CN113189138B - 耐火保温材料的性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐火保温材料的性能测试方法，包括以下步骤：将耐火保温材料切割成所需样品，恒温箱中烘干，将样品放置于上开口的电炉上，电炉上设置或不设置保温隔板上，样品周围由相同高度的保温材料围裹，电热炉加热至所需温度，间隔一定时间记录样品冷面温度。当冷面温度稳定时，继续读取冷面温度为最终材料表面温度，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性。本发明对样品大小及厚度无严格要求，对于小尺寸样品及形状不规则的耐火砖只需将样品放置于隔板上面，相应的调整隔板的开口大小即可。本发明测试完毕，就可快速更换样品或温度，可以对大批量不同厂家样品进行快速性能评判，测定结果准确，重现性好、精度高。

Description

耐火保温材料的性能测试方法

技术领域

本发明涉及材料性能测试方法，具体涉及一种耐火保温材料的性能测试方法。

背景技术

水泥厂烧成系统的表面散热损失会造成能量损失，采用科学的保温与隔热措施，可以降低热耗，有效提升水泥生产的热量利用效率。目前水泥厂烧成系统的隔热材料一般为硅酸钙板，但是硅酸钙板高温时导热系数较高，且高温状态下保温层容易粉化引起使用寿命缩短，因此对低导热率、耐高温的隔热材料的需求与日剧增。目前市场上的各种新型隔热材料主要有：高温纤维、微孔材料、纳米材料、气凝胶以及太空涂料等。

目前硅酸钙板或纳米保温材料一般为形状规整的材料，质地较软，实验室人员采用锯子等工具就可以手工完成切割，而耐火砖其形状一般为侧边为梯形的立方体结构，两个底边大小不同，质地比较坚硬，必须借助专业的切割工具才能完成。现有测试保温材料性能时，需要将材料切割为规定形状，针对质地比较坚硬的材料的切割不便。

导热系数是衡量保温材料绝热性能的重要参数，保温材料的导热系数越小越好，现有保温材料的测试根据测试温度和材料自身导热系数大小，采用不同的标准和测量仪器测试导热系数，热线法适合耐火砖等导热系数较大的材料，如硅莫红砖或镁铝尖晶石砖导热系数为2.6w/m·K；而防护热板法的仪器最高测试温度为600℃，而水泥设备中耐火保温材料的高温温度会到800℃～950℃；对纳米保温材料一般采用流量平板法，该方法要求样品尺寸大小为直径为

厚度为20～30mm，材料过小则不能检测，材料过大或过厚必须切割成规定尺寸，需要不断调整水流量的大小，使冷热面温差电势尽量小或趋于零。该设备实验时需要有水箱，由于测试人员的原因，以及室内外或者一天中存在气温温差或区域温差的不同，该测试方法并未将水流动的温度变化进行修正，导致采用该标准的同样型号的仪器，在不同检测机构，对同一样品给出不同的测试结果(尤其是样品分别在冬季和夏季测试时)，测量结果相差较大，水泥厂所用纳米保温涂料目前对其保温性测试无对应标准。因此，现有的检测方法都对样品的大小、形状、表面光滑度和强度有严格的要求，测试步骤复杂，只能对材料在常温下的导热系数进行检测，高温尤其是超过800℃时，材料的导热系数无法准确检测，测试周期长，重复性差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种耐火保温材料的性能测试方法，解决现有测试方法样品要求高、测试过程复杂、测试周期长、重复性差的问题。

技术方案：本发明所述的耐火保温材料的性能测试方法，包括以下步骤：

(1)将耐火保温材料切割成所需样品，恒温箱烘干；

(2)将样品置于电热炉，样品小于电热炉口时在电热炉口放置保温隔板，样品底面与电热炉接触，顶面为测试面，其余侧面四周围裹保温材料，样品测试面上绘制网格线点；

(3)电热炉加热到预设温度，每隔一段时间记录样品表面的网格线上的温度值，并计算样品网格线上温度的平均值为样品表面的平均温度，当平均温度趋于稳定时，每隔一段时间继续记录，当平均温度前后变化小于1℃时，读取的平均温度为最终样品表面温度，同时记录实验室温，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性；

