钢铁冶金实验用的高温炉分为电热炉和燃烧炉两大类，前者是以电作为能源，后者是用煤、煤气、或燃料油作为能源。电热炉的特点是：温度易调易控，操作简便可靠，带来的杂志污染程度低。实验中大多数是用电热炉来获得高温，在特殊要求下，烧结点火，球团焙烧等用燃烧炉来获得高温。 电热炉主要有电阻炉、感应炉、电弧炉、电子轰击炉、等离子体炉等等。实验室中最常用的是电阻炉。
板式换热器选型1.1 硅碳棒
硅碳棒是用高纯度绿六方碳化硅为主要原料，按一定料比加工制坯，经2200℃高温硅化再结晶烧结而制成的棒状、管状非金属高温电热元件。氧化性气氛中正常使用温度可达1450℃，连续使用可达2000小时。
由于硅碳棒使用温度高，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、升温快、寿命长、高温变形小、安装维修方便等特点，且有良好的化学稳定性。
硅碳棒电热元件化学性质：
硅碳棒有良好的化学稳定性，抗酸能力强。在高温条件下碱性物质对其有侵蚀作用。
硅碳棒元件在1000℃以上长期使用能与氧气和水蒸气发生如下作用：
1 SiC+2O2→SiO2+CO2 ②SiC+4H2O＝SiO2+4H2+CO2
致使元件中SiO2含量逐渐增多，电阻随之缓慢增加，为之老化。如水蒸气过多，会促进SiC氧化，由②式反应产生的H2与空气中的O2结合H2O再反应产生恶性循环。降低元件寿命。1350℃以上时, 硅碳棒会与氮气反应,生成一系列的氮硅化合物,加快老化速度。
表1硅碳棒化学性能
温度℃ | 发生的化学反应 | 温度℃ | 发生的化学反应 |
1000 | 碱性物质侵蚀硅碳棒 | 1200 | 、氟化物破坏SiC保护膜 |
1200 | 氨气分解为N2、H2开始 与元件反应 | 1300 | 硫磺与硫腐蚀硅碳棒 |
1200 | 完全分解元件的SiC | 1400 | 氮气与硅碳棒生成一系列的氮化物 |
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注意事项：
1、硅碳棒质地硬而脆，受到剧烈震动和撞击容易断裂。因此运输时要格外小心，搬运时要轻拿轻放。
2、硅碳棒发热部的长度应该等于炉膛的宽度。如果发热部伸入炉墙内，容易烧损炉墙。 点火装置
3、硅碳棒冷端部的长度应该等于炉墙厚度加上冷端伸出炉墙的长度。一般冷端部伸出长度为分级授权50～150mm，以便冷却冷端部及连接卡具。
4、穿硅碳棒的炉子的内径应是冷端部外径的1.4～1.6倍，炉孔过小或孔内填充物塞得过紧，高温时会阻碍硅碳棒自由伸缩而导致断棒。安装时，应该使硅碳棒能够自由转动360度。
5、硅碳棒与被加热物及炉墙的距离应大于或等于发热部直径的3倍。硅碳棒与硅碳棒之间的中心距应不小于其发热部直径的4倍。
6、硅碳棒冷端部与主电路用铝辫或铝箔连接。冷端部的夹具要卡紧。
7、新建炉或长时间不使用的电炉在使用前要进行烘炉，应采用旧棒或其它热源烘炉。
8、硅碳棒存放时要防止受潮。因为受潮后容易使冷端部铝层分解、脱落，导致冷端部与卡具接触电阻增大，而且硅碳棒通电后容易崩裂。
9、硅碳棒在使用前要进行配阻。先阻值相同或接近的硅碳棒连接在一起。
10、为硅碳棒配备调压装置。送电初期电压为其正常工作电压的一半，稳定一段时间以后再逐渐提高电压。这样硅碳棒就不会因为急剧升温而导致断裂。
11、硅碳棒连续使用寿命长；间断使用寿命短。
12、硅碳棒使用时要选择合理的表面负荷密度和使用温度。使用温度应不大于1350℃；在有害气体环境中使用更要防止硅碳棒与有害气体发生化学反应。
