CN102288507A - 耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法。该装置结构是：支架(8)的后半部安装有低温加热炉(11)和高温加热炉(18)，支架(8)的前半部装有纵向运动台车(25)，装有试样夹持器(26)的横向运动台车(6)设置在纵向运动台车(25)上；支架(8)的前端上方分别装有鼓风机(2)、摄像头(5)和红外测温仪(27)。该装置的使用方法是：将试样(4)先后送入低温加热炉(11)和高温加热炉(18)保温，然后将试样(4)风冷至低温加热炉(11)炉温，试样(4)在两个温度区间内反复进行加热和冷却，若全部试样的受测面破损率为50±5％、或测试次数达到设定值时则测试结束。本发明具有自动化程度高、测试结果准确和测试效率高的特点。

Description

耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法

技术领域

本发明属于耐火材料的测试装置，具体涉及一种耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法。

背景技术

耐火材料在使用过程中往往会受到急冷急热的作用，在这种情况下，耐火材料的内部就会产生热应力，当热应力大于耐火材料的内部结合强度时，就会对耐火材料造成损坏，这种损坏的表现形式主要以开裂和剥落为主。热震损坏是决定耐火材料使用寿命的重要因素之一，新型高热震性耐火材料的开发和工程用耐火材料都需要对其热震稳定性进行评价，故热震稳定性是耐火材料的一项重要性能指标。

目前，对耐火材料的热震稳定性进行评价主要有两种方式：一种是水急冷法；另一种是空气急冷法，这两种方法又以水急冷法为主。水急冷法测试的条件是把试样迅速推进1100±10℃并保温15min后的加热炉内，此过程中要求加热炉的温度降低不超过50℃，且在5min内能够恢复到1100℃，试样在此条件下保持20min。届时从加热炉内取出试样，将其热端快速浸入到5～35℃流动的水中，浸入的深度要保证在50±5mm，距离水槽底部不小于20mm，在急冷过程中要保证流动水的温升小于10℃。试样在水槽中急冷3min取出，在空气中放置不少于5min。观察试样表面，当试样受测面破损率小于45％时，重复急热急冷的步骤，直至试样的受热面的面积破损率达到50±5％，记录急冷急热循环的次数，作为评价耐火材料热震稳定性的指标。

上述的热震试验条件过分苛刻，并且不能真实的反映耐火材料实际使用时的抗热震情况，对材料的真实性能不能完全准确的反映，不能为改进材料性能提供准确的信息。例如硅砖，用上述方法无法评价其热震性，硅砖从常温快速进入高温炉后立即爆裂损坏，但实际使用证明，硅砖在850℃～1600℃具有极好的热震性，上述方法无法识别各种材料在何种温度区间可能具有好的热震性。

另外，上述检测所用的设备都是人工控制进行的，存在以下缺点：

一是炉门开启时，炉内温度向外辐射，人工操作环境差；

二是人工控制急热、急冷和空气中放置的时间，由于循环次数多，操作人员容易疲劳，每个时间段都易造成时间控制不准，忘时、延时的情况时有发生，直接影响结果的准确性；

三是由于试验是简单重复循环试验，试验的时间长；

四是人工对试样试验面的破损率进行判别，误差较大。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种自动化程度高、测试效率高和测试结果准确的耐火材料高温抗热震性的测试装置及其测试方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在支架的后半部并排安装有低温加热炉和高温加热炉，在支架的前半部设有两条纵向滑轨，两条纵向滑轨上装有纵向运动台车，纵向运动台车上设有两条横向滑轨，两条横向滑轨上装有横向运动台车，横向运动台车上安装有试样夹持器；在试样夹持器的上方，分别设置有鼓风机、摄像头和红外测温仪，鼓风机、摄像头和红外测温仪)通过各自的安装架分别固定在横向运动台车上。

低温加热炉内装有低温炉发热体和低温炉热电偶，低温炉发热体与低温炉电源装置连接，低温加热炉的低温炉炉门两侧分别装有低温炉炉门气缸，两个低温炉炉门气缸的固定端分别铰接在低温炉炉门下方的支架上，两个低温炉炉门气缸的伸缩端分别与低温炉炉门两侧铰接。

