CN107860228B - 一种耐火材料导热检测试验炉及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐火材料导热检测试验炉以及利用该试验炉检测耐火材料导热性能的方法。所述耐火材料导热检测试验炉，包括检测试验炉本体，所述检测试验炉本体内部开设有检测试验腔体，检测试验腔体包括中间部位设置的加热腔体以及在加热腔体两端设置的检测腔体，加热腔体和检测腔体之间相互连通；在加热腔体的上部设置有与加热腔体相连通的呈矩阵排列的多个加热槽，在加热槽内设置有深入加热腔内部的加热棒体；在检测试验炉本体的外侧两端均设置有与检测腔体位置相对应的红外线测温仪。利用本发明的测试炉检测耐火材料导热性能的方法简单，数据重复性好，极大地提高了非均质耐火材料检测准确性，测试结果能够准确的反应耐火材料的导热性能。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种耐火材料导热检测试验炉及利用该检测试验炉检测耐火材料导热性能的方法。
背景技术
耐火材料作为工业窑炉中常用的窑衬材料，是不可缺少的结构材料和功能材料之一，它的设计和配置、施工和应用，以及相关的工艺和设备条件一起，共同对工业窑炉的寿命、产能、能耗产生影响，以及机组表面散热损失起决定性作用。
耐火材料的导热能力与其化学矿物组成、组织结构及温度有密切的关系。材料的化学组分越复杂，杂质含量越多，热导率降低的越明显，同时耐火材料内部气孔的存在，也使热导率降低。对于一些各项异性显著、热膨胀系数相差加大的多相复合耐火材料，由于存在大的内应力，沿着晶界会出现微裂纹，使热流受到阻碍，材料的热导率有明显的降低。
目前现有的耐火材料导热系数测试方法通常采用的是GB/T5990-2006《耐火材料导热系数试验方法》中介绍的十字热线法和平行热线法。十字热线法适用于测量温度不大于1250℃、导热系数小于1.5W/(m·K)的轻质耐火材料，平行热线法适用于测量温度不大于1250℃、导热系数小于25W/(m·K)的重质耐火材料。这两种检测方法可以检测耐火材料不烧砖和预制件，但不能测量非均质材料和含有纤维的材料。
但是对于非均质的复合型的耐火材料(例如复合砖)，由于其成分为非均质，目前其导热性能测试还没有相关的国家标准，为了测试非均质复合砖的导热性能，目前行业中通常采用在复合砖测试试样(220*198mm)的后端面15mm与100mm处与砖的中心线交叉点刻两个V字型槽，把热线丝埋进槽内以同种材质的试样磨成粉覆盖其上，然后将测试试样摆在炉膛处后端面与炉门平齐，上下左右用保温棉填充密实，进行测试。该测试方法存在测试试样制备繁琐、操作复杂、测试结果不准确等缺点。所以根据现代化市场的需要，设计一种直观表征耐火材料在工业窑炉使用情况、并且适用于非均质体系的耐火材料的检测试验炉体结构，并且其最高试验温度可达1650℃，就显得非常的必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐火材料导热检测试验炉及利用该检测试验炉检测耐火材料导热性能的方法。该试验炉不但有效的提高了非均质体系的耐火材料和复合型耐火砖的导热检测效率，同时还提高了复合型耐火砖的检测精度，有效的帮助工作人员绘制相关复合耐火砖的导热温度曲线。而且该测试方法测试过程简单，可操作性强，最高试验温度可达1650℃，提高了复合型耐火材料的检测精度。
本发明采用的技术方案为：
一种耐火材料导热检测试验炉，包括检测试验炉本体，所述检测试验炉本体主要由耐火砖体砌筑而成，检测试验炉本体的底部设置有平台底座；所述检测试验炉本体的内部开设有检测试验腔体，所述检测试验腔体包括中间部位设置的加热腔体以及在加热腔体两端设置的检测腔体，加热腔体和检测腔体之间相互连通；在加热腔体的上部设置有与加热腔体相连通的呈矩阵排列的多个加热槽，在加热槽内设置有深入加热腔体内部的加热棒体；所述检测试验炉本体的外侧两端均设置有与检测腔体位置相对应的红外线测温仪。
根据上述的一种耐火材料导热检测试验炉，在检测腔体与加热腔体的连接处设置有耐火型框架挡板。
根据上述的一种耐火材料导热检测试验炉，所述加热棒体为硅钼棒。
利用上述耐火材料导热检测试验炉检测耐火材料导热性能的方法，包括以下步骤：
(1)将待测耐火材料制成尺寸大小相同的试块，将试块的上下表面磨平，然后将试块水平放置进行平行叠加，组成一组试样，以同样方法组成两组试样；
(2)将两组试样分别水平放置在耐火材料导热检测试验炉加热腔体两端的检测腔体中，放置时试样的一端与检测腔体的开口平齐，然后将试样除两端以外的四个面与检测腔体之间的缝隙均用保温棉填充密实；
