硅碳棒電熱器之老化
硅碳棒電熱器在使用中會逐漸氧化，電阻也隨之增加，即所謂之老化現象。
一般使用壽命界限係其電阻增加到初期電阻之 4倍。
BATH 中裝有許多硅碳棒電熱器(HEATER)。通常在表面負荷低密度的使用狀態下，硅碳棒電熱器的老化非常慢，電阻的增加也很慢。
使用壽命由於使用之溫度、通電方法、爐的構造、爐內氣體、結線法、調節用變電器之接搭範圍、負荷電力之大小等而有顯著的差異。
一般認為硅碳棒電熱器老化的原因有下列幾種：
1?與玻璃揮發出的鹼來反應：
在BATH溫度超過850。C以上的區域，硅碳棒電熱器與鹼的反應相當大，
會加速老化。這是BATH中硅碳棒電熱器老化的主要原因。
1?1 在溫度850~950。C範圍內，SiC易受鹼侵蝕，在電熱器表面或
氣孔部份生成低熔點玻璃，掉落就成為drip。低熔點玻璃逐漸
侵蝕硅碳棒本體，進而破壞組織，電組增加 。
1?2 在1000。C以上的高溫回路之電熱器，由於低熔點玻璃少，不
易蓄積於氣孔中，電阻增加反而較少，在850~950。C範圍內，
硅碳棒電熱器即使不通電，其老化電阻增加率反而較高。
2?與混和氣中的N2來反應：
1150。C左右時，開始可以看出SiC電熱器與氮氣反應。到1300。C左
右時，兩者的反應就很顯著；尤其是被稱為活性氧化之氣化反應會伴
隨而至，壽命會很短。
3?與混和氣中的H2來反應：
在H2中，硅碳棒電熱器的溫度達1450。C以上時會急速增加電阻，電熱
器會因而脆弱，其機械強度也會因而轉弱。
BATH溫度必需在1300。C以下，表面負荷密度5W/cm2以下。
4?隨著低露點重量減少而引起的氧化 (產生SiO)：
水蒸氣對SiC電熱器影響大，使用上通常會縮短1/2的壽命，甚至
壽命縮短至1/5以下。
新窯試窯時或長時間停用電爐再使用時，必需低溫充分幹燥後方可升溫。
5?與熔化的Sn來反應：略。
6?受硫磺氣的影響：
在硫磺氣中，電熱器的溫度若超過1300。C則電熱器表面會受到硫磺
的侵蝕，電阻急速增加，致使壽命縮短。所以爐內溫度應在1200。C
以下比較經濟。
7?分解反應氣體的影響：略。
8?其它氣體的影響：
還有各種不同的氣體，多少對電熱器有影響。如：碳酸鋇及氯化物的
蒸氣。
9?使用溫度：
爐內溫度越高，壽命越短。
尤其爐內溫度達1600。C以上時，氧化速度加快，壽命更短。
但若調整加於電熱器之負荷電力，即使爐內溫度升高，亦可保持相當
可觀的壽命。
又高溫真空下硅碳棒也會升華，發熱部變細而使壽命顯著縮短。
10?通電方法：
由於電熱器的表面氧化所產生的硅酸於常溫的膨脹差以及270。C左右
硅酸的異常膨脹所引起電熱器返復龜裂而使機械強度變差即電阻增
加。
因此，即使不用時爐內溫度宜保持800。C以上，低限度也要保持在
300。C以上，這樣可延長使用壽命。
11?爐的構造：
爐內尺寸與電熱器的發熱部尺寸不一致，或電熱器插入孔的兩端不一
致等，均會使壽命縮短。前者是發熱部與端部之接觸部份發生異常發
熱；後者是由於膨脹(耐火磚及電熱器)引起機械性折損。
12?結線方法：
盡可能用並聯。因為電熱器有個別不同的電阻，如果串聯時電阻大的
更加逐漸增大，造成個別的電阻差距，而老化更快。
若有需要使用串聯時，為避免負荷不均，勿超過2支串聯。
電壓增到初期電壓支2 倍以上而電熱器仍無法紅熱，表示電熱器使
用壽命已終。
13?調節用變壓器之接搭(TRANSFORMER TAP)範圍：
電熱器的壽命是與其電阻之增加有關。電阻增大，在電壓下其電
流減小，而發熱量也相對減低。亦即：
加之於電熱器之電壓為 E
電熱器通過之電流為 I
電熱器之電阻為 R
電熱器消耗之電力為 W (即為發熱量)
公式：W = I?E = E2 / R = I2?R
當電壓E時，發熱量W與電阻R成反比。
當我們需要的發熱量W時，電熱器的電阻R增加時，其所需的電
壓E2也增加，也就是：電阻R和電壓E2成正比。
前述壽命界限係其電阻增加到初期電阻之 4倍，此時電壓調整2倍則
可保持的發熱量。因此調節用變壓器之接搭範圍宜為電熱器初期
電壓的2倍。接搭TAP上限低時並不是電熱器壽命終了，而是發熱量
未能全部使用，就呈現縮短使用壽命同樣的結果。
14?表面負荷密度大小：
電熱器的發熱表面積每一平方公分所承受電力就稱為表面負荷密度
(W/cm2)。
14?1 電熱器承受電力越大時，電熱器表面溫度越高。溫度越高，
壽命越短，如超過1700。C時，則於短時間內熔斷燒毀。
14?2 爐內溫度相同時，表面負荷密度大，電熱器表面溫度也高，
電熱器壽命也短。
14?3 盡可能採用低表面負荷密度，使電熱器溫度與爐內溫度更為接
近，則其使用壽命將相對延長。
豫公安備 41010502000017號