2400℃碳化硅燒結(jié)爐|2600℃碳化硅真空燒結(jié)爐艾奇遜爐
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碳化硅燒結(jié)爐又稱艾奇遜爐,電阻式碳化硅燒結(jié)爐專門適應(yīng)碳化硅無壓(常壓)燒結(jié)的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。該設(shè)備采用恒溫場化設(shè)計(jì),它具有脫除成型劑—真空燒結(jié)—無壓燒結(jié)等工藝在爐內(nèi)一次進(jìn)行的功能,爐內(nèi)可適應(yīng)多種氣氛,適合碳化硅、氮化硅的生產(chǎn)。且工藝編制簡單、爐內(nèi)壓力、真空度及氣氛均得到有效的精度控制.爐內(nèi)溫場均勻,燒結(jié)室設(shè)計(jì)合理,是既能無壓燒結(jié)又能低真空燒結(jié)先進(jìn)的超高溫?zé)Y(jié)設(shè)備.
碳化硅燒結(jié)爐用途:
碳化硅燒結(jié)爐主要用于碳化硅、陶瓷、硬質(zhì)合金、粉末冶金、鎢 、鉬、 鋁鎳鈷永磁、Smco5、Sm2co17以及鋁鐵棚、鈦合金等合金材料的真空、氣氛燒結(jié).
碳化硅燒結(jié)爐主要技術(shù)參數(shù):?
電爐名稱:碳化硅燒結(jié)爐 Silicon carbide sintering furnace額定溫度:2380℃?
常用溫度:2280℃?
高溫區(qū)容積:200/mm×300-4000mm;或者方形?
加熱方式:石墨管鼠籠式結(jié)構(gòu)?
控溫精度:±1℃
溫控方式: WRe5/26熱電偶(0/1700℃)+RATEK雙比色紅外測溫儀(1000-3200℃)?
功率調(diào)節(jié)方式:可控硅移相調(diào)節(jié)?
冷卻方式:內(nèi)循環(huán)冷卻?
冷卻水溫度:<35℃?
高精度熱電偶分區(qū)測溫,保證測溫精度;
采用日本島電數(shù)顯化智能控溫系統(tǒng),全自動(dòng)高精度完成測溫控溫過程,系統(tǒng)可按給定升溫曲線升溫,并可貯存四條共32段不同的工藝加熱曲線;?
設(shè)備具有測量記錄功能,可記錄萬次數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)可通過歷史曲線查詢;?
采用臺(tái)灣電力調(diào)整器,非常完善的可控硅超載、短路和和過壓保護(hù);
整機(jī)多通道數(shù)據(jù)采集,并于人機(jī)界面顯示與操作,整機(jī)運(yùn)行參數(shù)一目了然,易于操作;
爐體:雙層水冷結(jié)構(gòu),可抽負(fù)壓真空;具有真空管道界面,增加真空破壞閥,充氣孔;
溫度均勻:石墨棒組合加熱方式,溫度均勻性好;
操作方便:爐體采用臥式,前后雙門,裝料卸料方便,操作簡單。
碳化硅燒結(jié)爐常規(guī)規(guī)格:
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產(chǎn)品型號規(guī)格 |
SGM.GWSJ-Φ40X120 |
SGM.GWSJ-Φ50X140 |
SGM.GWSJ-Φ55X160 |
SGM.GWSJ-Φ70X200 |
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容積(L) |
150 |
274 |
452 |
769 |
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額定溫度(℃) |
2280 |
2280 |
2280 |
2280 |
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極限溫度(℃) |
2380 |
2380 |
2380 |
2380 |
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有效加熱區(qū)(mm) |
Φ400X1200 |
Φ500X1400 |
Φ550X1600 |
Φ700X |
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功率(KW) |
180 |
250 |
300 |
500 |
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控溫方式 |
采用日本島電溫控器 |
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加熱方式 |
電阻加熱 |
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真空系統(tǒng) |
滑閥真空泵+羅茨真空泵(真空度要求高加配油擴(kuò)散泵) |
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燒結(jié)氣氛 |
N2、Ar等氣體 |
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額定電源電壓(V) |
380 |
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額定加熱電壓(V) |
根據(jù)設(shè)計(jì)確定,配置爐前變壓器 |
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真空極限度(Pa) |
40(真空冷態(tài)) |
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碳化硅介紹:
金剛砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中,碳化硅為應(yīng)用設(shè)計(jì)廣泛、設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。 目前中國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
碳化硅是由人艾奇遜在1891年電熔金剛石實(shí)驗(yàn)時(shí),在實(shí)驗(yàn)室偶然發(fā)現(xiàn)的一種碳化物,當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是金剛石的混合體,故取名金剛砂,1893年艾奇遜研究出來了工業(yè)冶煉碳化硅的方法,也就是大家常說的艾奇遜爐,一直沿用至今,以碳質(zhì)材料為爐芯體的電阻爐,通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。
碳化硅理化性質(zhì)
物質(zhì)特性
碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高,節(jié)能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學(xué)成分,提高鋼的質(zhì)量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次于世界上設(shè)計(jì)硬的金剛石(10級),具有良的導(dǎo)熱性能,是一種半導(dǎo)體,高溫時(shí)能抗氧化。