13、更换硅碳棒时，应选用和炉内运行的硅碳棒的电阻相接近的硅碳棒，必要时更换整炉硅碳棒，这样有利于提高硅碳棒的使用寿命，卸不来的硅碳棒，如果电阻值合适，还可以在电炉运行中后期换上使用。
14、防止硅碳棒溅上熔融金属，溅上熔融金属容易导致断棒。
15、防止碱、碱土金属和碱性氧化物腐蚀硅碳棒。
16、经常观察电流表、电压表及温度表的读数是否正常；冷端部夹具是否松运、氧化发黑或打火；硅碳棒是否断裂；硅碳棒发热部红热是否均匀。缓冲块
1.2 硅碳管
硅碳管是以碳化硅为主要原料的非金属电热元件,具有耐高温、恒温区长、抗氧化、高温下不变形、截面积各点温度恒定,以及单位面积热负荷大等优点,因而在煤质分析仪器上,各种型号的硅碳管被广泛用作电热元件,如库仑测量仪、红外测硫仪、灰熔融测试仪、红外碳氢仪等煤质分析仪器。按螺旋方式分,硅碳管有三种:双螺旋型、单螺旋型和无螺旋型。双螺旋型式为一头接线,单螺旋和无螺旋都是两头接线。
影响硅碳管使用寿命的因素很多。主要有使用温度的高低、连续使用或间隔使用、负荷密度的大小、负荷分配的均衡性和炉内气氛等。
1. 温 度
在使用过程中,硅碳管会被逐渐氧化,其化学反应式为:SiC+2O2=SiO2+CO2↑
由于SiO2的生成,增加了硅碳管的阻值。这就是硅碳管出现“老化”现象的原因。老化一般是从800℃开始,且温度越高,氧化反应越快。在被加热体要求温度一定情况下,应该提高炉膛的保温性能,和采用其他方法,尽量降低硅碳管的表面温度,以减慢其老化速度。
2. 连续使用或间隔使用
SiO2叠衣板的生成使硅碳管的表面形成了一层SiO2膜。这在一定程度上可以防止硅碳管的进一步氧化[1]。但是，如果硅碳管的表面温度急剧上升或者下降，由于SiO2在270℃左右又有晶相变化，所产生的膨胀和收缩会使SiO2膜破坏，从而失去保护作用而加速其老化。所以，为了延长使用寿命，应尽量连续使用。如果必须间断使用时，也要使炉温不低于500℃，或者是在相变点附近使温度缓慢上升和下降。所以，如果是用硅碳管加热的仪器，上、下午各做一批实验，建议中午不用关机；如果是上午和晚上做实验，建议中间将温度下降到600℃恒温，到晚上再升温继续做实验。
3. 表面负荷密度
硅碳管的表面负荷密度,是指硅碳管发热部表面单位面积所承受的电功率，用W /cm2表示。硅碳管的表面负荷密度的选用随温度变化,选择合适的加热功率也可以延长其寿命。
4. 加热方法
因为急剧加热会使SiO2保护膜被破坏，所以，应该让硅碳管慢慢升温过渡到高温，加热初期，送电电压应该为正常工作电压的一半，稳定一段时间后再逐渐提高电压，尽量不要破坏保护膜，使其能抑制老化速度。
5. 使用前应观察有无轻微裂缝
硅碳管很脆。运输途中或者储存时，有可能出现意外，导致硅碳管有轻微裂缝。而在高温下，这种裂纹会变宽，导致断裂。
6. 接线夹的使用
硅碳管的接线夹可用不锈钢、铜、镍加工制作,其中以镍最好。接线夹的厚薄要适中:太厚会使夹子与硅碳管的接触不良,太薄会因为氧化脱皮而烧坏[2]。最好在冷端包一层薄铝片,让
接线夹与冷端紧密接触,但又不能太紧。因为高温膨胀需要一点空隙。太松又容易打火,所以,接线夹的松紧度要适中。对于双螺旋硅碳管,包铝片时要小心,不要将硅碳管短路了。
7. 防止物体接触硅碳管
安装硅碳管之前,最好先清扫一下炉膛,不要让金属残留在炉膛里边,更不要将物体直接放到硅碳管上加热。因为这样会使硅碳管的局部温度过热,严重影响其使用寿命。
8. 炉内气氛
水蒸气、氢气、氮气、二氧化硫以及碱性物质等,都会对硅碳管的寿命产生影响。
8. 1 水蒸气
在较低温度下,会发生下列反应:SiC+3H2O=SiO2+CO+3H2, 2H2+O2=2H2O
