STR KCO1-5抗一氧化碳实验炉:CO崩解的抵抗能力测试炉
CO崩解的抵抗能力测试炉（Carbon Monoxide Disintegration Furnace）
STR KCO1-5抗一氧化碳实验炉又称CO崩解的抵抗能力测试炉
STR KCO1-5抗一氧化碳实验炉用于测试耐火材料在特定的环境和温度下暴露于CO气氛中对CO崩解的抵抗能力。主要依据ASTM C288《测定一个大气压下一氧化碳中耐火材料解体的试验方法》标准研制而成，控制部分为一智能控制器，实现了升温、保温、试验数据采集、打印、停机、一氧化碳漏气报警以及事故报警等的全自动化控制；操作简单方便，安全设施齐全。
一、设备用途
测定耐火材料（砖、浇注料、陶瓷等）在 430–600 ℃ CO 气氛 中的抗崩解性能，用于高炉炉衬、煤气发生炉、焦化炉等场景选材与寿命评估。
二、依据标准
ASTM C288《1 atm CO 气氛下耐火材料崩解试验方法》
BS 1902-3.0《抗 CO 测定方法》
GB/T 17617（国内等效）
三、工作原理
在 500 ℃ 左右，CO 发生 2 CO → CO+ C 的布杜阿尔反应，析出的游离碳沉积于耐火材料中的 Fe 或 Fe?O颗粒周围，产生体积膨胀与应力，导致开裂、剥落甚至粉碎。
通过设定温度、CO 浓度、通气时间及检查周期，记录试样外观变化，评定抗 CO 崩解等级。
四、STR KCO1-5抗一氧化碳实验炉主要技术参数
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电炉名称 Name furnace |
抗一氧化碳实验炉 |
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电炉型号 Mode furnace |
STR KCO1-5 |
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崩解炉使用温度 Working temperature of disintegration furnace |
500℃ |
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崩解炉升温速率 Heating-up rate of disintegration furnace |
0～5℃/min |
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崩解炉保温温度误差 Temperature accuracy in soaking of disintegration furnace |
±10℃ |
| 崩解炉炉膛尺寸 Hearth size of disintegration furnace | φ450×800mm |
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崩解炉炉膛气氛 Hearth's atmosphere of disintegration furnace |
N₂，CO |
| 崩解炉炉膛压力 Hearth pressure of disintegration furnace | -0.09～0.1 |
五、试验流程
试样制备
从 10 块制品上切取，保留原始表面；尺寸 228 mm × 65 mm × 65 mm 或 φ50 mm × 50 mm。
110 ℃ 烘干至恒重，冷却称重。
装炉
将试样水平放置于耐热陶瓷架，关闭炉门，通 N检漏。
升温
设定 5 ℃/min 升至 500 ℃；保温 30 min。
通气
切换 CO，流量 2 L/h，保证炉内 CO ≥ 95 %。
观察
每 24 h（或 48 h）停 CO，改通 N冷却至 60 ℃以下，检查试样。
记录裂纹、掉粒、剥落、破碎情况。
终止条件
任一组中 ≥50 % 试样出现毁坏（破碎≥2 块或轻压即碎）即结束试验。
结果表达
记录累计通气时间（h）及试样状态分级：
0 级——无可见损伤；
1 级——表面燥裂/掉粒 ≤13 mm；
2 级——裂纹或剥落 13–25 mm；
3 级——毁坏。
六、维护要点
温度范围：一般 500 ℃ 即可，若研究炼焦炉环境可选 600 ℃。
气氛控制：需双通道质量流量计（N2、CO），带自动切换阀。
安全：CO 有毒，须加装尾气燃烧器或吸收塔；炉体设负压抽风口。
维护：
– 每 50 炉校验热电偶；
– 炉膛定期通 H2/N烧碳，防止积碳短路；
– CO 传感器每年校准一次。
七、应用案例
某大型钢厂使用 KCO-01 测试高铝砖、刚玉-莫来石砖，前者 72 h 即出现毁坏，后者 240 h 仍为 0 级，成功替代炉身中上部衬砖，炉龄延长 25 %。
某耐火材料研究所依据 ASTM C288 数据，优化铁含量与显气孔率，将抗 CO 等级从 1 级提升至 0 级，产品出口欧美。
CO 崩解的抵抗能力测试炉通过精确控制温度、气氛与时间，可快速、可靠地评定耐火材料在高 CO 分压环境下的稳定性，是高炉、煤气化炉、焦化炉等选材及寿命预测的关键实验设备。
CO在高温电炉中容发生歧化反应
高温工业装备(如高炉、气化炉、干熄焦炉等)的使用环境为还原气氛。还原气氛中的CO在催化剂的作用下容易发生歧化反应,生成CO2和固体碳,碳沉积在耐火材料的孔隙中,导致耐火材料过早地剥落或损毁。
在 400–700 ℃ 的 CO 还原气氛下，刚玉-莫来石砖基本不会被 CO 直接“腐蚀”成低熔相，但会受到 CO 歧化沉积碳导致的“崩解”或“开裂”损伤；温度越高、时间越长、Fe₂O₃ 等催化杂质越多，损伤越明显。
歧化反应详细说明：
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CO 对 Al₂O₃、莫来石本身化学惰性
刚玉 (α-Al₂O₃) 和莫来石 (3Al₂O₃·2SiO₂) 在 CO 气氛中的热力学稳定性极高，直至 1500 ℃ 以上也不会被 CO 还原为金属 Al 或 Si。因此不会出现“熔蚀”或“化学溶解”意义上的腐蚀。 -
CO 歧化反应导致的物理损伤
CO 在 400–700 ℃ 范围内易发生 2CO → CO₂ + C（布杜阿尔反应）。 -
若材料中存在 Fe、Fe₂O₃ 等催化杂质，碳会在颗粒表面或孔隙中沉积；
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沉积碳体积膨胀，产生内应力 → 微裂纹扩展 → 强度下降、剥落、崩解。
实验表明： -
500 ℃、CO 气氛 100 h，莫来石砖强度衰减 15.5%；
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刚玉-莫来石砖衰减 <5%，但随时间延长（200 h）衰减率亦 >10%。
因此 CO 并非“腐蚀”基体，而是“崩解”或“粉化”破坏。 -
杂质含量与显微结构的影响
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高纯刚玉-莫来石砖（Fe₂O₃ ≤0.2 %）催化活性低，碳沉积量小，抗 CO 崩解性能优于普通高铝砖。
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降低气孔率 (<15 %) 并减少 Fe、K、Na 杂质，可显著抑制碳沉积与裂纹扩展。
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使用建议
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工作温度 ≤700 ℃ 的 CO 还原段，可选用高纯刚玉-莫来石砖，但需控制 Fe₂O₃ < 0.2 %、显气孔率 <15 %。
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在 400–600 ℃最易出现 CO 崩解的区间，可复合使用抗 CO 涂层或降低催化杂质含量的砖型。
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定期检测 CO 浓度和温度波动，避免长时间停留在 500 ℃ 左右的“危险窗口”。
刚玉-莫来石砖在 CO 气氛中的“腐蚀”主要表现为 CO 歧化沉积碳引起的物理崩解而非化学熔蚀；高纯度、低气孔、低催化杂质的刚玉-莫来石砖具有优良的抗 CO 崩解能力，但仍需在设计时控制工况与杂质含量。