碳化硅至少有70種結(jié)晶型態(tài)。α-碳化硅為設(shè)計(jì)常見的一種同質(zhì)異晶物,在高于 °C高溫下形成,具有六角晶系結(jié)晶構(gòu)造(似纖維鋅礦)。β-碳化硅,立方晶系結(jié)構(gòu),與鉆石相似,則在低于 °C生成,結(jié)構(gòu)如頁面附圖所示。雖然在異相觸媒擔(dān)體的應(yīng)用上,因其具有比α型態(tài)更高之單位表面積而引人注目,而另一種碳化硅,μ-碳化硅設(shè)計(jì)為穩(wěn)定,且碰撞時(shí)有較為悅耳的聲音,但直至今日,這兩種型態(tài)尚未有商業(yè)上之應(yīng)用。
因其3.2g/cm3的比重及較高的升華溫度(約2700 °C),碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達(dá)到的壓力下,它都不會(huì)熔化,且具有相當(dāng)?shù)偷幕瘜W(xué)活性。由于其高熱導(dǎo)性、高崩潰電場強(qiáng)度及高額定電流密度,在半導(dǎo)體高功率元件的應(yīng)用上,不少人試著用它來取代硅[1]。此外,它與微波輻射有很強(qiáng)的耦合作用,并其所有之高升華點(diǎn),使其可實(shí)際應(yīng)用于加熱金屬。
純碳化硅為無色,而工業(yè)生產(chǎn)之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因?yàn)槠浔砻娈a(chǎn)生之二氧化硅保護(hù)層所致。 [5] 錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)錨點(diǎn)
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
純碳化硅是無色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。 [3]? 碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。碳化硅的工業(yè)制法是用質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。
碳化硅生產(chǎn)
由于天然含量甚少,碳化硅主要多為人造。常見的方法是將石英砂與焦炭混合,利用其中的二氧化硅和石油焦,加入食鹽和木屑,置入電爐中,加熱到°C左右高溫,經(jīng)過各種化學(xué)工藝流程后得到碳化硅微粉。
碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料,但其應(yīng)用范圍卻超過一般的磨料。例如,它所具有的耐高溫性、導(dǎo)熱性而成為隧道窯或梭式窯的選窯具材料之一,它所具有的導(dǎo)電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品先要制備SiC冶煉塊[或稱:SiC顆粒料,因含有C且超硬,因此SiC顆粒料曾被稱為:金剛砂。但要注意:它與天然金剛砂(也稱:石榴子石)的成分不同。在工業(yè)生產(chǎn)中,SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料,輔助回收料、乏料,經(jīng)過粉磨等工序調(diào)配成為配比合理與粒度合適的爐料(為了調(diào)節(jié)爐料的透氣性需要加入適量的木屑,制備綠碳化硅時(shí)還要添加適量食鹽)經(jīng)高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設(shè)備是專用的碳化硅電爐,其結(jié)構(gòu)由爐底、內(nèi)面鑲有電極的端墻、可卸式側(cè)墻、爐心體(全稱為:電爐中心的通電加熱體,一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心,一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連)等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱:埋粉燒成。它一通電即為加熱開始,爐心體溫度約℃,甚至更高(~2700℃),爐料達(dá)到1450℃時(shí)開始合成SiC(但SiC主要是在≥1800℃時(shí)形成),且放出co。然而,≥℃時(shí)SiC會(huì)分解,但分解出的si又會(huì)與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器,但生產(chǎn)時(shí)只對單一電爐供電,以便根據(jù)電負(fù)荷特性調(diào)節(jié)電壓來基本上保持恒功率,大功率電爐要加熱約24 h,停電后生成SiC的反應(yīng)基本結(jié)束,再經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻就可以拆除側(cè)墻,然后逐步取出爐料。
高溫煅燒后的爐料從外到內(nèi)分別是:未反應(yīng)料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應(yīng)料,主要成分是C與SiO。)、粘結(jié)物層(是粘結(jié)很緊的物料層,主要成分是C、SiO2、40%~60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%~90%SiC,而且是立方SiC即β-sic,其余是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級品SiC層(主要成分是90%~95%SiC,該層已生成六方SiC即口一SiC,但結(jié)晶體較小、很脆弱,不能作為磨料)、一級品SiC層(SiC含量<96%,而且是六方SiC即口一SiC的粗大結(jié)晶體)、爐芯體石墨。在上述各層料中,通常將未反應(yīng)料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集,將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結(jié)物一起收集為回爐料,而一些粘結(jié)很緊、塊度大、雜質(zhì)多的粘結(jié)物則拋棄之。而一級品則經(jīng)過分級、粗碎、細(xì)碎、化學(xué)處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經(jīng)過水選過程;要做成碳化硅制品還要經(jīng)過成型與結(jié)燒的過程。
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碳化硅應(yīng)用范圍
碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域,即:功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng),不能算高新技術(shù)產(chǎn)品,而技術(shù)含量極高 的納米級碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。??
