CN114910411A - 熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置及方法，属于耐高温材料测试技术领域，解决了现有熔融玻璃液对耐高温材料进行侵蚀实验时，制样过程复杂，且动态旋转时样品会有掉落的风险等技术问题。本发明公开的装置，在加热装置的上表面固定了固定架，进一步固定了固定架中的滑杆，滑杆上的滑块可沿着滑杆上下运动，并可以通过螺母固定在滑杆上的位置；同时，滑块通过连接杆连接搅拌电机，搅拌电机的输出轴垂直朝下并固定连接搅拌棒，搅拌棒又和固定装置连接，固定装置连接有样品，这保证了侵蚀实验进行时样品架不会掉落。

Description

熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置及方法

技术领域

本发明属于耐高温材料测试技术领域，具体涉及一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置及方法。

背景技术

熔制是玻璃生产中的重要工序之一，它是配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、并符合成形要求的玻璃液的过程。玻璃熔制窑炉的选用、所用燃料的种类以及窑炉所用耐高温材料的质量，对于提高玻璃产品的产量和质量、节约燃料、延长窑炉使用寿命、降低玻璃生产成本具有重大意义。不良的耐高温材料，不但限制了池窑作业温度，而且会严重地损坏玻璃的质量，产生结石、条纹、气泡、不必要的着色等缺陷，从而大大地影响池窑的生产率。因此，在产线建设前，模拟熔融玻璃液对耐高温材料的冲击及侵蚀，这是选择耐高温材料是否适合玻璃生产的重要依据。

目前现有的熔融玻璃液对耐高温材料的侵蚀实验主要是将具有一定特殊形状的样品悬挂在搅拌装置上，制样过程复杂，且动态旋转时样品会有掉落的风险。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置及方法，用于解决现有熔融玻璃液对耐高温材料进行侵蚀实验时，制样过程复杂，且动态旋转时样品会有掉落的风险等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，包括加热装置，所述加热装置内的底部设置有装有玻璃液的容器；所述加热装置的上表面固设有固定架，所述固定架的内部设有滑杆；所述滑杆上设有可在滑杆上滑动的滑块；所述滑块的一端连接有连接杆的一端；所述连接杆另一端连接有搅拌电机；所述搅拌电机的输出轴轴向固定连接有搅拌棒的一端；所述搅拌棒的另一端伸入加热装置内并连接有固定装置，所述固定装置连接有样品的一端，所述样品的另一端置于玻璃液中。

进一步地，所述固定装置包括样品架、铂铑合金丝、销子；所述样品架设有样品架中心孔，所述搅拌棒的另一端还设置有通孔，搅拌棒设置有通孔的一端穿过样品架中心孔与样品架连接；所述销子插入搅拌棒的另一端的通孔内，铂铑合金丝将销子固定使得样品架固定在搅拌棒的另一端。

进一步地，所述搅拌棒和样品架的材质为刚玉或铂铑。

进一步地，所述固定装置还包括卡块；所述卡块包括两种类型，一种是卡块的中心设置有卡块孔洞，另外一种是卡块的中心不设置有卡块孔洞；

所述样品架的样品架中心孔的周围对称设置有若干样品孔洞，所述样品的一端穿过样品孔洞；当卡块的中心不设置卡块孔洞时，卡块卡进样品一端的卡槽内将样品垂直固定在样品架上；

当卡块的中心设置有卡块孔洞时，样品的一端穿过卡块孔洞并在卡块孔洞处悬挂固定，实现样品在样品架上的垂直固定。

进一步地，所述卡块的直线长度大于样品孔洞的直径，所述卡块的材料为刚玉或高锆砖。

进一步地，所述加热装置的顶部设有加热装置开孔，所述搅拌棒通过加热装置开孔伸入加热装置内。

进一步地，所述加热装置内的底部还设置有保温砖和防护池，所述防护池位于保温砖上，所述防护池的内部放置装有玻璃液的容器。

进一步地，所述滑块的一端面上设有螺孔。

进一步地，所述搅拌棒与加热装置的上下表面相互垂直设置。

本发明还公开了上述一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置进行静动态侵蚀实验的方法，包括以下步骤：