(4)将步骤(1)制得的另外的样品置于恒温高温炉内，升温至设定温度后恒温保持一段时间后降至室温，将样品取出，观察是否有变形，根据变形情况判定样品的高温稳定性。

为了保温性好、易切割能支撑样品，所述步骤(2)中保温隔板为氧化铝或莫来石纤维板，中间开孔，开孔小于电热炉炉口。

防止炉内热量通过隔板向环境中散失，所述步骤(2)中保温材料为导热系数小于0.04w/(m·K)的保温材料。

为了与中心温度相差较小，保证测试准确性，所述步骤(2)中以样品中心为点，绘制网格线点，网格线区域为正方形20～40×20～40mm或长方形区域15～20×80～100mm。

所述步骤(3)中电热炉加热到预设温度，每隔1h-1.5h记录样品表面的网格线上的温度值，当平均温度趋于稳定时，每隔5min～10min继续记录。

使试样不受炉内炉丝和边壁的热辐射，减少因热辐射引起的变形，所述步骤(4)中恒温高温炉内设置有陶瓷垫片，使样品离炉壁及底边至少20mm。

为了准确反映样品的热稳定性能，所述步骤(4)中恒温高温炉内升温速率100℃/h～150℃/h，恒温8～20h。

有益效果：本发明通过测定材料的外表面温度来评估其保温性能，可以对多种耐火保温材料的高温隔热和热稳定性能进行快速、简单和准确的评估，对样品大小及厚度无严格要求，对于小尺寸样品及形状不规则的耐火砖只需将样品放置于隔板上面，相应的调整隔板的开口大小即可。本发明测试完毕，就可快速更换样品或温度，可以对大批量不同厂家样品进行快速性能评判，测定结果准确，重现性好、精度高。

附图说明

图1为带保温隔板的耐火保温材料放置形式结构示意图；

图2为保温隔板结构示意图；

图3为耐火保温材料结构示意图；

图4为放置在保温隔板上的耐火保温材料的结构示意图；

图5为耐火保温材料围裹结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

本发明中各个组成的结构和装配如图1-5所示，下述实施例中的保温隔板为氧化铝或莫来石纤维板，中间开孔，开孔小于电热炉炉口，包裹样品的保温材料为导热系数小于0.04w/(m·K)的保温材料。

实施例1

将水泥厂所用耐火保温材料4切割成长宽尺寸为170×170mm的样品，恒温箱中烘干。将样品放置于电热炉上，电热炉炉口2尺寸为150×150mm，电炉上不设置保温隔板，样品周围由导热系数为0.025w/(m·K)相同高度的保温材料3围裹，保温材料3围裹至电热炉外沿1，以样品中心为点，绘制网格线点，该网格线区域为40×40mm，电热炉加热至400℃，初始时间隔1h记录样品表面的网格线上的温度值，并计算样品网格线上交点的温度的平均值为样品表面的平均温度。当平均温度趋于稳定时，每间隔10min继续记录，当平均温度前后变化小于1℃时，读取的平均温度为最终样品表面温度，同时记录实验室温，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性。

将切割的其他样品放置于恒温高温炉内，恒温高温炉内设置有陶瓷垫片，使样品离炉壁及底边30mm。恒温高温炉内升温速率100℃/h，设定温度为400℃，恒温20h，10h降至室温。将样品降至室温，取出后观察有无明显变形和弯曲，判断其高温热稳定性。

