CN201359583Y - 一种热应力模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种热应力模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置，包括一电炉、若干应力传感器和实验砌体，该电炉是圆柱体结构，其还包括：一底垫，设置于电炉底部；一炉盖，设置于电炉顶部；一加热体，设置在电炉的中央、底垫与炉盖之间；所述应力传感器包括：一多点式环向应力传感器，沿实验砌体半径方向设置；一对径向应力传感器，设置在实验砌体外圆上径向对应的两点上。本实用新型能够在高温条件下对环形耐火砖砌体结构内部的多点同时进行热应力的检测，大大加强了检测热应力的效率，拓展了检测热应力的功能。

Description

一种热应力模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种热应力模拟试验炉，尤其属于一种用于直接检测耐火砖砌体结构内部热应力的模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置。

背景技术

国内外有多种形式的耐火砖模拟试验炉，这些试验炉从供热方式上看，有采用电解热的，也有采用煤气或燃油加热的。使用这些试验炉的目的主要是为研究单体耐火材料抵抗化学侵蚀能力和其他物理性能，现有专利技术中，也有一种模拟试验炉是为了通过模拟高温环境，通过在电炉中安装应力传感器来检验耐火喷补料喷补效果的。各种模拟试验炉由于其目的不同，在结构形式和技术特性上业各不相同。

在钢铁生产设备中，存在大量内衬环形结构耐火砖的工业炉。如：高炉、热风炉、干熄焦、转炉、钢包、RH等。其耐火材料的用量，占钢铁生产消耗耐火材料的75％以上。工业炉内衬的耐火材料，其使用寿命和效果，对钢铁生产的安全、产量、质量和成本都有着很大的影响。

研究表明：耐火材料使用寿命主要取决于两种形式的破损：一种是化学性侵蚀，另一种是热应力性破坏。研究和经验表明：就破坏程度而言，耐火材料结构中热应力性破坏要远远大于化学性侵蚀的破坏作用。但是对于这种存在于耐火砖结构体内部的热应力，到目前为止，学术界只有理论上的研究和成果，缺少实验结果的支撑，其根本原因是缺少实验所必要的专用模拟设备。

所以说，现有技术中尚没有一种热应力模拟试验炉，能够在高温条件下对环形耐火砖砌体结构内部的多点同时进行热应力的检测的技术和设备。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热应力模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置，能够在高温条件下对环形耐火砖砌体结构内部的多点同时进行热应力的检测。

为了达到上述目的，本实用新型的一种热应力模拟试验炉以及使用该试验炉的模拟实验装置，包括一电炉、若干应力传感器和实验砌体，该电炉是圆柱体结构，其还包括：一底垫，设置于电炉底部；一炉盖，设置于电炉顶部；一加热体，设置在电炉的中央、底垫与炉盖之间；所述应力传感器包括：一多点式环向应力传感器，沿实验砌体半径方向多点设置；一对径向应力传感器，设置在实验砌体外圆上径向对应的两点上。

优选地，所述底垫中央设有上凹台；所述炉盖中央设有下凸台，下凸台的肩台周围环向设置若干上压块。

优选地，还包括一滑动层，环向布设在底垫上端面、上凹台的外围；一缓冲层，环向布设在上压块底部。

优选地，所述内部充填材料的加热体，限位于上凹台与下凸台之间。

优选地，所述底垫底部设有框架，电炉壳体的内壁设有一保温层。

优选地，所述炉盖的下边缘压接保温层的上端面。

一种使用热应力模拟试验炉的模拟实验装置，包括一电炉、若干应力传感器和实验砌体，该电炉是圆柱体结构，其还包括：一底垫，设置于电炉底部；一炉盖，设置于电炉顶部；一加热体，设置在电炉的中央、底垫与炉盖之间；所述应力传感器包括：一多点式环向应力传感器，沿实验砌体半径方向多点设置；一对径向应力传感器，设置在实验砌体外圆上径向对应的两点上；一组砌体测温热电偶，设置在实验砌体内，测试实验砌体的温度；一炉内测温热电偶，设置在电炉上部，测试炉内的温度；一综合测试仪，电连接砌体测温热电偶和炉内测温热电偶，接受数据。

优选地，还包括一冷水箱，通过冷却水出水管连通多点式环向应力传感器；一循环水泵，通过冷却水进水管分别连通冷却水箱和多点式环向应力传感器。

优选地，还包括一电源控制柜，通过电源进线连接电炉，为其供电。

优选地，所述综合测试仪电连接一计算机，传输、记录温度数据。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

能够在高温条件下对环形耐火砖砌体结构内部的多点同时进行热应力的检测，大大加强了检测热应力的效率，拓展了检测热应力的功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型的电炉部分的结构图。

图2为本实用新型的电炉部分的截面示意图。

图3为本实用新型的测试原理图。

图4为本实用新型的示意图。

附图标号：

[1]电炉          [2]底垫         [3]炉盖

[4]加热体        [5]上压块       [6]多点式环向应力传感器

[7]上凹台        [8]下凸台       [9]径向应力传感器

[10]滑动层       [11]充填材料    [12]炉内测温热电偶

[13]综合测试仪   [14]电炉外壳    [15]砌体测温热电偶

[16]冷水箱       [17]循环水泵    [18]电源控制柜

[19]电源进线     [20]计算机      [21]保温层

[22]实验砌体     [23]框架        [24]冷却水进水管

[25]冷却水出水管

具体实施方式

下面结合附图1-4来具体介绍一种本实用新型的较佳实施例，使用本实用新型测试三层、三列排列的耐火砖砌体(实验体)在高温下的各点的热应力。

如图1所示，在直径1450mm，高500mm的电炉1的底部设置底垫2，顶部设置炉盖3。底垫2中央设有上凹台7，直径700mm；炉盖3中央设有下凸台8，直径700mm；下凸台8的四周设置若干上压块5，安装时上压块5的上表面与下凸台8的非凸出下表面相贴。上凹台7与下凸台8所对应的中心位置设置内部充填材料11的加热体4。底垫2上端面、上凹台7的外围环向布设滑动层10；在上凹台与下凸台之间的金属炉壳14内表面环向布设保温层21。滑动层10以上保温层21内侧环形排列实验砌体22，但块试验砖高度为65mm，长度为115mm。底垫2底部设有框架23。