(3)打开耐火材料导热检测试验炉的电源控制开关，利用加热腔体内部设置的加热棒体对加热腔体进行加热，将加热腔体升温至检测需要的目标温度，然后进行保温4h-5h；
(4)保温过程结束时，用红外线测温仪检测与检测腔体的开口平齐的试样一端的温度，得到试样检测温，根据试样检测温度来判断耐火材料的导热性能。
根据上述的方法，优选地，所述耐火材料为耐火砖；更优选地，所述耐火材料为水泥回转窑用耐火砖。
根据上述的方法，优选地，所述试块为长方体试块或正方体试块。
根据上述的方法，优选地，所述长方体试块的尺寸为长×宽×高为(200±20)mm×(200±5)mm×(75±10)mm。
根据上述的方法，优选地，所述一组试样由3-4块试块组成。
根据上述的方法，优选地，步骤(3)中所述升温的过程为：以(4-6)℃/min的升温速率将加热腔体由室温升温至1000℃，然后以(2-4)℃/min的升温速率将加热腔体的温度继续升温至目标温度。
根据上述的方法，加热升温过程中可以每隔20秒用红外线测温仪检测与检测腔体的开口平齐的试样一端的温度，直至保温过程结束，然后根据测得的试样温度和时间，可以绘制耐火材料的导热温度曲线。
根据上述方法，所述耐火材料优选为耐火砖时，步骤(4)中当试样检测温度<250℃时，该耐火砖能作为水泥回转窑用耐火砖应用于水泥回转窑(当试样检测温度<250℃时，说明该耐火砖具有良好的节能保温作用，能应用于水泥回转窑；而且，该导热性能的水泥回转窑用耐火砖在符合使用要求的条件下，能减少回转窑筒体热量散失，起到节能的作用)。
根据上述方法，所述耐火材料优选为耐火砖时，步骤(4)中当试样检测温度为250℃～350℃时，该耐火砖能作为水泥回转窑用耐火砖应用于水泥回转窑(当试样检测温度为250℃～350℃时，说明该水泥回转窑用耐火砖导热性能较好，能应用于水泥回转窑，但是在使用过程中水泥回转窑筒体会有一定的热量散失)。
根据上述方法，所述耐火材料优选为水泥回转窑用耐火砖时，步骤(4)中当试样检测温度>350℃，说明该水泥回转窑用耐火砖导热性能优良，在使用过程中水泥回转窑筒体不仅的热量损失大，而且会出现红窑情况，进而导致水泥回转窑筒体变形，存在停窑的风险。
本发明的积极有益效果：
(1)本发明的耐火材料导热检测试验炉，既可用于检测均质化耐火材料的导热性能，也可以用于检测非均质体系的耐火材料，有效的提高了非均质体系的耐火材料和复合型耐火砖的导热性能检测效率，可以方便快捷的帮助工作人员绘制相关复合耐火砖的导热温度曲线。
(2)本发明检测耐火材料导热性能的方法测试过程简单，可操作性强，数据重复性好，最高试验温度(目标温度)可达1650℃，极大地提高了复合型耐火材料的检测精度和准确性，测试结果能够真实、准确的反应耐火材料的导热性能，为高温窑炉合理选择耐火材料提供依据，保证窑炉生产安全，延长其使用寿命；而且，本发明方法试样制备简单，简便可行，有效克服了现有非均质体系耐火材料测试方法试样制备过程繁琐、测试结果存在较大误差的问题。
附图说明
图1为本发明耐火材料导热检测试验炉的整体结构示意图；
图2为本发明耐火材料导热检测试验炉的上部设置的加热槽的结构示意图；
图3为本发明耐火材料导热检测试验炉的加热腔体的侧视结构示意图。
图中；1为检测试验炉本体；2为平台底座；3为检测试验腔体；4为加热腔体；5为检测腔体；6为加热槽；7为加热棒体；8为红外线测温仪；9为耐火型框架挡板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1～3所示，一种耐火材料导热检测试验炉，包括检测试验炉本体1，该检测试验炉本体主要由耐火砖体砌筑而成，在检测试验炉本体的底部设置有平台底座2；在该检测试验炉本体的内部开设有检测试验腔体3，该检测试验腔体3主要包括中间部位设置的加热腔体4以及在加热腔体两端设置的检测腔体5组成，加热腔体和检测腔体之间相互连通；在加热腔体的上部设置有与加热腔体相连通的且呈矩阵排列的多个加热槽6，在加热槽6内设置有深入加热腔体内部的加热棒体7；在检测试验炉本体的外侧两端均设置有与检测腔体位置相对应的红外线测温仪8。
其中，在检测腔体与加热腔体的连接处还设置有耐火型框架挡板9。所述的加热棒采用硅钼棒。
实施例2：
一种利用耐火材料导热检测试验炉检测水泥回转窑用硅莫复合砖导热性能的方法，包括以下步骤：
(1)将待测水泥回转窑用耐火砖制成尺寸大小相同的长方体试块，所述长方体试块的尺寸为长×宽×高为220mm×198mm×75mm，将长方体试块的上下表面磨平，然后将长方体试块水平放置进行平行叠加，组成一组试样，每组试样由3块长方体试块组成；以同样方法组成两组试样；
