【摘 要】
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机械式炉排焚烧炉是生活垃圾焚烧发电的关键高温装置。SiC质耐火材料因其高温强度高、热导率大、线膨胀系数小、抗热震性能好、高温耐磨性优良,是垃圾焚烧炉中的理想内衬材料。相对于传统氧化物耐火材料,SiC质耐火材料在此类工作环境中存在氧化问题,使用科学的检测标准表征抗氧化性能对于SiC质耐火材料的品质提升十分重要。目前对SiC质耐火材料的抗氧化性能检测标准采用ASTM C863标准,单次检测需500h,
【出 处】
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中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
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机械式炉排焚烧炉是生活垃圾焚烧发电的关键高温装置。SiC质耐火材料因其高温强度高、热导率大、线膨胀系数小、抗热震性能好、高温耐磨性优良,是垃圾焚烧炉中的理想内衬材料。相对于传统氧化物耐火材料,SiC质耐火材料在此类工作环境中存在氧化问题,使用科学的检测标准表征抗氧化性能对于SiC质耐火材料的品质提升十分重要。目前对SiC质耐火材料的抗氧化性能检测标准采用ASTM C863标准,单次检测需500h,成本高、效率低且不建议用作仲裁标准。寻求新的检测方法缩短检测时间对提高检测和研发效率具有重要意义。本课题研究了Si3N4-SiC和Si2N2O/Si3N4-SiC两种SiC质耐火材料在不同压强（0.1MPa～0.19MPa）1000℃水蒸气气氛中的氧化、不同温度（950℃～1100℃）0.1MPa水蒸气气氛中的氧化以及在两个选定压强（0.1MPa,0.17MPa）下1000℃水蒸气气氛中氧化180h的氧化过程,分析了SiC质耐火材料实际的动力学曲线及其成因,给出了加速SiC质耐火材料氧化过程的测试方法,结论如下:（1）在1000℃水蒸气气氛中,相同氧化时间下两种SiC质耐火材料的质量变化率随着压强的增加而增加;在0～40h氧化时间内,忽略材料氧化过程中的表面积变化与浓度对扩散系数的影响,达到相同氧化程度所消耗的时间与水蒸气气压成反比。（2）在0.1MPa水蒸气气氛中,相同氧化时间下两种SiC质耐火材料的质量变化率随着温度的增加而增加;在0～40h氧化时间内,提升单位温度带来的氧化增速随着温度上升而下降。（3）在1000℃水蒸气气氛中,SiC质耐火材料氧化过程中实际反应面积随氧化时间增长而递减,其关系式与材料的初始孔径分布有关。这使得两种SiC质耐火材料在两个压强下氧化得到的动力学曲线类似,但非严格的抛物线。（4）SiC质耐火材料在水蒸气气氛的氧化过程中,实际的质量变化率-时间曲线接近于多次抛物线,其表达式的幂指数与材料显气孔的相关性质有关。（5）依据实验数据估测,SiC质耐火材料在0.17MPa、1000℃水蒸气气氛下氧化220h,可达到在0.1MPa、1000℃水蒸气气氛下氧化500h同等的氧化效果。提升氧化水蒸气气氛压强是缩短SiC质耐火材料抗氧化性能检测时间的可行方法。
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