如图2、图3所示，在实验砌体22内设置多点式环向应力传感器6，测试在高温情况下，实验砌体22在其内部的A-1、A-2、A-3三点的环向压力(参见图3)，环向应力传感器最大量程为2000kg，精度为1kg。在底垫2与炉盖3之间、环形排列的实验砌体22的外圆对称设置两个径向应力传感器9，测试在高温情况下，实验砌体22在电炉1内部的A-4、A-5两点的径向压力(参见图3)，径向应力传感器最大量程为2500kg，精度为1kg，并将结果传送到综合测试仪13。

如图4所示，在电炉1外壁设置砌体测温热电偶15，在电炉1上部设炉内测温热电偶12，砌体测温热电偶15记录下第一层砖中心B-2、第二层砖中心B-3、第三层砖中心B-4、实验砖与炉壳之间保温层B-5(参见图3)的温度，炉内测温热电偶12记录下炉内B-1的温度，热电偶全部采用K型的，两者与综合测试仪13通过信号线连接，向综合测试仪13发送温度数据，综合测试仪13将得到的数据传递到计算机20，进行温度数据的记录。多点式环向应力传感器6通过冷却水出水管25连通冷水箱16；通过冷却水进水管24依次连通循环水泵17和冷水箱16。电源控制柜18通过电源进线19为电炉1供电。

将实验砌体22以三层、三列的方式排列，环向铺设在保温层21以内与滑动层10以上，通过上压块5将其相对定位。在加热体的作用下，炉内的温度不断升高，实验砌体22也在热胀冷缩的属性下产生膨胀，相互之间形成了环向和径向两个方向上的压力。通过多点式环向应力传感器6的三个测试点A-1、A-2、A-3分别对每一列实验砌体22进行压力测试，通过径向应力传感器9的两个测试点A-4、A-5，测试实验砌体22的径向压力。同时，砌体测温热电偶15记录下此时的第一层砖中心B-2、第二层砖中心B-3、第三层砖中心B-4的温度、实验砖与炉壳之间保温层B-5的温度，炉内测温热电偶12记录下此时的炉内B-1的温度，并全部发送给综合测试仪13后交由计算机20对其进行储存和处理。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种热应力模拟试验炉，包括一电炉(1)、若干应力传感器和实验砌体，其特征在于：

该电炉(1)是圆柱体结构，其还包括：

一底垫(2)，设置于电炉(1)底部；

一炉盖(3)，设置于电炉(1)顶部；

一加热体(4)，设置在电炉(1)的中央、底垫(2)与炉盖(3)之间；

所述应力传感器包括：

一多点式环向应力传感器(6)，沿实验砌体半径方向设置；

一对径向应力传感器(9)，设置在实验砌体外圆上径向对应的两点上。

2.如权利要求1所述的热应力模拟试验炉，其特征在于：所述底垫(2)中央设有上凹台(7)；所述炉盖(3)中央设有下凸台(8)，下凸台(8)的肩台周围环向设置若干上压块(5)。

3.如权利要求2所述的热应力模拟试验炉，其特征在于还包括：

一滑动层，环向布设在底垫(2)上端面、上凹台(7)的外围；

一保温层，环向布设在壳体内表面、上压块(5)的下部。

4.如权利要求3所述的热应力模拟试验炉，其特征在于：所述内部充填材料(11)的加热体(4)，限位于上凹台(7)与下凸台(8)之间。

5.如权利要求4所述的热应力模拟试验炉，其特征在于：所述底垫(2)底部设有框架，底垫(2)以上电炉(1)的壳体内壁设有一保温层。

6.如权利要求5所述的热应力模拟试验炉，其特征在于：所述炉盖(3)的下边缘压接保温层的上端面。

7.一种使用热应力模拟试验炉的模拟实验装置，包括一电炉(1)、若干应力传感器和实验砌体，其特征在于：

该电炉(1)是圆柱体结构，其还包括：

一底垫(2)，设置于电炉(1)底部；

一炉盖(3)，设置于电炉(1)顶部；

一加热体(4)，设置在电炉(1)的中央、底垫(2)与炉盖(3)之间；

所述应力传感器包括：

一多点式环向应力传感器(6)，沿实验砌体半径方向设置；

一对径向应力传感器(9)，设置在实验砌体外圆上径向对应的两点上；

一砌体温度测热电偶，设置在电炉(1)外壁，测试实验砌体和保温层的温度；

一炉内温度测热电偶，设置在电炉(1)上部，测试炉内的温度；

一综合测试仪，连接砌体测温热电偶和炉内测温热电偶，接受数据。

8.如权利要求7所述的使用热应力模拟试验炉的模拟实验装置，其特征在于还包括：

一冷水箱，通过冷却水出水管连通多点式环向应力传感器(6)；

一循环水泵，通过冷却水进水管分别连通冷却水箱和多点式环向应力传感器(6)。

9.如权利要求8所述的使用热应力模拟试验炉的模拟实验装置，其特征在于还包括：

一电源控制柜，通过电源进线连接电炉(1)，为其供电。

10.如权利要求9所述的使用热应力模拟试验炉的模拟实验装置，其特征在于：所述综合测试仪电连接一计算机，传输、记录温度和应力数据。

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