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  硅碳棒的性能及使用 硅碳棒是非线性的加热元件。大范围的应用于冶金、电子、化工等领域。在玻璃罐行业，硅碳棒大多数都用在加热供料路。从玻璃窑工作室流出的玻璃液温度比较高,不适合成型,需将玻璃液温度均匀降至适合成型的温度,这就要求在降温过程中料道内玻璃液中间和两侧的温度尽可能保持一致,即二者的温度梯度越小越好。为达到此目的,常用硅碳棒进行辅助加热。下面对硅碳棒的性能及使用作简单介绍。 1 硅碳棒的性能 硅碳棒的性能大体上分为化学性能、物理性能和电气性能,这里主要介绍与电加热紧密关联的电气性能。 1.1 硅碳棒老化电阻值 硅碳棒的电阻随其表面温度的不同而不同,硅碳棒的电阻-温度曲线所示。 正由于其电阻值不是恒定值,因此硅碳棒出厂时所标注的阻值均为热态电阻,即硅碳棒表面升至1050±50℃时的电阻值。在使用的过程中热态电阻会逐渐增大即老化。按行业规范,在寿命期限内,硅碳棒的热态电阻可增大至初始值的4倍。 1.2 允许受方数的功率 硅碳棒表面负荷密度指硅碳棒发热体表面单位面积上允许承受的功率,常用W/cm2表示。负荷密度随炉温的不同而不同,它决定硅碳棒最大的发热功率。 1.3 硅碳棒冷端能耗计算 端部电阻比率是指1支硅碳棒通电升至高温时,冷端的电阻占硅碳棒全电阻的百分比。它取决于冷端与发热体的电阻率之比(GD棒为1/12,GC棒为1/5),代表硅碳棒冷端耗能的多少,电阻比率越大,冷端耗能越多。冷端电阻大到某些特定的程度,冷端就会发红,这样,冷端耗能自然会超标,而且还可能会烧坏炉壁。因此,按我国标准,冷端红属于质量上的问题。 2 用于加工道路各部分的硅碳棒选择 2.1 棒型设计见图1 玻璃液在流过冷却段和均化段的过程中,应使玻璃液均匀冷却至适合成型的温度。如果不采取任何措施,料道两侧散热多,中间部位散热少,会导致玻璃液中间部位与两侧温度梯度较大,即玻璃液同一断面的温度不均匀,使玻璃液粘度不一致,直接影响成型的质量。为了使料液温度一致,一方面在冷却段预留冷却孔,通过调节冷却孔的开度,来调节料道冷却段中间部位散热的多少,使温度均匀;另一方面,采取了专用硅碳棒辅助加热来实现。 硅碳棒一般都均匀布置在供料道内玻璃液的上方,与玻璃液保持一定距离,向下辐射加热。为了能够更好的保证料道两侧加热而中间部位不加热,一般都会采用玻璃料道专用棒——五段棒(GDL)型。五段棒也称双发热体棒,由2支相同的发热体与3支冷端采取了特殊工艺焊接而成,即两支发热体的中间接一冷端,三者的总长度与料道宽度相对应(进口棒则采用双螺旋式,即1支发热体两边加工成螺旋状,而中间部位不加工,其作用与国产五段棒相同)。比如910mm的料道,常采用GD35/300(热)×2/350(冷)×2/300(冷),即两支发热体及中间连接段均为300mm,冷端为350mm(总长1600mm),这样,由于硅碳棒中间部位不发热(或发热量少)而靠近侧墙部位发热,再加上合理的设计,就可保证玻璃液在流动中温度均匀下降。有些厂家在设计料道时也选用等直径棒(GD型),等直径棒也称三段棒,即由一个发热体和两个冷端焊接而成。选用三段棒,供料道截面一般设计成图2形式。 从图2中能够准确的看出,660mm料道选用的三段棒为GD30 / 780 / 280,即等直径硅碳棒发热体的长度(780)大于料槽的宽度,硅碳棒既对玻璃液加热,也对两侧墙加热,这样能保证供料道各个区段的温度,也能对侧墙散热起补充作用,但均化效果远不及五段棒。不论选用三段棒还是五段棒,均化效果均由供料道结构及硅碳棒加热来决定,而供料道各个区段最终达到多高温度则由控制管理系统来控制。 2.2 料盆单独加热方式 玻璃液流过均化段以后,温度均匀降至某一合适值,如果对料盆处的温度不加以控制,仍然很难保证料滴有一个恒定均匀的温度,而温度过高或过低都会影响料滴形状,最终影响玻璃容器的成型质量。因此,科学的方法就是料盆单独加热,单独控制。料盆加热一般有以下两种形式: ⑴选用2支枪型硅碳棒(GDCⅡ型,俗称U型棒)和1支三段棒环绕在料盆周围加热。 ⑵选用3支开槽棒或双螺旋棒均布在料盆周围,对料盆加热。当然也可用2支槽棒和1支三段棒环绕在料盆周围。无论采取何种形式,硅碳棒的发热长度均由料盆大小来决定,每个料盆加热应由单独的控制管理系统控制。为了确认和保证料盆加热的均匀性,环绕料盆周围的3支硅碳棒电阻应尽量一致。另外,料盆处一般还设有搅拌功能,以便进一步提升料液温度的均匀性,确保玻璃容器的成型质量。 3 硅碳棒的安装 硅碳棒电加热自动控制的目的是使供料道各个区段的温度最大限度地满足工艺技术要求,这样,系统的控温精度就直接影响产品的成型质量。控温系统方框图如图3。这里,调节器的精度直接决定了系统的控温精 度,因此,温控仪是系统的关键器件。下面,结合供料道电加热的特点,特别说明以下几点: ⑴温控仪一定要采用连续PID调节或人工智能调节,对温度实行自动恒温控制,这样才可以保证温度波动小、控温精度高。有些厂家为降低成本,把电加热系统设计成手动控温,往往只根据玻璃容器的成型情况来调节温度,结果滞后很大,很难保证稳定的成型质量。 ⑵供料道电加热主电路通常如图4。为了适应硅碳棒电阻较小的特点,硅碳棒采用降压变压器供电;同时又为了能够更好的保证硅碳棒老化以后电阻增大(最大可达初始值的4倍),系统输出的加热功率不受影响,变压器设计成多档电压恒功率输出。这里可控硅装在变压器的初级,可控硅的负载即为感性(变压器),因此可控硅的触发脉冲应该为宽脉冲,确保可控硅可靠触发开通。 ⑶硅碳棒的配组、联接与安装。硅碳棒的规格数量可根据供料道尺寸及加热功率,参照硅碳棒允许的负荷密度来确定,规格定了以后,还必须确定其电阻值。电阻的确定大体上分为两种情况:其一,先选硅碳棒电阻,后选变压器,这时,硅碳棒的电阻应按生产厂商给出的该种规格硅碳棒电阻范围的中值(或稍大)来选;其二,根据变压器确定硅碳棒电阻,这时,应按变压器的抵档电压、电流来定。而由于硅碳棒生产的基本工艺所限,一批硅碳棒的电阻不可能完全一致,因此,实际选用订购硅碳棒都是按一些范围来定。为使每支棒发热均匀且常规使用的寿命尽量一致,要求一组硅碳棒的电阻值不

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