高温加热炉内装有高温炉发热体和高温炉热电偶，高温炉发热体与高温炉电源装置连接，高温加热炉的高温炉炉门两侧分别装有高温炉炉门气缸，两个高温炉炉门气缸的固定端分别铰接在高温炉炉门下方的支架上，两个高温炉炉门气缸的伸缩端分别与高温炉炉门两侧铰接。

纵向运动气缸固定端铰接在支架的前端，纵向运动气缸的伸缩端与纵向运动台车铰接；横向运动气缸固定端铰接在纵向运动台车的一侧，横向运动气缸的伸缩端与横向运动台车铰接。

试样夹持器的一端铰接在横向运动台车上的靠近支架后半部的一侧，试样夹持器的另一端与夹持器气缸的伸缩端铰接，夹持器气缸的固定端铰接在横向运动台车上的靠近支架前半部的一侧。

气源通过气管与电磁阀阀块的阀口A连接，电磁阀阀块的阀口C、D分别通过气管与纵向运动气缸的两气孔连接，电磁阀阀块的阀口E、F分别通过气管与夹持器气缸的两气孔连接，电磁阀阀块的阀口G通过气管与两个低温炉炉门气缸的进气孔并联连接，电磁阀阀块的阀口H通过气管与两个低温炉炉门气缸的排气孔并联连接，电磁阀阀块的阀口I通过气管与两个高温炉炉门气缸的进气孔并联连接，电磁阀阀块的阀口J通过气管与两个高温炉炉门气缸的排气孔并联连接，电磁阀阀块的阀口K、L分别通过气管与横向运动气缸的两个气孔连接，电磁阀阀块的阀口M与大气相通；计算机通过电缆与电磁阀阀块的控制端B连接。

计算机通过控制器与电源控制开关连接，电源控制开关与摄像头连接，摄像头的信号线与计算机连接；低温炉热电偶和高温炉热电偶分别与计算机内的温度采集板连接，低温炉电源装置和高温炉电源装置分别与计算机内的电源程序控制板连接，红外测温仪与计算机内的温度采集板连接，计算机与显示屏电连接，计算机内装有测试控制软件。

上述技术方案中：气源的压力为0.1～1MPa；低温加热炉的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；高温加热炉的的温速率为0.5～10℃/min，试验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；低温炉发热体和高温炉发热体为碳化硅棒、二硅化钼棒、铬酸镧棒、耐高温金属丝、耐高温金属带中的一种；试样夹持器的外形尺寸与低温炉炉门和高温炉炉门相同；试样夹持器设置有3～5个试样的夹持位，相邻的夹持位间设有厚度为10～20mm的隔热材料，其余为轻质材料填充。

上述技术方案中：测试控制软件的主流程是：

S-1、程序初始化；

S-2、参数设定：低温加热炉的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样在低温加热炉的保温时间为20分钟；

高温加热炉的升温速率为0.5～10℃/min，试验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样在高温加热炉的保温时间为20分钟；

S-3、检查S-2设定的参数正确否？若正确，则进行下一步；否则，返回S-2；

S-4、待测试样安装到试样夹持器后，打开气源、控制器和电源控制开关；

S-5、摄像头采集每块试样受测面的原始图像，计算其面积，存储；

S-6、开启电磁阀阀块的阀口E，同时开启电磁阀阀块的阀口H；

S-7、开启电磁阀阀块的阀口C；

S-8、开始试验？若开始，则执行S-9；否则，返回S-1；

S-9、低温加热炉和高温加热炉按照S-2设定的升温速率升温至设定的试验温度，保温；

S-10、开启电磁阀阀块的阀口D；

S-11、开启电磁阀阀块的阀口G，同时开启电磁阀阀块的阀口L；

S-12、开启电磁阀阀块的阀口J，开启电磁阀阀块的阀口C；

S-13、到设定的保温时间，执行S-14；

S-14、开启电磁阀阀块的阀口D；

S-15、开启电磁阀阀块的阀口I，开启电磁阀阀块的阀口F；

S-16、开启鼓风机，红外测温仪测量试样的受测面表面温度；冷却至低温加热炉的试验温度，关闭鼓风机；

S-17、摄像头采集每块试样受测面的图像，计算其面积，与摄像头采集的每块试样受测面的原始图像进行比较；

S-18、若全部试样的受测面破损率小于45％时，执行S-19；若全部试样的受测面破损率为50±5％时，或全部试样的受测面破损率虽小于55％但试验次数达到设定次数时，执行S-20；

