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陶瓷纤维用于实验电炉的保温研究
点击次数:408 发布时间:2017-07-31
 高温炉炉衬的保温材料起着隔热保温的作用,影响着高温炉温度的升降速度、热效率和炉体各部位的温差等,因此对保温材料具有很高的要求。如果整个炉衬材料采用合适的单一纤维层保温体系可实现好的隔热保温效果,但往往价格比较昂贵。因此,利用电炉炉衬从里到外温度逐渐降低的特点,使用复合纤维层保温体系既可实现有效保温,又可降低使用成本,便于推广。实验在研究岩棉、硅酸铝、莫来石及氧化铝纤维制品的耐温性能的基础上,将其作为电炉炉衬多层保温体系的基本单元,测定并分析不同纤维组合炉衬的保温效果,以寻求复合保温体系的zui佳组合,为陶瓷纤维在实验电炉中的实际应用提供参考依据。针对纤维制品在高温下易烧结粉化的缺点,通过对纤维制品浸渍或喷覆氧化铝料浆,提高其抗烧结性。通过DTA、XRD和SEM等测试分析手段研究了纤维加热前后的晶相及微结构,得出岩棉和含锆硅酸铝纤维毡是非晶态材料。随着热处理温度的增加,伴随着析晶和晶粒长大,纤维表面由光滑变粗糙,纤维制品收缩增加,部分烧结,导热系数增加。其中,岩棉耐温性zui差,热处理时收缩严重,使用温度低于950℃;含锆硅酸铝纤维毡在1350℃热处理时出现明显收缩,故使用温度应低于1350℃。莫来石纤维板和氧化铝纤维板是晶态材料,耐温性良好。高温热处理时氧化铝纤维板收缩很小,晶粒均匀细小,使用温度高于1550℃;莫来石纤维板则收缩较大,性能次之,使用温度低于1550℃。根据对复合保温体系中的各层界面温度的测定与分析,并综合成本因素考虑,可以得出:当炉温为950℃时,组合一(莫来石纤维板+含锆硅酸铝纤维毡+岩棉)是zui佳保温层。当炉温为1150℃时,组合三(莫来石纤维板+莫来石纤维板+含锆硅酸铝纤维毡)是zui佳保温层。当炉温为1350℃和1550℃时,组合四(莫来石纤维板+莫来石纤维板+莫来石纤维板)是zui佳的保温层组合。当炉温为950℃、1150℃、1350℃和1550℃时,组合一的热流密度均zui大,组合四的热流密度均zui小。根据热工计算预测:当炉温为1550℃时,莫来石纤维板60mm、含锆硅酸铝纤维毡124mm和岩棉53mm可以使保温层zui外侧温度不高于100℃。在陶瓷纤维制品表面上喷涂或浸渍的氧化铝料浆层,降低了岩棉及莫来石纤维板的烧结收缩和抑制了纤维晶粒长大。岩棉浸渍氧化铝料浆后导热系数变化不大,但zui高使用温度提高到950℃~1000℃。莫来石纤维板涂覆三次氧化铝料浆后导热系数变化不大,zui高使用温度可提高到1500℃~1550℃。利用改性陶瓷纤维制品构成的复合保温体系(组合二),当炉温为950℃~1350℃时,涂层可以明显提高其在使用过程的抗烧结性。
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