⑴作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
⑵作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。
⑶高純度的單晶,可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維。
主要用途:用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、壓電晶體產(chǎn)業(yè)工程性加工材料。
用于半導(dǎo)體、避雷針、電路元件、高溫應(yīng)用、紫外光偵檢器、結(jié)構(gòu)材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細(xì)絲高溫計(jì)、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護(hù)具、觸媒擔(dān)體等領(lǐng)域。
磨料磨具
主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產(chǎn)品中單晶硅、多晶硅和電子行業(yè)的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。??
化工
可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑,可用做制造四氯化硅的原料,是硅樹脂工業(yè)的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強(qiáng)復(fù)合脫氧劑,取代了傳統(tǒng)的硅粉碳粉進(jìn)行脫氧,和原工藝相比各項(xiàng)理化性能更加穩(wěn)定,脫氧效果好,使脫氧時(shí)間縮短,節(jié)約能源,提高煉鋼效率,提高鋼的質(zhì)量,降低原輔材料消耗,減少環(huán)境污染,改善勞動(dòng)條件,提高電爐的綜合經(jīng)濟(jì)效益都具有重要價(jià)值。??
“三耐”材料
利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊等特性,碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構(gòu)件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。
另一方面可用于有色金屬冶煉工業(yè)的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內(nèi)襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護(hù)管等;用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料;還可以制做火箭噴管、燃?xì)廨啓C(jī)葉片等。此外,碳化硅也是高速公路、航空飛機(jī)跑道太陽能熱水器等的不錯(cuò)材料之一。??
有色金屬
利用碳化硅具有耐高溫,強(qiáng)度大,導(dǎo)熱性能良好,抗沖擊,作高溫間接加熱材料,如堅(jiān)罐蒸餾爐,精餾爐塔盤,鋁電解槽,銅熔化爐內(nèi)襯,鋅粉爐用弧型板,熱電偶保護(hù)管等。??
鋼鐵
利用碳化硅的耐腐蝕,抗熱沖擊耐磨損,導(dǎo)熱好的特點(diǎn),用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。??
冶金選礦
碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強(qiáng)的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器、礦斗內(nèi)襯的不錯(cuò)材料,其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5-/20倍&def也是航空飛行跑道的不錯(cuò)材料之一。??
建材陶瓷砂輪工業(yè)
利用其導(dǎo)熱系數(shù)、熱輻射、高熱強(qiáng)度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了生產(chǎn)周期,是陶瓷釉面烘烤燒結(jié)不錯(cuò)的間接材料。??
節(jié)能
利用良好的導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性,作熱交換器,燃耗減少20%,節(jié)約燃料35%,使生產(chǎn)率提高20-30%,特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6--7倍。
磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測定方法按GB/T2481--83。??
珠寶
合成碳化硅(Synthetic Moissanite)又名合成莫桑石、合成碳硅石(化學(xué)成分SiC),色散0.104比鉆石(0.044)大,折射率2.65-2.69(鉆石2.42),具有與鉆石相同的金剛光澤,“火彩”更強(qiáng),比以往任何仿制品更接近鉆石。這是由北卡羅來那州的C3公司制造生產(chǎn)的,已擁有世界各國生產(chǎn)合成碳化硅的技術(shù),正在向全世界推廣應(yīng)用。


















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