实施例2

将厂家所用长宽尺寸为100×100mm的耐火保温材料4切割成样品，恒温箱中烘干。将样品放置于电热炉上，电热炉炉口2尺寸为150×150mm，电炉上设置保温隔板，保温隔板为氧化铝纤维板。样品、保温隔板和炉口的竖直和水平中心线重合。样品周围由导热系数为0.03w/(m·K)相同高度保温材料3围裹，保温材料3围裹至电热炉外沿1。以样品中心为点，绘制网格线点，该网格线区域为25×25mm。电热炉加热至850℃，初始时间隔1h记录样品表面的网格线上交点的温度值，并计算样品网格线上温度的平均值为样品表面的平均温度。后期当平均温度趋于稳定时，每间隔15min继续记录，当平均温度前后变化小于0.8℃时，读取的平均温度为最终样品表面温度，同时记录实验室温，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性。

由于室温不同会影响样品

将切割的其他样品放置于恒温高温炉内，恒温高温炉内设置有陶瓷垫片，使样品离炉壁及底边30mm，恒温高温炉内升温速率120℃/h，设定温度为900℃，恒温16h，9h降至室温，将样品降至室温，取出后观察有无明显变形和弯曲，判断其高温热稳定性。

实施例3

将水泥厂送来的硅莫红耐火砖样品放置于电热炉上，电热炉炉口2尺寸为150×150mm，电炉上设置保温隔板，保温隔板为氧化铝纤维板。耐火砖、保温隔板和炉口的竖直和水平中心线重合。样品周围由导热系数为0.025w/(m·K)相同高度保温材料3围裹，保温材料3围裹至电热炉外沿1。以样品中心为点，绘制网格线点，该网格线区域20×100mm。电热炉加热至1200℃，初始时间隔1h记录样品表面的网格线上交点的温度值，并计算样品网格线上温度的平均值为样品表面的平均温度。后期当平均温度趋于稳定时，每间隔10min继续记录，当平均温度前后变化小于0.5℃时，读取的平均温度为最终样品表面温度，同时记录实验室温，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性。

将切割的其他样品放置于恒温高温炉内，恒温高温炉内设置有陶瓷垫片，使样品离炉壁及底边30mm。恒温高温炉内升温速率150℃/h，设定温度为1200℃，恒温16h，8h降至室温。将样品降至室温，取出后观察有无明显变形和弯曲，判断其高温热稳定性。

由于样品做实验时，样品会往周围环境传热，为了比较纳米材料在相同温度环境的材料隔热保温性，可以根据测得的最终样品表面温度和记录的实验室室温进行换算得到样品在环境温度为25℃时样品表面温度，计算公式如下：

T(样品表面温度，25℃)＝T(样品表面温度，实验室温)+0.75×(T_实验室温-25)℃。

式中：T(样品表面温度，25℃)—环境温度为25℃，样品表面温度℃；

T(样品表面温度，实验室温)—实验温度时，样品表面温度℃；T_实验室温＝实验时环境室温℃。

Claims (1)

1.一种耐火保温材料的性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将耐火保温材料切割成所需样品，恒温箱烘干；

（2）将样品置于电热炉，样品小于电热炉口时在电热炉口放置保温隔板，保温隔板为氧化铝或莫来石纤维板，中间开孔，开孔小于电热炉炉口，样品底面与电热炉接触，顶面为测试面，其余侧面四周围裹保温材料，以样品中心为点，样品测试面上绘制网格线点，网格线区域为正方形20~40×20~40mm或长方形区域15~20×80~100mm，所述保温材料为导热系数小于0.04w/(m·K)的保温材料；

（3）电热炉加热到预设温度，每隔1h-1.5h记录样品表面的网格线上的温度值，并计算样品网格线上温度的平均值为样品表面的平均温度，当平均温度趋于稳定时，每隔5min~10min继续记录，当平均温度前后变化小于1℃时，读取的平均温度为最终样品表面温度，同时记录实验室温，根据最终样品表面温度的高低判定样品的隔热保温性；

（4）将步骤（1）制得的另外的样品置于恒温高温炉内，恒温高温炉内设置有陶瓷垫片，使样品离炉壁及底边至少20mm，升温至设定温度后恒温保持一段时间后降至室温，将样品取出，观察是否有变形，根据变形情况判定样品的高温稳定性，恒温高温炉内升温速率100℃/h~150℃/h，恒温8~20h。

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