S-19、开启电磁阀阀块的阀口K，重复S-6至S-18；

S-20、记录全部试样受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉和高温加热炉的电源，关闭气源、控制器和电源控制开关。

耐火材料高温抗热震性的测试装置的使用方法是：

第一步、在计算机中进行参数设定：低温加热炉的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样在低温加热炉的保温时间为20分钟；

高温加热炉的升温速率为0.5～10℃/min，试验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样在高温加热炉的保温时间为20分钟；

第二步、将试样安装在试样夹持器内，试样的材质为耐火材料；

第三步、打开气源、控制器和电源控制开关；低温炉摄像头采集每块试样受测面的原始图像，计算其面积，存储；

第四步、开启电磁阀阀块的阀口E，使试样夹持器逆时针旋转90°，试样的受测面朝向低温加热炉炉口；

第五步、开启电磁阀阀块的阀口H，开启电磁阀阀块的阀口C，纵向运动台车纵向运行，将试样夹持器内的试样送入低温加热炉；

第六步、试样在低温加热炉设定温度下保温20min，开启电磁阀阀块的阀口D，试样夹持器的试样退回原来位置；开启电磁阀阀块的阀口G，关闭低温加热炉炉门；

第七步、开启电磁阀阀块的阀口L，横向运动台车将试样运行至高温加热炉炉门外；

第八步、开启电磁阀阀块的阀口J，高温加热炉炉门下降；

第九步、开启电磁阀阀块的阀口C，纵向运动台车将试样送入高温加热炉内，试样在高温加热炉的试验温度下的保温20min；

第十步、开启电磁阀阀块的阀口D，纵向运动台车将试样退出高温加热炉，开启电磁阀阀块的阀口I，关闭高温加热炉炉门；

第十一步、开启电磁阀阀块的阀口F，试样夹持器顺时针翻转90°；高温炉红外测温仪测量试样的温度，鼓风冷却试样至低温加热炉的设定温度，摄像头采集每块试样受测面的图像，与采集的每块试样受测面的原始图像的面积比对，计算其面积破损率，存储；

第十二步、若全部试样的受测面面积破损率小于45％时，则重复第四步～第十一步；若全部试样的受测面破损率为50±5％时、或全部试样的受测面破损率小于55％但试验次数达到设定次数时，进行第十三步；

第十三步、记录全部试样受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉和高温加热炉的电源，关闭气源、控制器和电源控制开关。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下特点：

1、采用两种温度的加热炉，能够模拟材料的实际使用情况，从而甄别不同材料在不同温度区间的最佳的抗热震性能，满足各种无机非金属材料的热震性测试要求，为材料改进抗热震提供准确的依据。

2、由计算机扫描比对试样受测面原始状态图像和鼓风冷却后温度降至低温炉设定温度时试样受测面的状态图像，由计算机做出判断，提高了试验结果的准确性。

3、由于使用计算机控制试样在高、低温加热炉内的加热时间、鼓风冷却时间、时间控制精确，保证了结果的准确性，测试效率高；由于使用计算机控制，试验条件得到严格控制，使同批次试样的试验有了可比性。

4、由于采用气动设备，尤其是采用气缸及其计算机控制，重复循环试验不需人工现场操作，改善了人工条件，提高了自动化程度。

5、对于非常规试验，可根据要求调整试验温度，保温时间，对于热震性较差的试样可以使用压缩空气或鼓风机进行吹风冷却试验，或是在空气中自然冷却。

因此，本发明具有自动化程度高、测试结果准确和测试效率高的特点。

附图说明

图1是本发明的一种结构俯视示意图；

图2是图1所示结构的左视示意图；

图3是图1所示结构的一种电路示意图；

图4是图1所示结构的一种气动控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制：

实施例1

一种耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法。该装置如图1所示，在支架8的后半部(假定图1的下方为前方，上方为后方)，并排安装有低温加热炉11和高温加热炉18，在支架8的前半部设有两条纵向滑轨7，两条纵向滑轨7上装有纵向运动台车25，纵向运动台车25上设有两条横向滑轨23，两条横向滑轨23上装有横向运动台车6，横向运动台车6上安装有试样夹持器26；在试样夹持器26的上方，分别设置有鼓风机2、摄像头5和红外测温仪27，鼓风机2、摄像头5和红外测温仪27通过各自的安装架分别固定在横向运动台车6上。

