Кремне-молибденовые электронагреватели (MoSi₂)
(дисилицид молибденовые)

Кремне-молибденовый (дисилицид молибденовый, силицид молибденовый) электронагревательный элемент это устойчивый теплообразующий элемент, изготовленный в основном из высокочистого дисилицида молибдена. Он используется при высоких температурах  в окислительных средах и, вследствие высокотемпературного окисления, на поверхности нагревательного элемента образуется тонкая защитная пленка из стеклообразного диоксида кремния, которая позволяет защитить элемент от дальнейшего окисления. Таким образом этот вид элемента при высоких температурах уникально устойчив к окислению и используется в высокотемпературных электропечах сопротивления с различными атмосферами при температуре от 1300°С до 1700°С. Электронагреватели надежно работают в следующих средах: в воздухе, окислительных и инертных газах - до 1700°С, а также в восстановительных средах - до 1500 °С.

Дисилицид молибденовые электронагреватели широко применяются при спекании и обжиге специальной керамики и металлокерамики, термообработке ферритов, выращивании кристаллов, варке специального стекла, то есть в металлургической, стекольной, керамической, огнеупорной промышленностях, а также в производстве кристаллов для электронных приборов, производстве печей и т. д . Это идеальный теплообразующий элемент, в производствах, где продукция агломерируется при высоких температурах.

В соответствии с Вашими требованиями наша компания может производить нагревательные элементы в форме U, W, I, U-прямоугольной формы и другие.

По сравнению с карбид кремниевыми, нагреватели на основе дисилицида молибдена обладают рядом преимуществ: более высокой рабочей температурой на активной части нагревателей (1650-1700 °С) за счет образования защитной оксидной пленки из стеклообразного SiO₂ и оксидов молибдена; способностью к быстрому разогреву за счет роста электрического сопротивления с повышением температуры; стабильностью электрического сопротивления в течение всего срока службы нагревателей, что позволяет соединять их последовательно и заменять вышедшие из строя нагреватели без учета их начального электрического сопротивления. Отличительной особенностью нагревателей на основе дисилицида молибдена является способность выдерживать большую энергетическую нагрузку при высоких температурах, что позволяет концентрировать большое количество энергии в малом объеме печи. К недостаткам нагревателей из дисилицида молибдена относятся: низкая механическая прочность; низкая термостойкость; низкое начальное электрическое сопротивление, обусловливающее необходимость использовать мощное силовое оборудование; высокая начальная пластичность в интервале температур 1400-1650 °С.

Структура и маркировка кремне-молибденового (дисилицид молибденового)
электронагревательного элемента

Физические и химические характеристики кремне – молибденового
(дисилицид молибденового) электронагревательного элемента

1. Физические характеристики.

2. Химические характеристики.

Кремне-молибденовые нагревательные элементы используются при высоких температурах в кислородо-содержащей среде.

Защитная оксидная пленка из SiO₂, образующаяся на поверхности рабочей части нагревателя при его нагреве выше 1000 °С, особенно при температуре выше 1400 °С, за счет высокой плотности предохраняет нагреватель от дальнейшего окисления. Пленка сохраняется до температуры 1650 °С, а при более высокой температуре, свыше 1700°С, начинает плавиться, собираясь в капли, что приводит к ускоренному окислению и выходу из строя нагревателя. Плотная и прочная оксидная пленка, полученная в результате предварительного окисления стержней рабочей части при изготовлении нагревателей, сохраняется на нагревателях. Она предохраняет нагреватель от интенсивного окисления при его разогреве от комнатной до рабочей температуры. В случае отсутствия защитной пленки при разогреве такого нагревателя происходит интенсивное его окисление и разрушение через несколько часов выдержки, особенно в интервале температур 400-700 °С. Поэтому при разогреве нагревателей интервал температур до 1000 °С рекомендуется проходить по возможности, быстро, а при охлаждении после длительной выдержки в условиях высокой температуры, ввиду возможности отслаивания образовавшейся толстой оксидной пленки, нагреватели не рекомендуется охлаждать, ниже 1000 °С, поскольку при охлаждении до комнатной температуры они обнаруживают низкую термостойкость. Если электронагревательный элемент используется в первый раз, он должен быть нагрет быстро до температуры 1000-1400 °С в воздушной среде, после чего (в течение примерно получаса) на поверхности нагревателя образуется защитный слой и он сможет работать при любой низкой температуре, пока этот слой существует. При использовании элемента в нейтральной или восстановительной среде, элемент следует подвергать такому нагреву в воздушной среде периодически для поддержания и восстановления защитного слоя.

3. Возможности использования нагревательного элемента в различных температурных средах.