S1：将装有玻璃碎片或玻璃粉的容器放入防护池内，将耐高温材料制成实验所需形状的样品，并根据样品的形状选择卡块；将搅拌棒插入固定有样品的样品架中心孔中，样品架上移至样品架的底端高于搅拌棒的另一端的通孔，将销子插入搅拌棒的另一端的通孔，将样品架下移至其底端与销子接触，用铂铑合金丝将样品架与销子固定在搅拌棒的另一端；将样品通过卡块垂直固定在样品架上，随后移动滑块带动搅拌棒、样品架及样品，使得样品长度的1/3～1/2插入玻璃碎片或玻璃粉中且不接触容器的底部，随后通过滑块一端面上设置的螺孔，采用螺母固定滑块在滑杆上的位置，从而实现搅拌棒的位置固定；

S2：将加热装置的温度升至设置的实验温度，保温2～3h后，使得容器中的玻璃碎片或玻璃粉完全融化，得到玻璃液(6)；随后降温后，调整样品长度的1/5～1/4浸入玻璃液中；随后再将加热装置的温度升至设置的实验温度，当进行动态侵蚀实验时，打开搅拌电机，带动搅拌棒进行搅拌，使得样品在玻璃液中搅动，进行实验计时；当进行静态侵蚀实验，不打开搅拌电机，进行实验计时；

S3：当实验时间达到设定时间后，移动滑块，使得样品完全离开玻璃液的液面，关闭加热装置，将样品和玻璃液随炉冷却至室温，取下样品，静动态侵蚀实验结束。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，在加热装置的上表面固定了固定架，进一步固定了固定架中的滑杆，滑杆上的滑块可沿着滑杆上下运动，并可以通过螺母固定在滑杆上的位置；同时，滑块通过连接杆连接搅拌电机，搅拌电机的输出轴垂直朝下并固定连接搅拌棒，搅拌棒又和固定装置连接，固定装置连接有样品，这保证了侵蚀实验进行时样品架不会掉落。

进一步地，采用样品架、铂铑合金丝和销子组成固定装置，在搅拌棒底端通过销子、铂铑合金丝及通孔固定连接样品架，保证侵蚀实验进行时样品架不会掉落，同时样品架上通过卡块固定样品，在滑块上下移动时带动样品上下移动，使样品浸入或移出玻璃液。卡块直线距离比样品孔洞大，保证了在动态侵蚀实验时样品不会掉落。

进一步地，加热装置底部放置有一定厚度的保温砖，使放有玻璃液的容器放置在加热装置内空间的中上部，这样可以减短搅拌棒的长度，减轻搅拌棒的重量，提高了搅拌棒使用寿命，节省了原材料降低了实验成本。

进一步地，将防护池放置在保温底座的上表面可以避免实验过程中可能存在的玻璃液漏液使高温炉炉膛污染的情况，提高了实验效率，延长了加热设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置的结构示意图；

图2为卡块的示意图；

图3为没有设置卡块孔洞的固定装置的示意图；

图4为没有设置有卡块孔洞的固定装置的示意图；

其中：1-搅拌棒；2-样品架；3-样品；4-销子；5-卡块；6-玻璃液；7-容器；8-防护池；9-保温砖；10-搅拌电机；11-固定架；12-滑杆；13-滑块；14-固定螺母。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明公开的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，包括加热装置17，加热装置17可以采用高温炉；所述加热装置17的内部设置有保温砖9，使得玻璃液6的容器7处于加热装置17内空间的中上部，缩短搅拌棒1的长度，减小了搅拌棒1的重量，降低了试验成本；保温砖9的上表面设置有防护池8，避免了实验过程中可能存在的玻璃液漏液并污染炉膛的情况，防护池8内放置有玻璃液6的容器7；所述容器7可以选用为坩埚；

所述加热装置17的上表面设置有固设有固定架11，固定架11内设有滑杆12，滑块12上设置有可以沿着滑杆12滑动的滑块13；滑块13在与滑杆12垂直的一端上设有螺孔，可以和固定螺母14配合，将滑块13固定在滑杆12上的某一位置；所述滑块13通过连接杆15与搅拌电机10连接，搅拌电机10的输出轴垂直朝下设置，拌电机10的输出轴固定连接有搅拌棒1的一端，所述搅拌棒1的另一端垂直的伸入加热装置17内并连接有固定装置，所述固定装置连接有样品3的一端，所述样品3的另一端置于玻璃液6中；

