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Häufig
gestellte Fragen
Welche
Heizleiter gibt es und für welche Temperaturen?
Wie
verhalten sich die Heizleiter in verschiedenen Gasatmosphären?
Näheres
zu Molybdändisilizid Heizleitern?
Welche
Arten von Isolierwerkstoffen werden verwendet?
Näheres
zu Hochtemperatur-Isolierwerkstoffen aus Keramikfasern?
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und Regelung
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und überwachung
Welche
Heizleiter gibt es und für welche Temperaturen?
Für widerstandsbeheizte
Öfen kommen eine Reihe unterschiedlicher Materialien in Frage.
Einen Überblick über die verschiedenen Werkstoffe gibt die
Tabelle unten. Für Temperaturen bis 1400°C werden Metallegierungen
auf Basis NiCr und FeCrAl verwendet. Heizleiter aus Siliziumcarbid
können bis 1600 °C eingesetzt werden. Darüber hinaus
werden in erster Linie Heizleiter aus Molybdändisilizid verwendet.
Der Werkstoff Lanthanchromit konnte sich aufgrund vielfältiger
technischer Probleme nicht durchsetzten. Der Temperaturbereich bis
etwa 2100 °C kann nur von Heizleitern aus Zirkonoxid abgedeckt
werden. Dieses Material kann jedoch auf grund seiner physikalischen
Eigenschaften erst ab ca. 800 °C als Heizleiter verwendet werden.
Zirkonoxid Heizstäbe müssen also vorgeheizt werden. Heizdrähte
aus Platin und Platinlegierungen werden mittlerweile recht selten
verwendet.
| Werkstoff |
Tmax
in Luft [°C] |
| |
|
| NiCr |
1200 |
| CrFeAl |
1400 |
| SiC |
1600 |
| Pt |
1500 |
| PtRh
|
1800 |
| MoSi2
|
1800 |
| La2CrO2 |
1900 |
| Mo(W)Si2 |
1900 |
| ZrO2
|
2100 |
Wie
verhalten sich die Heizleiter in verschiedenen Gasatmosphären?
Für Heizleiter aus metallischem Draht gelten in etwa
folgende maximalen Temperaturen für den Betrieb in Gasatmosphären:
| Atmosphäre |
Tmax
[°C] |
| |
|
| Wasserstoff |
1000 |
| Stickstoff |
1150 |
| Endogas |
1050 |
| Exogas |
1150 |
| Chlor,
Fluor, Alkali |
greifen
alle Legierungen an |
Maximale Anwendungstemperaturen
für MoSi2 Heizleiter in unterschiedlichen Gasatmosphären:
| Atmosphäre |
Tmax
[°C] |
| |
|
| Luft,
CO2, H2O, O2
|
1800 |
| N2,
Ar, He |
1700 |
| H2
feucht |
1500 |
| H2
trocken |
1400 |
| Exogas
|
1700 |
| Endogas |
1400 |
| Ammoniak
|
1450 |
Näheres
zu Molybdändisilizid Heizleitern?
Diese Heizleiter
bestehen aus einem Glühteil mit Anschlußenden. Die gebräuchlichste
Form ist die U-Form. Optimale Betriebsbedingungen sind nur bei freier,
vertikaler Aufhängung in einem definierten Abstand von der Ofenwand
gegeben. Oberhalb von 900 °C bildet sich auf der Heizleiteroberfläche
eine dichte, dünne Schicht aus SiO2, die
das darunterliegende MoSi2 vor Oxidation schützt.
Im diskontinuierlichen Betrieb kann diese Schicht, vor allem in der
Abkühlphase, aus verschiedenen Gründen abplatzen. Beim nächsten
Aufheizzyklus bildet sie sich jedoch erneut, so daß der Schutzcharakter
erhalten bleibt.
Welche
Arten von Isolierwerkstoffen werden verwendet?
Zur Isolierung von Hochtemperaturöfen können entweder feuerfeste
Steine oder keramische Faserwerkstoffe verwendet werden. Bei Feuerfeststeinen
kommen Feuerleichtsteine oder in speziellen Fällen auch dichte
schmelzgegossene Steine in Frage. Bei der Verwendung von Steinmaterial
wird der Vorteil der höheren mechanischen Festigkeit und Korossionsbeständigkeit
gegenüber keramischen Faserwerkstoffen von einer Reihe von Nachteilen
begleitet, wie z.B. hohe Masse, höhere Wärmeleitfähigkeit,
aufwendige Deckenkonstruktion etc.
Näheres
zu Hochtemperatur-Isolierwerkstoffen aus Keramikfasern?
Die Verwendung
von keramischen Faserwerkstoffen führt zu Öfen mit sehr
schnellen Aufheiz- und Abkühlzyklen. Zum Einsatz gelangen weiterentwickelte
Faserwerkstoffe auf der Basis von Aluminiumoxid.
| Technische
Daten von zwei Faserwerkstoffen für Hochtemperaturisolierung: |
| |
|
|
| Max.
Anwendungsgrenztemperatur [°C] |
1700 |
1800 |
| Rohdichte
[kg/m3] |
400 |
400 |
| Biegefestigkeit
[N/mm2] |
|
|
| Nach
dem Brennen bei 1600 °C |
1,6 |
1,8 |
| Lineare
Schwindung {%] |
|
|
| Nach
24 h bei 1600 °C |
-0,2 |
-0,1 |
| Nach
24 h bei 1700 °C |
-1,5 |
-0,3 |
| Nach
3 h bei 1750 °C |
-1,8 |
-0,5 |
| Wärmeleitfähigkeit
[W/mK] bei 1600°C |
0,41 |
0,41 |
| Chemische
Analyse [Gew%] |
|
|
| Al2O3
|
84 |
87 |
| SiO2
|
16 |
13 |
| Glühverlust
|
5 |
5 |
| Mineralogische
Zusammensetzung |
|
|
| (Hauptphasen)
|
a-Al2O3
Mullit |
a-Al2O3
Mullit |
|
Grossvolumiger
Elevatorofen bis 1750°C, 450L
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für die Pyrolyse im Technikumsmaßstab
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