CN103274690A - 一种碳化硅复合电热元件的生产方法 - Google Patents

一种碳化硅复合电热元件的生产方法 Download PDF

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李庆奎
陈玉峰
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Abstract

本发明涉及一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:由碳化硅及粘合剂组成,所述粘合剂为纤维素类物质,粘合剂占碳化硅重量的0.7~1.4%。生产工艺采用连续高温烧成工艺。得到的硅碳棒发热部各项性能指标均达到了硅碳棒行业标准,电阻值偏差缩小,红热均匀度偏差缩小,烧成成品率提高。生产周期缩短,耗能大大降低。

Description

一种碳化硅复合电热元件的生产方法
技术领域
本发明涉及一种碳化硅复合电热元件的生产方法。
背景技术
碳化硅复合电热元件是广泛用于各种电炉、电窑的发热体,可以制成棒状、U型、管状等形式。现有技术中其主料均为碳化硅,还需加入碳类物质如石墨粉、碳黑等,利用结合剂,结合剂采用煤沥青。现有烧成工艺炉温差大,不易控制,为提高棒体性能,需要在电阻炉内烧成二次,耗能高,环境差,从成型到烧成生产周期长,占时40天左右。且由于烧成温差大及炉内二氧化硅气体浓度差大、微量杂质变化等,使棒的电阻值不易控制,电阻值偏差大,红热均匀度的均一性亦较差,质量难以控制,成品率二次烧成仅为60%左右,且生产中排出大量一氧化碳气体,不利于环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新配方的碳化硅复合电热元件的生产方法,碳化硅复合电热元件的电阻值稳定性高,质量性能好,生产工艺周期缩短,成品率提高。
本发明的碳化硅复合电热元件,其特征在于,由碳化硅及粘合剂组成,所述粘合剂为纤维素类物质,粘合剂占碳化硅重量的0.7~1.4%。
本发明与现有技术的不同是主料全部采用碳化硅,用粘合剂代替结合剂。纤维素类物质最好采用甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素,优选甲基纤维素。
粘合剂的使用一是可以与碳化硅粉料直接混合后加水再成型;二是粘合剂先与水形成水溶液,再与碳化硅粉料混合。因此作为本发明的原料组成为碳化硅、粘合剂及水,配料时粘合剂与水的重量为碳化硅重量的9~16%,
碳化硅采用绿碳化硅适宜,纯度为99%以上。其粒度在24#~36的粗粒占15~35%,60#~90#的中粒占20~30%,220#以上的细粒占40~50%时为最佳配料。
本发明的碳化硅复合电热元件为硅碳棒的发热部,也可以是其他形式的复合电热元件。
本发明碳化硅复合电热元件的生产工艺,在碳化硅与粘合剂混匀,成型后,经干燥、烧成及烧成后处理,所述烧成为连续高温烧成工艺,预热温度为350~850℃,高温烧成温度为2300~2500℃。烧成过程中利用碳化硅再结晶原理,经过连续高温烧成工艺,减少了影响碳化硅复合电热元件性能的可变因素,使碳化硅复合电热元件的质量和性能的稳定性、均一性得到了提高。
在上述工艺中,本发明与现有技术工艺的区别还在于,不同粒径的碳化硅配料后与粘合剂混匀,先经过常温预压,然后常温下压力成型。本发明成型不需要加热,克服了现有技术采用沥青结合剂一边加热,一边压力成型的不足,减化了操作,降低了能耗。
本发明的优点:通过本发明的配方及烧成工艺,得到的硅碳棒发热部各项性能指标均达到了硅碳棒行业标准(JB/T3890-1999《硅碳棒》)。电阻值偏差由原来的±30%以上缩小为±15%以内,红热均匀度偏差由50℃降为20℃以内且基本无红热不均废品。抗折强度符合标准要求,≥40Mpa,烧成成品率由原来的60%左右提高到85%以上。生产周期缩短,由原来的40天缩短为7天左右,无污染气体产生,耗能大大降低。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述:
实施例1:称取绿碳化硅24#2250克、36#750克、60#4500克、W634500克、W53000克,干混15分钟,甲基纤维素溶液1500克(浓度为5%),经搅拌碾压混合30分钟后在压力机上预压成毫米料柱两遍,压力分别为30Mpa和25Mpa,再压成
Figure BSA00000882196000032
毫米料饼,挤压成型
Figure BSA00000882196000033
毫米,长度为800毫米棒45支,压力为30Mpa,在25℃室温下凉干24小时,经120℃干燥炉内5小时,转连续式高温碳管炉烧成,炉内预热区内温度400℃,高温区温度为2420℃,碳管长1700毫米,推进速度25毫米/分钟,氮气保护。
烧成后测试性能:红热均匀度良好,完全符合<20℃的优等品要求,电阻值4.5Ω±0.5Ω,抗折强度测试,经1300℃退火5小时后,大于45Mpa,综合合格率达85%。
对棒作老化试验,在炉内使棒温达1500℃连续送电50小时,棒电阻值增长20%且增长趋势已呈非常缓慢状,与现有工艺棒较好水平相仿。
实施例2:硅碳棒发热部;碳化硅:24#6000克、90#3000克、W203000克、W3.53000克;浓度为5%的甲基纤维素溶液,1900克。
以上实施例只作对本发明说明之例,并不是对本发明作的限定,本发明还可以有其他的实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均属于本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:由碳化硅及粘合剂组成,所述粘合剂为纤维素类物质,粘合剂占碳化硅重量的0.7~1.4%。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:所述粘合剂可为甲基纤维素、乙基纤维索、羧甲基纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:原料为碳化硅、粘合剂和水,配料时粘合剂与水的重量为碳化硅重量的9~16%。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:碳化硅为绿碳化硅,24#~36#的粗粒占15~35%,60#~90#的中粒占20~30%,220#以上的细粒占40~50%。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:碳化硅复合电热元件为硅碳棒的发热部。
6.权利要求1所述的一种碳化硅复合电热元件的生产方法,其特征在于:碳化硅与粘合剂混匀,成型后,干燥、烧成及烧成后处理,所述烧成为连续高温烧成工艺,预热温度为350~850℃,高温烧成温度为2300~2500℃。
7.根据权利要求6所述的工艺,其特征在于:不同粒径的碳化硅配料后与粘合剂混匀,先经过常温预压,然后常温下压力成型。
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