项目3 . 电热窑炉烧成技术
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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；
部的MoSi2 不被氧化，薄膜一旦损坏，会自动重新密封；
❖ ⑶碳化硅的老化
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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）。
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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，
箱式电烤花炉
井式电烤花炉
❖ 电热升降窑
电热台车窑
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电热推板窑
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电热隧道窑
电热梭式窑 电热辊道窑
一．常用电热元件
❖ ㈠对电热元件材料的要求
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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
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电热元件的发热温度指在干燥空气中其本身的表面温
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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。
值
2
1000～2000 5
39．2 ～49
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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
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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
❖ 加粗的称为冷端，
❖ 用来穿过炉墙和
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连接电源。
⑵冷\热端等直径的
为了缩小炉墙引出孔直径， 减少热损失
⑶两根棒或三根棒连在一起的
为了克服在电炉上两端引出的困难
4．二硅化钼电热元件（又称硅钼棒）
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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
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加热时，其表面生成一层气密性的SiO2玻璃膜，保护内
硅碳棒的电阻越来越大，最后不能使用。
❖ ⑷硅碳棒的物理性能见表
项 目
最高 工作 温度 ∕℃
密度∕
g cm3
导热系数 比热容∕ ∕
kJ (kg ℃）
W (m℃）
电阻率∕
热膨胀系数 （∕20～1500℃）
mm 2 m ∕ 106 ℃-1
抗拉强
度∕
MPa
数 1500 3～3。 23．26 0．71
❖ 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。
❖ ⑷有良好的抗氮气能力，使用寿命长；
❖ ⑸抗渗碳能力较差。
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由于含镍，镍是比较稀少的金属，成本较高，一般应尽量少用。
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铬镍合金电炉丝
2．铁铬铝合金
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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；
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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。
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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
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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。
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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
❖ 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。
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铁铬铝合金电炉丝
❖ 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：
❖ 箱式电阻炉
温度变化；
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如果电阻温度系数大，当温度升高时，其电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。
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。
1．铬镍合金
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
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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。
❖ 3．较高的电阻率
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电阻率又叫比电阻，其单位为Ωmm2∕m 或 Ω·m 。
3．碳化硅电热元件（又称：硅碳棒）
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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，
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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。