Наиболее благоприятной средой для МоSi₂-нагревателей являются: воздух, CO₂, Ar, N₂, СО, Нe, углеводороды. Следует избегать контакта МоSi₂ с Cl, SO₃, серой, а также работы при высоком вакууме.

Электрические характеристики кремне-молибденового
(дисилицид молибденового) электронагревательного элемента

1. Характеристики сопротивляемости.

Ом/м Ø 18 мм

Ом/м Ø 12 мм

Ом/м Ø 9 мм

Ом/м Ø 6 мм

Ом/м Ø 3 мм



Кривая температурного сопротивления

Электрическое сопротивление нагревателей, низкое при комнатной температуре, с повышением температуры резко возрастает (см. график выше) и далее в процессе эксплуатации при постоянной температуре практически не меняется. При низком начальном сопротивлении нагревателей требуется плавное или ступенчатое повышение питающего напряжения до рабочего значения. При этом ток, протекающий через каждый нагреватель, не должен превышать допустимого для данного нагревателя, так как иначе возможно механическое разрушение нагревателя за счет электромагнитных сил. Высокая горячая пластичность материала нагревателей, проявляющаяся при их первоначальном нагреве, может привести к деформации рабочей части нагревателей за счет электромагнитных сил, возникающих при протекании тока по нагревателям. Поэтому электрическое соединение двух соседних нагревателей должно обеспечить взаимно противоположное направление протекающего по ним тока, а расстояние между нагревателями рекомендуется выбирать не менее расстояния между ветвями U-образного нагревателя выбранного типоразмера. Поэтому старые и новые нагревательные элементы могут быть использованы вместе.

Нагреватели на основе дисилицида молибдена имеют более длительный срок службы при их эксплуатации в установившемся непрерывном режиме. При циклических режимах работы электропечей на срок службы нагревателей влияют все параметры цикла: время разогрева, рабочая температура, время выдержки, время охлаждения и температура, до которой, производится охлаждение. По сравнению со сроком службы нагревателей, работающих в непрерывном режиме при температуре 1650 °С, срок службы нагревателей, работающих в циклическом режиме, при охлаждении до 1000 °С снижается в 3 раза.

К основным факторам, определяющим срок службы нагревателей, относятся: температурно-временной режим работы электропечи, значение удельной поверхностной мощности нагревателей, способ регулирования температуры печи, тип атмосферы. При длительной работе нагревателей в установившемся режиме все отказы нагревателей являются внезапными в результате перегорания или механического разрушения, так как сопротивление нагревателей практически не увеличивается.
Интегральная нормальная излучательная способность дисилицида молибдена при температуре применения 1650 °С близка к 0,7.

2. Поверхностная нагрузка

Ключевым фактором оптимальной службы электронагревательного элемента является правильный выбор поверхностной нагрузки элемента в соответствии со структурой печи, средой и температурой печи. Схема ниже представляет соотношения между температурой печи, температурой элементов и поверхностной нагрузкой, когда электронагревательные элементы не заграждаются. Теневая часть это поверхностная нагрузка при использовании обычных температурных ограничений.

Значение удельной поверхностной мощности определяет не только температурное поле по сечению нагревателя, но и значения термических напряжений и динамических нагрузок от электромагнитного поля, возникающего от тока, протекающего по нагревателям. Превышение максимально допустимых значений удельной мощности приводит к преждевременному выходу нагревателей из строя в результате механического и термического разрушения. 

Рекомендуемая поверхностная нагрузка:

Установка кремне-молибденовых (дисилицид молибденовых)
электронагревательных элементов

Операции с печью

1. Сушка (подготовка) печи

Новая печь, или печь, которая долгое время не использовалась, должна быть высушена перед использованием. Температура сушки вызывает низкотемпературное окисление. Для печи маленького размера, которая сохнет долго, необходимо открыть ворота для проветривания. Ворота можно закрыть наполовину с повышением температуры сушки и закрыть полностью при температуре более 1000 °С.

2. Старт печи

Если печь была высушена, или не нуждается в сушке, можно начать подъем температуры. Чтобы избежать перегрузки по току и электрического удара, необходимо выполнить следующие шаги.

3. Замена элементов

Если один из нагревательных элементов поврежден при работе, то необходимо определить поврежденный нагреватель, и подготовить замену. При извлечении поврежденного нагревателя необходимо ослабить зажим и отсоединить провод от элемента до шины, убрать керамическую вату и извлечь нагреватель через кирпич. Позже, необходимо вставить новый элемент с верха печи, закрепить провод, заполнить промежуток керамической ватой и начать поднимать температуру.

 Технические данные нагревательных элементов