Starbar

고순도의 실리콘 카바이드(SiC 탄화규소)의 발열체입니다.

Starbar는 발열체로서의 물리적·전기적 특성을 얻기 위해 소결에 의해 제조됩니다.

5800mm까지 임의의 길이로 제조할 수 있습니다.

Hot Zone의 최장길이는 4216mm이고 PR의 최대직경은 70mm입니다.

Hot Zone은 복수의 다른 재질이 있습니다.

사용조건에 따라 가장 적합한 히터를 제조하고 있습니다.

주문생산 방식으로 사용자 요구대로 생산이 가능합니다.

Silicon Carbide Heating Elements

RR type

▲ RR에는 2종류가 있습니다.
  - ONE PIECE : 비발열부의 저항을 낮추기 위해 실리콘 메탈을 혼합한 제품.
  - THREE PIECE : 낮은 저항의 비발열부를 발열부에 접착한 제품.

 

TW type

▲ TW TYPE은 SE TYPE과 유사한 소재입니다.

▲ 스파이럴 제작 대신 밀도를 높게 하여 저항을 조정하고 있습니다.

▲ RR TYPE과 비교하여 저항 증가가 적으며, 질소 환경속에서는 특히 효력이 있습니다.

 

RA type

▲ RA TYPE은 SiC 재결정으로 이루어진 고밀도 히터이며 로내 사용온도는 최대 1425℃입니다.

▲ 직경은 13mm~54mm까지 사용 가능하며 Hot Zone의 길이는 최장 1500mm, Cold Ends의 길이는 최장 480mm 까지 제작 가능합니다.

 

U type

▲ U TYPE은 2개의 Hot Zone 부분을 U형으로 접착한 것으로, 한 쪽에서의 결선이 가능합니다.
또한 ‘Hot Zone 대비 Cold Ends의 저항비율이 15:1로 제작 되어집니다.

 

W type

▲ W TYPE은 고온에서 SiC 재결정을 통해 고밀도, 고순도의 품질을 가집니다.

▲ U TYPE과 마찬가지로 3개의 RR TYPE을 Hot Zone 부분에 접착하여 W형으로 만든것으로 한쪽에서의 결선이 가능합니다.

 

SE/TSE type

▲ SE TYPE은 저저항 고밀도 발열체로, Hot Zone의 저항을 높이기 위해 스파이럴 가공을 하고 있습니다.
RR과 비교하여 저항 증가가 적어 각종 어려운 조건이나 나쁜 영향을 미치는 가스 분위기에서 잘 견딥니다.

▲ TSE TYPE은 기본적으로 SE TYPE과 같으나 보다 넓은 내경을 가지고 있어 발열체의 안쪽을 노실로서 이용할 수 있습니다.

 

SER/TSR type

▲ SER TYPE은 2중 스파일 구조를 가지고 있으며 U TYPE과 마찬가지로 한쪽에서의 결선이 가능합니다.

▲ TSR TYPE은 기본적으로 SER TYPE과 같으나 보다 넓은 내경을 가지고 있어 발열체의 안쪽을 노실로서 이용할 수 있습니다.

 

SEU type

▲ SEU TYPE의 특징은 사용자가 원하는 저항값에 맞춰 제작이 가능하다는 것입니다.
그 저항 범위는 동일한 지름 크기와 Hot Zone의 길이를 가지고 있는 RR TYPE에서 부터 SER TYPE까지 입니다.

▲ SER TYPE과 마찬가지로 한쪽에서의 결선이 가능하며, 최고의 사용온도는 1650℃입니다.

전기특성

▲ Starbar는 저항식 전기히터(줄의 법칙: W=12 R)입니다.

▲ SiC 발열체의 저항치는 상온부터 650℃까지는 -이고, 이 온도를 경계로 하여 유효 온도 범위내에서는 + 가 됩니다.

▲ SiC 발열체는 발열부 표면 온도를 1000~1070℃로 발열시켜 저항값을 측정합니다.
이것은 각국의 SiC 발열체 메이커가 채택하고 있는 방법입니다.

▲ SiC 발열체는 이 시험온도 이외에서는 정확한 저항값을 측정할 수 없습니다.

특히 실온에서 저항 테스터기를 사용하여 측정하면 10~20배의 값이 표시되는 경우가 있습니다.
오해를 초래할 가능성이 있으므로 실온에서의 측정은 삼가하시기 바랍니다.

수명

SiC 발열체는 사용기간 중에 산화되어 저항이 증가되어 가는 , 소위 노화현상이 일어납니다.
(SiC + 2O₂→ SiO₂+ CO₂)
노화현상은 아래의 5가지 조건에 의해 크게 변화됩니다.

(1)사용온도

- Starbar RR은 대기 또는 불활성가스(Ar, He)속에서 최고 1600℃까지 사용가능합니다.
- N₂가스 속에서는 1400℃, 수소가스 속에서는 1370℃까지 입니다.
- 사용온도가 높아지면 수명도 짧아집니다.