如图1所示，低温加热炉11内装有低温炉发热体12和低温炉热电偶13，低温炉发热体12与低温炉电源装置14连接，低温加热炉11的低温炉炉门10两侧分别装有低温炉炉门气缸9，两个低温炉炉门气缸9的固定端分别铰接在低温炉炉门10下方的支架8上，两个低温炉炉门气缸9的伸缩端分别与低温炉炉门10的两侧铰接。

如图1所示，高温加热炉18内装有高温炉发热体17和高温炉热电偶16，高温炉发热体17与高温炉电源装置15连接，高温加热炉18的高温炉炉门20两侧分别装有高温炉炉门气缸19，两个高温炉炉门气缸19的固定端分别铰接在高温炉炉门20下方的支架8上，两个高温炉炉门气缸19的伸缩端分别与高温炉炉门20的两侧铰接。

纵向运动气缸24固定端铰接在支架8的前端，纵向运动气缸24的伸缩端与纵向运动台车25铰接；横向运动气缸3固定端铰接在纵向运动台车25的一侧，横向运动气缸3的伸缩端与横向运动台车6铰接。

如图2所示，试样夹持器26的一端铰接在横向运动台车6上的靠近支架8后半部的一侧，试样夹持器26的另一端与夹持器气缸1的伸缩端铰接，夹持器气缸1的固定端铰接在横向运动台车6上的靠近支架8前半部的一侧。

如图4所示，气源21通过气管与电磁阀阀块22的阀口A连接，电磁阀阀块22的阀口C、D分别通过气管与纵向运动气缸24的两气孔连接，电磁阀阀块22的阀口E、F分别通过气管与夹持器气缸1的两气孔连接，电磁阀阀块22的阀口G通过气管与两个低温炉炉门气缸9的进气孔并联连接，电磁阀阀块22的阀口H通过气管与两个低温炉炉门气缸9的排气孔并联连接，电磁阀阀块22的阀口I通过气管与两个高温炉炉门气缸19的进气孔并联连接，电磁阀阀块22的阀口J通过气管与两个高温炉炉门气缸19的排气孔并联连接，电磁阀阀块22的阀口K、L分别通过气管与横向运动气缸3的两个气孔连接，电磁阀阀块22的阀口M与大气相通；计算机28通过电缆与电磁阀阀块22的控制端B连接。

如图3所示，计算机28通过控制器31与电源控制开关30连接，电源控制开关30与摄像头5连接，摄像头5的信号线与计算机28连接；低温炉热电偶13和高温炉热电偶16分别与计算机28内的温度采集板连接，低温炉电源装置14和高温炉电源装置15分别与计算机28内的电源程序控制板连接，红外测温仪27分别与计算机28的温度采集板连接，计算机28与显示屏29电连接，计算机28内装有测试控制软件。

在本实施例中：气源21的压力为0.1～0.5MPa；低温加热炉11的升温速率为0.5～5℃/min，试验温度为800～1000℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；高温加热炉的18的升温速率为0.5～1℃/min，试验温度为1350～1500℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；低温炉发热体12为碳化硅棒，高温炉发热体17为二硅化钼棒；试样夹持器26的外形尺寸与低温炉炉门10和高温炉炉门20相同；试样夹持器26设置有3个试样4的夹持位，相邻的夹持位间设有厚度为10～20mm的隔热材料，其余为轻质材料填充。

本实施例的技术方案中：测试控制软件的主流程是：

S-1、程序初始化；

S-2、参数设定：低温加热炉11的升温速率为0.5～5℃/min，试验温度为800～1000℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在低温加热炉11的保温时间为20分钟；

高温加热炉18的升温速率为0.5～1℃/min，试验温度为1350～1500℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在高温加热炉18的保温时间为20分钟；

S-3、检查S-2设定的参数正确否？若正确，则进行下一步；否则，返回S-2；

S-4、将试样4安装到试样夹持器26后，打开气源21、控制器31和电源控制开关30；

S-5、低温加热炉11的摄像头5采集每块试样4受测面的原始图像，计算其面积，存储；

S-6、开启电磁阀阀块22的阀口E，同时开启电磁阀阀块的阀口H；

S-7、开启电磁阀阀块22的阀口C；

S-8、开始试验？若开始，则执行S-9；否则，返回S-1；

S-9、低温加热炉11和高温加热炉18按照S-2设定的升温速率升温至设定的试验温度，保温；

S-10、开启电磁阀阀块22的阀口D；

S-11、开启电磁阀阀块22的阀口G，同时开启电磁阀阀块22的阀口L；

S-12、开启电磁阀阀块22的阀口J，开启电磁阀阀块22的阀口C；

S-13、到设定的保温时间，执行S-14；

S-14、开启电磁阀阀块22的阀口D；

S-15、开启电磁阀阀块22的阀口I，开启电磁阀阀块22的阀口F；

S-16、开启鼓风机2，红外测温仪27测量试样4的受测面表面温度；冷却至低温加热炉11的试验温度，关闭鼓风机2；

S-17、摄像头5采集每块试样4受测面的图像，计算其面积，与摄像头5采集的每块试样4受测面的原始图像进行比较；

S-18、若全部试样4的受测面破损率小于45％时，执行S-19；若全部试样4的受测面破损率为50±5％时，或全部试样4的受测面破损率虽小于55％但试验次数达到设定次数时，执行S-20；

S-19、开启电磁阀阀块22的阀口K，重复S-6至S-18；

S-20、记录全部试样4受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉11和高温加热炉18的电源，关闭气源21、控制器31和电源控制开关30。

耐火材料高温抗热震性的测试装置的使用方法是：

第一步、在计算机中进行参数设定：低温加热炉11的升温速率为0.5～5℃/min，试验温度为800～1000℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在低温加热炉11的保温时间为20分钟；

高温加热炉18的升温速率为0.5～1℃/min，试验温度为1350～1500℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在高温加热炉18的保温时间为20分钟；

第二步、将试样4安装在试样夹持器26内，试样4的材质为耐火材料；

第三步、打开气源21、控制器31和电源控制开关30；摄像头5采集每块试样4受测面的原始图像，计算其面积，存储；

第四步、开启电磁阀阀块22的阀口E，使试样夹持器26逆时针旋转90°，试样4的受测面朝向低温加热炉11炉口；

第五步、开启电磁阀阀块22的阀口H，开启电磁阀阀块22的阀口C，纵向运动台车25纵向运行，将试样夹持器26内的试样4送入低温加热炉11；

第六步、试样4在低温加热炉11设定温度下保温20min，开启电磁阀阀块22的阀口D试样夹持器26的试样4退回原来位置；开启电磁阀阀块的阀口G，关闭低温加热炉11炉门；

第七步、开启电磁阀阀块22的阀口L，横向运动台车6将试样4运行至高温加热炉炉门20外；

第八步、开启电磁阀阀块22的阀口J，高温加热炉炉门20下降；

第九步、开启电磁阀阀块22的阀口C，纵向运动台车25将试样4送入高温加热炉18内，试样4在高温加热炉18的试验温度下的保温20min；

第十步、开启电磁阀阀块22的阀口D，纵向运动台车25将试样4退出高温加热炉18，开启电磁阀阀块22的阀口I，关闭高温加热炉炉门20；

第十一步、开启电磁阀阀块的阀口F，试样夹持器26顺时针翻转90°；红外测温仪27测量试样4的温度，鼓风冷却试样4至低温加热炉11的设定温度，摄像头5采集每块试样4受测面的图像，与采集的每块试样4受测面的原始图像的面积比对，计算其面积破损率，存储；

第十二步、若全部试样4的受测面面积破损率小于45％时，则重复第四步～第十一步；若全部试样的受测面破损率为50±5％时、或全部试样的受测面破损率小于55％但试验次数达到设定次数时，进行第十三步；

第十三步、记录全部试样4受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉11和高温加热炉18的电源，关闭气源21、控制器31和电源控制开关30。

实施例2

一种耐火材料高温抗热震性的测试装置及其使用方法。本实施例的装置结构同实施例1；该装置的使用方法除下述情形外，其余亦同实施例1。

本实施例中：气源21的压力为0.5～1MPa；低温加热炉11的升温速率为5～15℃/min，试验温度为1000～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；高温加热炉的18的升温速率为1～10℃/min，验温度为1500～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；低温炉发热体12为二硅化钼棒、铬酸镧棒、耐高温金属丝、耐高温金属带中的一种，高温炉发热体17为铬酸镧棒、耐高温金属丝、耐高温金属带中的一种；试样夹持器26设置有4～5个试样4的夹持位，相邻的夹持位间设有厚度为10～20mm的隔热材料，其余为轻质材料填充。

本实施例中的软件主流程的参数设定：低温加热炉11的升温速率为5～15℃/min，试验温度为1000～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在低温加热炉11的保温时间为20分钟。

高温加热炉18的升温速率为1～10℃/min，试验温度为1500～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在高温加热炉18的保温时间为20分钟。

本实施例的耐火材料高温抗热震性的测试装置的使用方法是：

第一步、在计算机中进行参数设定：低温加热炉11的升温速率为5～15℃/min，试验温度为1000～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在低温加热炉11的保温时间为20分钟；

高温加热炉18的升温速率为1～10℃/min，试验温度为1500～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样4在高温加热炉18的保温时间为20分钟。

本具体实施方式与现有技术相比，具有以下特点：

1、采用两种温度的加热炉，能够模拟材料的实际使用情况，从而甄别不同材料在不同温度区间的最佳的抗热震性能，满足各种无机非金属材料的热震性测试要求，为材料改进抗热震提供准确的依据。

2、由计算机扫描比对试样受测面原始状态图像和鼓风冷却后温度降至低温炉设定温度时试样受测面的状态图像，由计算机做出判断，提高了试验结果的准确性。

3、由于使用计算机控制试样在高、低温加热炉内的加热时间、鼓风冷却时间、时间控制精确，保证了结果的准确性，测试效率高；由于使用计算机控制，试验条件得到严格控制，使同批次试样的试验有了可比性。

4、由于采用气动设备，尤其是采用气缸及其计算机控制，重复循环试验不需人工现场操作，改善了人工条件，提高了自动化程度。

5、对于非常规试验，可根据要求调整试验温度，保温时间，对于热震性较差的试样可以使用压缩空气或鼓风机进行吹风冷却试验，或是在空气中自然冷却。

因此，本具体实施方式具有自动化程度高、测试结果准确和测试效率高的特点。

Claims (7)

1.一种耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于：在支架(8)的后半部并排安装有低温加热炉(11)和高温加热炉(18)，在支架(8)的前半部设有两条纵向滑轨(7)，两条纵向滑轨(7)上装有纵向运动台车(25)，纵向运动台车(25)上设有两条横向滑轨(23)，两条横向滑轨(23)上装有横向运动台车(6)，横向运动台车(6)上安装有试样夹持器(26)；在试样夹持器(26)的上方，分别设置有鼓风机(2)、摄像头(5)和红外测温仪(27)，鼓风机(2)、摄像头(5)和红外测温仪(27)通过各自的安装架分别固定在横向运动台车(6)上；

低温加热炉(11)内装有低温炉发热体(12)和低温炉热电偶(13)，低温炉发热体(12)与低温炉电源装置(14)连接，低温加热炉(11)的低温炉炉门(10)两侧分别装有低温炉炉门气缸(9)，两个低温炉炉门气缸(9)的固定端分别铰接在低温炉炉门(10)下方的支架(8)上，两个低温炉炉门气缸(9)的伸缩端分别与低温炉炉门(10)的两侧铰接；

高温加热炉(18)内装有高温炉发热体(17)和高温炉热电偶(16)，高温炉发热体(17)与高温炉电源装置(15)连接，高温加热炉(18)的高温炉炉门(20)两侧分别装有高温炉炉门气缸(19)，两个高温炉炉门气缸(19)的固定端分别铰接在高温炉炉门(20)下方的支架(8)上，两个高温炉炉门气缸(19)的伸缩端分别与高温炉炉门(20)的两侧铰接；