如图3和图4所示，所述固定装置包括样品架2、铂铑合金丝23、销子4和卡块5，如图2所示，样品架2设有样品架中心孔21，中心孔21的周围对称设置有样品孔洞22，所述样品3穿过样品孔洞22，防止样品架2失衡；所述搅拌棒1的另一端通过样品架中心孔21与样品架2连接；所述搅拌棒1的另一端还设置有通孔，所述销子4插入搅拌棒1的另一端的通孔内，使样品架2的下表面与销子4的上表面接触，并通过铂铑合金丝23将样品架2和销子4固定在搅拌棒1上，防止样品架2脱落；

如图2所示，根据样品3的不同，可以选择不同的卡块5，当样品3因为实验需求，一端设置有卡槽时，选用不设置有卡块孔洞51的卡块5，卡块5卡进将样品3一端的卡槽内将样品3垂直固定在样品架2上；当样品3因为实验需求，如采用铂金片样品时，一端没有设置卡槽选用设置有卡块孔洞51的卡块5，样品3的一端穿过卡块孔洞51并在卡块孔洞51处悬挂固定，实现样品3在样品架2上的垂直固定；所述卡块5的直线长度大于样品孔洞22的直径，防止实验过程中样品3掉落，所述搅拌棒1和样品架2的材质为刚玉或铂铑，所述卡块5的材料为刚玉或高锆砖。

本发明的熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验方法，包括以下步骤：

步骤1：将耐高温材料制成实验所需的样品形状，较厚的样品制成一端带有卡槽的长条状，卡槽位置穿过样品孔洞22后，选择无中心孔洞51的卡块5卡在卡槽处，将样品3垂直固定在样品架2上；较小的样品如铂金片则制成薄片形，选择设置有中心孔洞51、尺寸与样品大小匹配的卡块5，薄片形样品穿过卡块5的中心孔洞51悬挂固定在样品架2上；将搅拌棒1插入固定有样品3的样品架中心孔21中，样品架2上移至样品架2的底端高于搅拌棒1的末端的通孔，将销子4插入通孔，样品架2下移至其底端与销子4接触，铂铑合金丝23穿过样品架2上的小孔，将样品架2与销子4固定在搅拌棒1的末端；

将装有玻璃碎片或玻璃粉的坩埚放入防护池8的中心位置内，随后移动滑块13带动搅拌棒1、样品架2及样品3使得样品3长度的1/3～1/2插入玻璃碎片或玻璃粉中且坩埚的底部，随后通过滑块13在与滑杆12垂直的一端上的螺孔，采用螺母固定滑块13在滑杆12上的位置，从而实现搅拌棒1位置的固定；

步骤2：关闭炉门，设置实验程序，开始升温，将高温炉的温度升至设置的实验温度，保温2～3h后，使得坩埚中的玻璃碎片或玻璃粉完全融化，得到玻璃液6；随后降温后，打开炉门，查看是否样品3长度的1/5～1/4浸入玻璃液6中，若不是，则调整滑块13的位置，使得样品3长度的1/5～1/4浸入玻璃液6中；随后再将高温炉的温度升至设置的实验温度，当进行动态侵蚀实验时，打开搅拌电机10，带动搅拌棒1进行搅拌，使得样品3在玻璃液6中搅动，进行实验计时；当进行静态侵蚀实验，不打开搅拌电机10，进行实验计时；

步骤3：实验时间达到设定时间后，移动滑块13，使得样品3完全离开玻璃液6的液面，关闭加热装置17，将样品3和玻璃液6随炉冷却至室温，随后打开炉门，取下样品3，处理后在扫描电镜下测试，对比其侵蚀程度，静动态侵蚀实验结束。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，包括加热装置(17)，所述加热装置(17)内的底部设置有装有玻璃液(6)的容器(7)；所述加热装置(17)的上表面固设有固定架(11)，所述固定架(11)的内部设有滑杆(12)；所述滑杆(12)上设有可在滑杆(12)上滑动的滑块(13)；所述滑块(13)的一端连接有连接杆(15)的一端；所述连接杆(15)另一端连接有搅拌电机(10)；所述搅拌电机(10)的输出轴轴向固定连接有搅拌棒(1)的一端；所述搅拌棒(1)的另一端伸入加热装置(17)内并连接有固定装置，所述固定装置连接有样品(3)的一端，所述样品(3)的另一端置于玻璃液(6)中。