(2)将两组试样分别水平放置在耐火材料导热检测试验炉加热腔体两端的检测腔体中，放置时试样的一端与检测腔体的开口平齐，然后将试样除两端以外的四个面与检测腔体之间的缝隙均用保温棉填充密实；
(3)打开耐火材料导热检测试验炉的电源控制开关，利用加热腔体内部设置的加热棒体对加热腔体进行加热，将加热腔体升温至1400℃，然后保温4h，其中，所述升温的过程为：以4℃/min的升温速率将加热腔体由室温升温至1000℃，然后以2℃/min的升温速率将加热腔体的温度继续升温至目标温度1400℃；
(4)保温过程结束时，用红外线测温仪检测与检测腔体的开口平齐的试样一端的温度，得到试样检测温为180℃，由于试样检测温度<350℃，说明该硅莫复合砖能应用于水泥回转窑，而且该硅莫复合砖用于水泥回转窑时热量散失少，节能效果显著。
实施例3：
一种利用耐火材料导热检测试验炉检测水泥回转窑用镁铝尖晶石耐火砖导热性能的方法，包括以下步骤：
(1)将待测水泥回转窑用耐火砖制成尺寸大小相同的长方体试块，所述长方体试块的尺寸为长×宽×高为220mm×198mm×65mm，将长方体试块的上下表面磨平，然后将长方体试块水平放置进行平行叠加，组成一组试样，每组试样由4块长方体试块组成；以同样方法组成两组试样；
(2)将两组试样分别水平放置在耐火材料导热检测试验炉加热腔体两端的检测腔体中，放置时试样的一端与检测腔体的开口平齐，然后将试样除两端以外的四个面与检测腔体之间的缝隙均用保温棉填充密实；
(3)打开耐火材料导热检测试验炉的电源控制开关，利用加热腔体内部设置的加热棒体对加热腔体进行加热，将加热腔体升温至1400℃，然后保温4h，其中，所述升温的过程为：以5℃/min的升温速率将加热腔体由室温升温至1000℃，然后以4℃/min的升温速率将加热腔体的温度继续升温至目标温度1400℃；
(4)保温过程结束时，用红外线测温仪检测与检测腔体的开口平齐的试样一端的温度，得到试样检测温为287℃，由于试样检测温度<350℃，说明该镁铝尖晶石耐火砖能应用于水泥回转窑，而且镁铝尖晶石耐火砖用于水泥回转窑时热量散失少，节能效果显著。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (8)
1.一种利用耐火材料导热检测试验炉检测耐火材料导热性能的方法，其特征在于：所述耐火材料导热检测试验炉，包括检测试验炉本体，所述检测试验炉本体由耐火砖体砌筑而成，检测试验炉本体的底部设置有平台底座；所述检测试验炉本体的内部开设有检测试验腔体，所述检测试验腔体包括中间部位设置的加热腔体以及在加热腔体两端设置的检测腔体，加热腔体和检测腔体之间相互连通；在加热腔体的上部设置有与加热腔体相连通的呈矩阵排列的多个加热槽，在加热槽内设置有深入加热腔体内部的加热棒体；所述检测试验炉本体的外侧两端均设置有与检测腔体位置相对应的红外线测温仪，所述检测腔体与加热腔体的连接处设置有耐火型框架挡板；
所述检测耐火材料导热性能的方法包括以下步骤：
(1)将待测耐火材料制成尺寸大小相同的试块，将试块的上下表面磨平，然后将试块水平放置进行平行叠加，组成一组试样，以同样方法组成两组试样；
(2)将两组试样分别水平放置在耐火材料导热检测试验炉加热腔体两端的检测腔体中，放置时试样的一端与检测腔体的开口平齐，然后将试样除两端以外的四个面与检测腔体之间的缝隙均用保温棉填充密实；
(3)打开耐火材料导热检测试验炉的电源控制开关，利用加热腔体内部设置的加热棒体对加热腔体进行加热，将加热腔体升温至检测需要的目标温度，然后进行保温4h-5h；
(4)保温过程结束时，用红外线测温仪检测与检测腔体的开口平齐的试样一端的温度，得到试样检测温，根据试样检测温度来判断耐火材料的导热性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加热棒体为硅钼棒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述耐火材料为耐火砖。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述耐火砖为水泥回转窑用耐火砖。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(4)中当试样检测温度≤350℃时，该耐火砖作为水泥回转窑用耐火砖应用于水泥回转窑。