纵向运动气缸(24)固定端铰接在支架(8)的前端，纵向运动气缸(24)的伸缩端与纵向运动台车(25)铰接；横向运动气缸(3)固定端铰接在纵向运动台车(25)的一侧，横向运动气缸(3)的伸缩端与横向运动台车(6)铰接；

试样夹持器(26)的一端铰接在横向运动台车(6)上的靠近支架(8)后半部的一侧，试样夹持器(26)的另一端与夹持器气缸(1)的伸缩端铰接，夹持器气缸(1)的固定端铰接在横向运动台车(6)上的靠近支架(8)前半部的一侧；

气源(21)通过气管与电磁阀阀块(22)的阀口A连接，电磁阀阀块(22)的阀口C、D分别通过气管与纵向运动气缸(24)的两气孔连接，电磁阀阀块(22)的阀口E、F分别通过气管与夹持器气缸(1)的两气孔连接，电磁阀阀块(22)的阀口G通过气管与两个低温炉炉门气缸(9)的进气孔并联连接，电磁阀阀块(22)的阀口H通过气管与两个低温炉炉门气缸(9)的排气孔并联连接，电磁阀阀块(22)的阀口I通过气管与两个高温炉炉门气缸(19)的进气孔并联连接，电磁阀阀块(22)的阀口J通过气管与两个高温炉炉门气缸(19)的排气孔并联连接，电磁阀阀块(22)的阀口K、L分别通过气管与横向运动气缸(3)的两个气孔连接，电磁阀阀块(22)的阀口M与大气相通；计算机(28)通过电缆与电磁阀阀块(22)的控制端B连接； 

计算机(28)通过控制器(31)与电源控制开关(30)连接，电源控制开关(30)与摄像头(5)连接，摄像头(5)的信号线与计算机(28)连接；低温炉热电偶(13)和高温炉热电偶(16)分别与计算机(28)内的温度采集板连接，低温炉电源装置(14)和高温炉电源装置(15)分别与计算机(28)内的电源程序控制板连接，红外测温仪(27)与计算机(28)内的温度采集板连接，计算机(28)与显示屏(29)电连接，计算机(28)内装有测试控制软件。 

2.根据权利要求1所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于所述的气源(21)的压力为0.1～1MPa。

3.据权利要求1所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于所述的低温加热炉(11)的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；高温加热炉的(18)的温速率为0.5～10℃/min，验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束。

4.根据权利要求1所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于所述的低温炉发热体(12)和高温炉发热体(17)为碳化硅棒、二硅化钼棒、铬酸镧棒、耐高温金属丝、耐高温金属带中的一种。

5.根据权利要求1所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于所述的试样夹持器(26)的外形尺寸与低温炉炉门(10)和高温炉炉门(20)相同；试样夹持器(26)设置有3～5个试样(4)的夹持位，相邻的夹持位间设有厚度为10～20mm的隔热材料，其余为轻质材料填充。

6.根据权利要求1所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置，其特征在于所述的测试控制软件的主流程是：

S-1、程序初始化；

S-2、参数设定：低温加热炉(11)的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样(4)在低温加热炉(11)的保温时间为20分钟；

高温加热炉(18)的升温速率为0.5～10℃/min，试验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样(4)在高温加热炉(18)的保温时间为20分钟；