2.根据权利要求1所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述固定装置包括样品架(2)、铂铑合金丝(23)、销子(4)；所述样品架(2)设有样品架中心孔(21)，所述搅拌棒(1)的另一端还设置有通孔，搅拌棒(1)设置有通孔的一端穿过样品架中心孔(21)与样品架(2)连接；所述销子(4)插入搅拌棒(1)的另一端的通孔内，铂铑合金丝(23)将销子(4)固定使得样品架(2)固定在搅拌棒(1)的另一端。

3.根据权利要求2所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述搅拌棒(1)和样品架(2)的材质为刚玉或铂铑。

4.根据权利要求2所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述固定装置还包括卡块(5)；所述卡块(5)包括两种类型，一种是卡块(5)的中心设置有卡块孔洞(51)，另外一种是卡块(5)的中心不设置有卡块孔洞(51)；

所述样品架(2)的样品架中心孔(21)的周围对称设置有若干样品孔洞(22)，所述样品(3)的一端穿过样品孔洞(22)；当卡块(5)的中心不设置卡块孔洞(51)时，卡块(5)卡进样品(3)一端的卡槽内将样品(3)垂直固定在样品架(2)上；

当卡块(5)的中心设置有卡块孔洞(51)时，样品(3)的一端穿过卡块孔洞(51)并在卡块孔洞(51)处悬挂固定，实现样品(3)在样品架(2)上的垂直固定。

5.根据权利要求4所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述卡块(5)的直线长度大于样品孔洞(22)的直径，所述卡块(5)的材料为刚玉或高锆砖。

6.根据权利要求1所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述加热装置(17)的顶部设有加热装置开孔(16)，所述搅拌棒(1)通过加热装置开孔(16)伸入加热装置(17)内。

7.根据权利要求1所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述加热装置(17)内的底部还设置有保温砖(9)和防护池(8)，所述防护池(8)位于保温砖(9)上，所述防护池(8)的内部放置装有玻璃液(6)的容器(7)。

8.根据权利要求1所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述滑块(13)的一端面上设有螺孔。

9.根据权利要求1所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置，其特征在于，所述搅拌棒(1)与加热装置(17)的上下表面相互垂直设置。

10.采用权利要求1～9中任意一项所述的一种熔融玻璃液对耐高温材料的静动态侵蚀实验装置进行静动态侵蚀实验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将装有玻璃碎片或玻璃粉的容器(7)放入防护池(8)内，将耐高温材料制成实验所需形状的样品(3)，并根据样品(3)的形状选择卡块(5)；将搅拌棒(1)插入固定有样品(3)的样品架中心孔(21)中，样品架(2)上移至样品架(2)的底端高于搅拌棒(1)的另一端的通孔，将销子(4)插入搅拌棒(1)的另一端的通孔，将样品架(2)下移至其底端与销子(4)接触，用铂铑合金丝(23)将样品架(2)与销子(4)固定在搅拌棒(1)的另一端；将样品(3)通过卡块(5)垂直固定在样品架(2)上，随后移动滑块(13)带动搅拌棒(1)、样品架(2)及样品(3)，使得样品(3)长度的1/3～1/2插入玻璃碎片或玻璃粉中且不接触容器(7)的底部，随后通过滑块(13)一端面上设置的螺孔，采用螺母固定滑块(13)在滑杆(12)上的位置，从而实现搅拌棒(1)的位置固定；

S2：将加热装置(17)的温度升至设置的实验温度，保温2～3h后，使得容器(7)中的玻璃碎片或玻璃粉完全融化，得到玻璃液(6)；随后降温后，调整样品(3)长度的1/5～1/4浸入玻璃液(6)中；随后再将加热装置(17)的温度升至设置的实验温度，当进行动态侵蚀实验时，打开搅拌电机(10)，带动搅拌棒(1)进行搅拌，使得样品(3)在玻璃液(6)中搅动，进行实验计时；当进行静态侵蚀实验，不打开搅拌电机(10)，进行实验计时；

S3：当实验时间达到设定时间后，移动滑块(13)，使得样品(3)完全离开玻璃液(6)的液面，关闭加热装置(17)，将样品(3)和玻璃液(6)随炉冷却至室温，取下样品(3)，静动态侵蚀实验结束。

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