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述试块为长方体试块或正方体试块。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述长方体试块的尺寸为长×宽×高为(200±20)mm×(200±5)mm×(75±10)mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述升温的过程为：以(4-6)℃/min的升温速率将加热腔体由室温升温至1000℃，然后以(2-4)℃/min的升温速率将加热腔体的温度继续升温至目标温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100000 Courtyard 1, Anningzhuang East Road, Qinghe, Haidian District, Beijing Applicant after: Beijing Jinyu Tongda refractory Technology Co.,Ltd. Applicant after: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIAL DETECTION CENTER CO.,LTD. Address before: 100000 Courtyard 1, Anningzhuang East Road, Qinghe, Haidian District, Beijing Applicant before: TONGDA REFRACTORY TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Applicant before: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIAL DETECTION CENTER CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230918 Address after: 100000 Courtyard 1, Anningzhuang East Road, Qinghe, Haidian District, Beijing Applicant after: Beijing Jinyu Tongda refractory Technology Co.,Ltd. Applicant after: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 100000 Courtyard 1, Anningzhuang East Road, Qinghe, Haidian District, Beijing Applicant before: Beijing Jinyu Tongda refractory Technology Co.,Ltd. Applicant before: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY MATERIAL DETECTION CENTER CO.,LTD. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 451200 No. 163, Zijing Road, Gongyi City, Zhengzhou City, Henan Province Patentee after: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: Beijing Jinyu Tongda refractory Technology Co.,Ltd. Address before: 100000 Courtyard 1, Anningzhuang East Road, Qinghe, Haidian District, Beijing Patentee before: Beijing Jinyu Tongda refractory Technology Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: GONGYI TONGDA ZHONGYUAN REFRACTORY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |