Коэффициент линейного расширения, теплопроводность и удельная теплоемкость элемента будут изменяться с изменением температуры.
Относительные данные приведены в таблицах ниже.
Нагревательные элементы имеют довольно большое удельное сопротивление.
При нагреве в воздухе, поверхностная температура горячей зоны достигает 1050 °C.
Норма сопротивления при этом 600−1400 Ом*мм²/м. Величина сопротивления изменяется с повышением температуры. Это показывает кривая, характеризующая изменения сопротивления в зависимости от температуры: снижение значений сопротивления происходит при температурах до 800 °C и повышение значений сопротивления при температурах более чем 800 °C.
Нагревательный элемент начинает подвергаться окислению на воздухе при температуре свыше 800 °C и на поверхности горячей зоны начинает образовываться защитная пленка из SiO 2, когда температура достигает 1000−1300 °С, защитная пленка выкристаллизовывается при 1300 °C и достигает определенной толщины, когда температура достигнет 1400 °C, что делает процесс дальнейшего окисления очень медленным. Если продолжить нагревание свыше 1450 °C, защитная пленка будет повреждена и скорость окисления будет быстрее, следовательно и элемент разрушится быстрее.
Несмотря на то, что элемент будет окисляться очень медленно в процессе использования, это также приведет к увеличению сопротивления при дальнейшем длительном применении, такой процесс называется «старением».
Чтобы сократить скорость старения, используется специальная технология распространения защитной пленки на поверхности горячей зоны в процессе производства, которая увеличивает антиоксидантные свойства элемента и увеличивает срок его службы.
Щелочи и оксиды щелочных металлов будут вступать в реакцию с SiC при температурах 1300°С и выделять вещество, которое вызывает щелочно-химическую коррозию и может влиять на раскаленность элемента.
Некоторые металлы, такие как кобальт, никель, хром и т. д. могут повреждать элемент при температуре плавления и сокращать срок службы элемента.
Стойкость нагревателей при эксплуатации в атмосфере углекислого газа такая же, как при эксплуатации в воздушной среде. Кислород несколько снижает срок службы нагревателей по сравнению с воздушной атмосферой. В водороде и в смеси водорода и азота (диссоциированный аммиак) нагреватели могут работать при температуре не выше 1300 °C на их активной поверхности.
При применении в атмосфере с содержанием водорода до 20% необходимо снижать значение допустимой поверхностной мощности электронагревателей на 40%, с содержанием водорода свыше 20% - на 60%.
В вакууме карбид кремниевые нагреватели показывают низкий срок службы.
Водяной пар при температуре выше 750 °C способствует быстрому окислению нагревателей и резкому снижению их стойкости (в 2−3 раза). Поэтому сушку печей необходимо проводить при открытой дверце до температур 300 — 400 °C.
Углеводороды — метан, аргон, бутан, природный газ, расщепляясь при высокой температуре, приводят к науглероживанию нагревателей.
Содержание углеродсодержащего газа в составе атмосферы не должно превышать 2%.
Фтор, хлор, бром разрушают нагреватели при температуре выше 700 °C.
Рекомендации по установке и эксплуатации карбидкремниевых электронагревателей
При соблюдении вышеперечисленных рекомендаций, производитель гарантирует срок службы нагревателей не менее 1000 часов!
1. Так как элемент очень хрупкий, будьте осторожны при установке и эксплуатации, чтобы избежать повреждения.
2. Прежде чем использовать новую печь, или печь, которая долго не использовалась — перед началом работы необходимо ее высушить. Для сушки можно использовать старые элементы или другие источники тепла.
3. При розжиге печи, если есть выделение воды, печь должна иметь отверстие для выхода водяного пара или других не нужных газов, для защиты и увеличения срока службы нагревательных элементов.
4. Карбид кремниевый электронагреватель работает как при переменном токе, так и при постоянном, чтобы использовать электронагреватель необходимо приготовить регулировочный трансформатор, вольтметр, амперметр или кремниевый контрольный трансформатор.
5. При установке в печь очень важно избегать жесткой фиксации нагревателей, обеспечить им свободное перемещение при тепловом расширении.
6. Чтобы добиться оптимальной температуры печи, необходимо чтобы сопротивление нагревателей не превышало более чем +/- 10%.
7. Сопротивление нагревательных элементов указано в конце рабочей части нагревателя мелом.
8. Величина сопротивления нагревателей в первые три часа работы, увеличивается на 30%.
9. Замер величины сопротивления нового и отработанного электронагревателя, может производиться только на испытательном стенде при температуре 1050 град. Величина сопротивления замеренная на холодном нагреватели с помощью каких- либо устройств считается не действительной.
10. Ключевой фактор для оптимальной службы нагревателя SiC — это правильный выбор поверхностной нагрузки элемента в соответствии с конструкцией печи, средой и температурой.
11. Скорость подъема температуры в камере печи не должна превышать 350 град С в час.
12. При запуске печи напряжение необходимо поднимать медленно и постепенно иначе нагревательный элемент будет поврежден. Пусковая ваттная нагрузка на поверхность рабочей части нагревательного элемента диаметром до 30 мм составляет 10 вт/см2.
13. Нагреватели могут быть соединены параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Лучшим вариантом является параллельное включение.
14. Печь должна остывать с закрытыми дверцами.
15. При кратковременных остановках печи не следует снижать температуру ниже 950 град. С, при длительной остановки печи не рекомендуется открывать дверцы в течении 10 минут.
16. Печь с нагревателями запрещается располагать в близи молотов или в местах где пол подвергается вибрации, так как это приводит к выводу нагревателей из строя.
17. Во время долгой работы печи, если какой-то отдельный элемент поврежден по каким-либо причинам, он должен быть обязательно заменен, на нагреватель у которого величина сопротивления соответствует старому, никогда не используйте новый нагревательный элемент наугад.
18. Устанавливать одновременно в одной печи нагреватели разных типов и заводов изготовителей не рекомендуется, так как это приведет к преждевременному выходу нагревателей из строя.