S-3、检查S-2设定的参数正确否？若正确，则进行下一步；否则，返回S-2；

S-4、待测试样(4)安装到试样夹持器(26)后，打开气源(21)、控制器(31)和电源控制开关(30)；

S-5、摄像头(5)采集每块试样(4)受测面的原始图像，计算其面积，存储；

S-6、开启电磁阀阀块(22)的阀口E，同时开启电磁阀阀块的阀口H； 

S-7、开启电磁阀阀块(22)的阀口C；

S-8、开始试验？若开始，则执行S-9；否则，返回S-1；

S-9、低温加热炉(11)和高温加热炉(18)按照S-2设定的升温速率升温至设定的试验温度，保温；

S-10、开启电磁阀阀块(22)的阀口D；

S-11、开启电磁阀阀块(22)的阀口G，同时开启电磁阀阀块(22)的阀口L；

S-12、开启电磁阀阀块(22)的阀口J，开启电磁阀阀块(22)的阀口C；

S-13、到设定的保温时间，执行S-14；

S-14、开启电磁阀阀块(22)的阀口D；

S-15、开启电磁阀阀块(22)的阀口I，开启电磁阀阀块(22)的阀口F；

S-16、开启鼓风机(2)，红外测温仪(27)测量试样(4)的受测面表面温度；冷却至低温加热炉(11)的试验温度，关闭鼓风机(2)；

S-17、摄像头(5)采集每块试样(4)受测面的图像，计算其面积，与每块试样(4)受测面的原始图像进行比较；

S-18、若全部试样(4)的受测面破损率小于45％时，执行S-19；若全部试样(4)的受测面破损率为50±5％时，或全部试样(4)的受测面破损率虽小于55％但试验次数达到设定次数时，执行S-20；

S-19、开启电磁阀阀块(22)的阀口K，重复S-6至S-18；

S-20、记录全部试样(4)受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉(11)和高温加热炉(18)的电源，关闭气源(21)、控制器(31)和电源控制开关(30)。

7.如权利要求1～6项所述的耐火材料高温抗热震性的测试装置的使用方法，其特征在于对试样(4)进行高温抗热震性的测试步骤如下：

第一步、在计算机中进行参数设定：低温加热炉(11)的升温速率为0.5～15℃/min，试验温度为800～1300℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样(4)在低温加热炉(11)内的保温时间为20分钟；

高温加热炉(18)的升温速率为0.5～10℃/min，试验温度为1350～1700℃，加热至试验温度后恒温至试验结束；试样(4)在高温加热炉(18)内的保温时间为20分钟；

第二步、将试样(4)安装在试样夹持器(26)内； 

第三步、打开气源(21)、控制器(31)和电源控制开关(30)；摄像头(5)采集每块试样(4)受测面的原始图像，计算其面积，存储；

第四步、开启电磁阀阀块(22)的阀口E，使试样夹持器(26)逆时针旋转90°，试样(4)的受测面朝向低温加热炉(11)炉口；

第五步、开启电磁阀阀块(22)的阀口H，开启电磁阀阀块(22)的阀口C，纵向运动台车(25)纵向运行，将试样夹持器(26)内的试样(4)送入低温加热炉(11)；

第六步、试样(4)在低温加热炉(11)设定温度下保温20min，开启电磁阀阀块(22)的阀口D试样夹持器(26)的试样(4)退回原来位置；开启电磁阀阀块的阀口G，关闭低温加热炉(11)炉门；

第七步、开启电磁阀阀块(22)的阀口L，横向运动台车(6)将试样(4)运行至高温加热炉炉门(20)外；

第八步、开启电磁阀阀块(22)的阀口J，高温加热炉炉门(20)下降；

第九步、开启电磁阀阀块(22)的阀口C，纵向运动台车(25)将试样(4)送入高温加热炉(18)内，试样(4)在高温加热炉(18)的试验温度下的保温20min；

第十步、开启电磁阀阀块(22)的阀口D，纵向运动台车(31)将试样(4)退出高温加热炉(18)，开启电磁阀阀块(22)的阀口I，关闭高温加热炉炉门(20)；

第十一步、开启电磁阀阀块的阀口F，试样夹持器(26)顺时针翻转90°；红外测温仪(27)测量试样(4)的温度，鼓风冷却试样(4)至低温加热炉(11)的设定温度，摄像头(5)采集每块试样(4)受测面的图像，与采集的每块试样(4)受测面的原始图像的面积比对，计算其面积破损率，存储；

第十二步、若全部试样(4)的受测面面积破损率小于45％时，则重复第四步～第十一步；若全部试样的受测面破损率为50±5％时、或全部试样的受测面破损率小于55％但试验次数达到设定次数时，进行第十三步；

第十三步、记录全部试样(4)受测面的面积破损率小于55％的总试验次数，保存试验结果；停止试验，关闭低温加热炉(11)和高温加热炉(18)的电源，关闭气源(21)、控制器(31)和电源控制开关(30)。 

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