 

(2)표면 부하밀도

- SiC발열체는 금속 발열체와 비교하여 표면부하의 값을 크게 취할 수 있습니다.
- 우측 그림은 로내 온도에 대한 발열체 표면 부하의 최대치를 나타내고 있습니다.
  이것들은 로의 형식이나 사용환경에 따라 달라집니다.
- 권장되는 표면부하밀도는 오른쪽 그림의 70% 이하의 값입니다.

 

(3)환경

- N₂가스 속에서는 1350℃ 이상이 되면 SiC와 반응하여 발열체 표면에 질화물 등을 생성하여 수명이 단축됩니다.
  또한 수소가스 속에서는 1370℃ 이상이 되면 케미컬 반응이 일어납니다.
  그 중에서도 매우 건조 혹은 따뜻한 수소가스는 모두 발열체의 노화를 앞당깁니다.
- 수증기에 의한 영향이 커서, 수분에 의해 SiC가 산화되며 발열체의 노화를 촉진합니다.
- Pb, Bi, Fl₂,Cl₂, SO₂ 등의 휘발류도 영향을 미칩니다.
- 이 환경속에서의 수명을 길게 유지하기 위해 표면부하밀도를 작게 하는 것이 가장 중요합니다.

 

(4)제어형식(PID 또는 ON-OFF)

- PID제어 ON-OFF 제어에 의해 보다 긴 수명을 얻을 수 있습니다.

 

(5)운전방법(연속 또는 단속)

- 휴일 등에 로의 온도를 낮추는 것보다 안정적인 온도로 일정하게 제어하는 쪽이 보다 긴 수명을 유지할 수 있습니다.
  또한 부득이하게 온도를 낮추는 경우 950℃ 이상으로 유지할 것을 권합니다.

분위기에 따른 SiC Heater의 사용 특성 및 부하밀도

SILICON CARBIDE HEATING ELEMNET USE BY ATMOSPHERE

Troubleshooting(히터 취급시 주의사항)

히터의 수명은 여러 요인에 의해 좌우되는데 수명을 단축시키는 주요 원인은 히터를 다루는 방법, 즉 발열체 설계의 다음과 같은 원인이 있습니다.

(1) Mechanical Stress

Terminal Hole은 내화벽에 나란히 그리고 곧게 장착 되어야만 합니다.
어떤 식으로든 히터를 단단하게 고정시키는 것은 가열시 또는 작동 중 전기로 내부에서 히터의 움직임과 확장으로 인해 파열을 일으킬 수 있습니다.
때문에 히터 장착시 연필을 손으로 쥘 때의 힘 정도를 가했을 때 상하좌우 4~6mm(1/8* ~ 3/8*)정도 움직일 수 있도록 장착하는 것이 좋습니다.
실온과 전기로 최대 작동 온도에서 모두 테스트 해보는 것이 좋습니다.

(2) Arcing

아크현상은 히터가 가열중일때 발생합니다.
만약 히터가 모든 방향으로 자유롭게 열을 발산할 수 없는 경우, 즉, 전기로 벽면엔 너무 가깝게 장착되어 있는 경우에 과열이 될 수 있으며 이는 아크현상 등 문제가 될 수 있습니다.

(3) Chemical Attack

SiC히터는 항상 깨끗한 환경에서 작동시켜야 합니다.
히터와 다른 열팽창 계수를 가진 물질이 간섭하는 경우 히터 파손의 원인이 될 수 있습니다.

(4) Overheating

- 히터의 발열부가 내화벽 쪽에 닿지 않게 정 가운데에 위치하도록 합니다.
- 전기로 벽과 비발열부 양 끝의 간격을 똑같게 조정함으로써 해결할 수 있습니다.

Starbar Accessories

Electrical Connectors

알루미늄 터미널 스트랩은 25, 50, 100, 200 암페어에 사용되는 세가지 주요 타입이 있습니다.

 

Terminal Clamps

터미널 클램프는 히터를 둘러 감싸고 있는 알루미늄 스트랩을 고정하기 위해 사용됩니다.
M TYPE과 T TYPE 두가지가 있습니다.
"T TYPE"의 경우 전용 공구를 사용하면 장착이 수월 합니다.

 

D Type Clamps

D TYPE 클램프는 고정을 위한 다른 클램프가 필요하지 않으며 볼트를 이용하여 스트랩 자체를 히터에 고정 시킵니다.
단, 이경우 히터 발열시 움직임에 대해 스트랩의 연결부가 유연하여 히터가 움직이는데 무리가 없어야 합니다.


 

Ceramic Terminal Tubes for Starbar Heating Elements

Terminal tube는 필수 설치 사항은 아니지만 SER 혹은 TSR타입의 히터, 그리고 로 벽이 fiber로 이루어진 경우 사용을 권장하고 있습니다.
일부 로 에서는 외부로 전기가 전도될 수 있는 잠재적 위험성이 있는데 이 terminal tube는 우수한 전기 저항의 특성을 지니고 있어 미연에 방지가 가능합니다.