,对各种材料性能的要求愈来愈高,很多特
2、种陶瓷材料的烧结需要在较高的温度下(>1500)进行,往往还需要不同的烧结气氛,一般硅碳棒电炉已不能满足需要。因此作为研究特种陶瓷的人员来说,多气氛硅钼棒电炉是必不可少的设备。硅钼发热体是一种以MoSi2为主体的电阻发热元件。该元件在氧化气氛下加热到1200以上时,发生如下反应:2MoSi2+7O2=2MoO3+4SiO2气态的三氧化钼挥发掉,二氧化硅则附着在元件的表面上,生成致密的石英玻璃膜,从而保护元件不再氧化。因此硅钼棒发热体的抗氧化性很好,在氧化气氛下最高可使用到1700。硅钼棒发热体的电阻不象硅碳棒那样随使用的时间增
3、加而增加,因此可以新旧混合使用。硅钼棒的缺图1炉体结构点是在低温时脆性较大,因此在组装电炉时需要小心。Fig.1Constructionofthestove1高铝砖;2高铝套管;3硅钼棒;4刚玉管;2硅化钼电炉炉体的设计和组装5密封垫;6进水管;7进气管21选择炉型炉型分为圆桷型和箱型,圆桷型又分为立式和卧式,本设计是选择立式圆桷型(见图1)。22选择耐火炉管和保温材料图2硅化钼发热体的形状由于该电炉经常工作在1550以上,因此内炉管选择Fig.2shapeofMoSi2heater刚玉管,外套管选
4、择高铝材料,高铝套管外的保温砖采用高L冷=H项+80mm;L热=H膛-30mm铝砖,电炉的外壳用3mm厚的钢板焊成。其中:L冷硅钼棒的冷端长,mm;23确定电炉外壳尺寸L热硅钼棒的热端长,mm;电炉外壳尺寸是通过外壳体积与炉膛体积之比来确定H顶炉顶的保温层厚度,mm;的,本炉采用的体积比是:V壳/V膛=15H膛炉膛的高度,mm。24确定硅钼棒的规格和数量本炉采用U型加热元件(见图2),其规格为6/12,即硅钼棒的数量由下面公式确定:发热端直径为6mm,冷端直径为12mm,冷端中心距为M=Q膛S
5、膛/W50mm。硅钼棒的冷热端长度由下面公式得出:其中:M硅钼棒支数;收稿日期:1999-06-22作者简介:贾英全,工程师28中国陶瓷2000年第5期2Q膛炉膛内表面负荷,W/cm;件,而加热功率由于其电阻特性有一定的自控作用,所以实S炉膛内表面积,cm2现自动控温是较容易的。本电炉采用可控硅作为交流调压膛W每支硅钼棒在高温下的功率,W器,来控制电源变压器的初级,如图5所示。电源为交流Q2220V,此电路变压器初级电流小,虽然是用可控硅作控制元膛可按经验数据,在上述条件下可取:Q膛=2W/
6、cm。件,因功率因数较高,且不恶化电网,和用直接控制硅钼棒25支撑夹头和导线夹头的安装的可控硅交流调压器相比,具有一定的优越性。硅钼棒采用吊装法(见图3),硅钼发热体是大电流元件,为保证良好的接触,本电炉采用如图4所示的导线卡头,导线使用铝排。初次装炉时要格外小心,每个螺丝不要拧的太紧,待加热元件升到1400后,使炉温降下来,再次将螺丝拧紧。图5可控硅交流调压器电器原理图Fig.5Prinsiplemapforalternatingcurrentvoltagechangerofsiliconcontrolledrectif
7、ierJc交流接触器;BG1,BG2可控硅;T电源变压器;DL硅钼棒电炉;DE热电偶;ZK100可控硅电压调整器;XCT-191动圈式温度仪表。图3支承卡头示意图Fig.3Sketchmapforsustainingclip4电炉调试情况1硅钼棒;2绝缘子;3紧固螺丝;4铁卡子电炉炉体和控制单元安装完毕后,先不要将电源变压器的输出端接到电炉的发热体上。首先试验控制电路,检查交流接触器的动作情况和ZK-100、XCT-191的电源是否正常。无问题后再把电源变压器的输出端子接到电热体上,把ZK-1
8、00上的手动-自动开关拨向手动位置并将手动调节旋钮置到零位。然后按下电源接通按钮QA,将ZK-100的电源接通并缓慢调节手动调节旋钮,图4导线夹头此时电流表和电压表均有指示,电炉开始升温,当炉温接近Fig.4