SiO2的生成加快了硅碳管的老化。所以,实验室应该防潮,储存硅碳管时也应防潮。
8. 2 氢气
在1300℃以上时, SiC会与H2反应生成硅甲烷,导致硅碳管的机械强度恶化,使电阻增加。
8. 3 氮气
1350℃以上时,硅碳管会与氮气反应,生成一系列的氮硅化合物,加快老化速度。
8. 4 二氧化硫
在1300℃左右,硅碳管还会与二氧化硫急剧反应。所以,在做含硫的样品时,应该把废气立即排出室外,避免二氧化硫与硅碳管接触。
1.3 硅钼棒
硅钼棒是一种以二硅化钼（MoSi2）为基础制成的耐高温、抗氧化、低老化的电阻发热元件。在高温氧化性气氛下使用时，表面生成一层光亮致密的石英（SiO2）玻璃膜，能够保护硅钼棒内层不再氧化，因此硅钼棒元件具有独特的高温抗氧化性。
在氧化气氛下、最高使用温度为1800℃，硅钼棒电热元件的电阻随着温度升高而迅速增加，当温度不变时电阻值稳定。在正常情况下元件电阻不随使用时间的长短而发生变化，
因此，新旧硅钼棒电热元件可以混合使用。
硅钼棒具有高抗氧化性，在高温气氛下，原件的表面生成一层致密的石英SiO2保护层以防止MoSi2继续氧化。当元件温度大于1700度、熔点1710度的SiO2保护层熔融，由于表面张力的作用，SiO2熔聚成滴，而失去保护作用。
1.4 电阻丝
材质：铁铬铝合金电阻丝 镍铬合金电阻丝
用途：因其高温强度高，可塑性强，广泛用于工业电炉、家用电器、远红外装置
注意事项：
1、电炉丝在设计时应根据功率接线方法，合理的表面负荷，正确选用丝径；
2、电炉丝在安装前应对炉膛全面检查，清除铁素体，结碳，与电炉上接触的隐患，避免短路，以防造成炉丝击穿；
3、电炉丝在安装时应按设计的接线方法正确连接；
4、在使用电炉丝前应检查控温系统的灵敏度，以防温失灵，造成电炉丝烧毁。
电阻丝的保养
插座保护盖1)炉内的氧化皮必须经常用毛刷、扫帚或压缩空气清除干净，以防落在合金元件上而发生短路，一般每月清扫不应少于一次。
2)底板、柑竭、炉罐等耐热钢构件每经使用一段时间，最好吊起敲击，清除其氧化铁皮，以免崩及或埋没元件。尤其是铬锰氮钢，用到后期时剥落更为严重。
3)箱式炉沪门的下齿和并式炉炉盖的环刀必须严密插入砂封槽内，砂封内的砂子不能装得过满，并要平正。如掉入炉内砂子，则应及时清理。对低温炉，则可垫上一层完好的石棉绳衬垫。
4)外热式盐浴炉应定期吊出柑涡，清除熔盐。元件表面的凝盐可用热水清洗;搁砖上的凝盐则可采用刮除的方法清除。
5)黄铜保温炉的炉盖必须对接严密，防止“铜霜”掉入炉膛而侵蚀元件。
6)避免铜、铝、锌、锡、铅等有金属与电热元件接触，无论是细粉、熔液或蒸汽，在高温时对元件的侵蚀都是十分有害的。这是因为被侵蚀的部位形成“麻坑”，截面变小，最后由于过热而烧断。
7)升降式电退火炉用小车盖板应压盖严密，以防.铸件退火时掉入砂子将元件埋没而发生过热熔化。因此，必须经常检查，并及时清除积砂。
8)由于升温停炉时的热胀冷缩以及蠕变伸长等，引出棒接线夹子的螺栓容易发生氧化松动，应该定期检查并拧紧。
9)引出棒孔要堵塞严密，以免漏出保护气体在此燃烧，引起棒体氧化掉皮，以致引出棒与夹子接触不良。
10)在无罐渗碳炉或采用含CO的可控气氛时，会发生碳的游离而导致短路。故应经常开启炉门或定期用压缩空气进行吹洗，使碳的燃烧物及时烧掉。
2.热电偶
2.1 原理
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
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