CN204945065U - 一种基于数字图像的耐火度测试仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于数字图像的耐火度测试仪器，包括：管式石墨真空气氛炉；设于所述管式石墨真空气氛炉的炉体内的样品支架；用于对安置于所述样品支架上的耐火材料椎体的弯倒过程进行实时记录的采集系统；用于对所述管式石墨真空气氛炉的温度进行采集与控制、并记录所述采集系统采集到的弯倒情况的控制系统。采用本实用新型，可提供室温至2000℃的温度测试范围内耐火度测试。

Description

一种基于数字图像的耐火度测试仪器

技术领域

本实用新型属于耐火度测试技术，具体地，涉及一种基于数字图像的耐火度测试仪器。

背景技术

耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不融化的性质，决定耐火度高低的最基本因素是材料的化学矿物组成及其分布情况。因此，耐火度无疑是判定耐火材料质量的一个指标。但达到该温度时，材料不再有机械强度和耐侵蚀。因而认为耐火度越高越好是不适宜的。同时，耐火材料在使用中经受高温作用时，通常还伴有荷重和外物的熔剂作用，所以制品的耐火度不能视为制品使用温度的上限，必须综合考虑其它性能，作为合理选用耐火材料的参考。准确的测量耐火度数据成为耐火材料选择的关键性因素。

国际上根据此原理制定了相应的耐火材料耐火度测试方法标准。如《GB/T7322-1997耐火材料耐火度试验方法》标准中就测试仪器及耐火度的读取作了相关描述。其核心之处在于如何在高温下发现锥体顶端弯倒并刚好碰到锥台的表面的时刻锥体所处环境的温度从而准确测定材料的耐火度。

在现有耐火度测试仪器中，最具代表性的仪器有两类。第一类仪器，如专利文献1所公开的测试仪，其是基于标准测温锥为核心的测试技术而研发的，即采用测试锥和标准锥参照、对比的方法确定被测试样的耐火度，试验时将耐火材料的试验锥与已知耐火度的标准测温锥栽在锥台上，在规定的条件下加热并比较试验锥与标准锥的弯倒情况来表示试验锥的耐火度；第二类测试仪，如专利文献2和专利文献3所公开的测试仪，即在试验炉内设置热电偶或其它测温设备为温度传感器，直接测得试验炉内温锥锥台上试验锥弯倒至其尖端接触锥台时的温度值，并通过与实验炉相连接的温度控制系统、成像系统、数据处理与记录系统实现耐火材料耐火度的测试、显示和记录的耐火度测试仪。上述专利公开中有些采用的箱式炉作为加热炉体，炉体均温性差，有些样品台具有转动功能，增加了装置的复杂性；另外高温下试样与发热体的色差不明显，成像分辨率不高。

现有技术：

专利文献1：中国专利公开CN203870045U；

专利文献2：中国专利公开CN203811559U；

专利文献3：中国专利公开CN101393097A。

实用新型内容

鉴于以上存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于数字图像的耐火度测试仪器，可提供室温至2000℃的温度测试范围内耐火度测试。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种基于数字图像的耐火度测试仪器，包括：管式石墨真空气氛炉；设于所述管式石墨真空气氛炉的炉体内的样品支架；用于对安置于所述样品支架上的耐火材料椎体的弯倒过程进行实时记录的采集系统；用于对所述管式石墨真空气氛炉的温度进行采集与控制、并记录所述采集系统采集到的弯倒情况的控制系统。

根据本实用新型，该基于数字图像的耐火度测试仪器的优点在于：（1）在500℃～2000℃范围内可提供均温区长度为30mm～90mm，加热功率为0.8～8kW；（2）可以清晰地拍摄耐火材料温锥随温度的变化情况，从而准确测试出材料的耐火度。

又，在本实用新型中，也可以是，所述管式石墨真空气氛炉以铜电极加热的石墨管作为发热元件。

根据本实用新型，管式石墨真空气氛炉以铜电极加热的石墨管作为发热元件的有益效果是可以达到更高的测试温度。

又，在本实用新型中，也可以是，所述炉体的两端侧分别设有石英玻璃观察窗，所述采集系统包括设于一侧的所述石英玻璃观察窗外的背景准直光源，和设于另一侧的所述石英玻璃观察窗外的工业相机。

根据本实用新型，管式真空气氛加热炉两侧设有石英玻璃观察窗，通过工业相机对耐火材料在背景光源下投影的变化情况进行实时采集。

又，在本实用新型中，也可以是，所述控制系统包括设于所述石墨管的一端内以进行温度采集的热电偶、与所述石墨管的两端通过电极相连的直流电源、以及与所述热电偶和所述直流电源相连以自动控制温度并记录所述弯倒情况的计算机。

根据本实用新型，通过由热电偶、直流电源及计算机构成的控制系统，可以有效地进行温度采集和控制以及实验信息的记录。

又，在本实用新型中，也可以是，所述样品支架包括与一侧的所述石英玻璃观察窗相连的石墨管架、和设于所述石墨管架的梢端处的石墨样品台，所述石墨管架的内径与所述石墨样品台的外径相同。

根据本实用新型，可有效地将样品支架固定于一侧的石英玻璃观察窗。

又，在本实用新型中，也可以是，所述石英玻璃观察窗的中心线与所述管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴。

根据本实用新型，石英玻璃观察窗的中心线与管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴的有益效果是使石墨炉架能够处于炉膛中心位置，避免与炉管壁接触发生短路。

又，在本实用新型中，也可以是，所述工业相机、所述背景准直光源以及所述管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴。

根据本实用新型，工业相机、背景准直光源以及管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴的有益效果是可以获得清晰的样品全景图像，便于图像数据处理。

又，在本实用新型中，也可以是，所述石墨样品台形成为圆弧形，其上表面为长方形，且在所述上表面上设有用于放置所述耐火材料椎体的三角孔座。

根据本实用新型，石墨样品台形成为圆弧形的有益效果是使样品台与石墨管架完全配合，提高样品位置在加热过程中的稳定性。

又，在本实用新型中，也可以是，所述石墨管架的基端形成为螺纹结构，中间为全管径石墨管，梢端为半管径石墨管。

根据本实用新型，石墨管架的上述结构的有益效果是提高石墨加热器电阻，并提高设备均温区长度。

又，在本实用新型中，也可以是，所述石墨管架的全管径石墨管上设有通气孔。

根据本实用新型，石墨管架的全管径石墨管上设有通气孔的有益效果是保证保护气能够均匀的充满炉体内部。

根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本实用新型的上述内容及其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施形态的基于数字图像的耐火度测试仪器的结构示意图；

图2为图1所示的耐火度测试仪器中的大管径高温石墨加热装置的炉管中心位置温度分布曲线图；

图3为图1所示的耐火度测试仪器中的样品支架的结构示意图；

图4为图1所示的耐火度测试仪器中的石墨样品台的带样品示意图；

附图标记：

1.石墨管式真空气氛炉；

2.铜电极加热的石墨管；

3-1左侧石英玻璃观察窗；

3-2右侧石英玻璃观察窗；

4.石英玻璃；

5.样品支架；

6.样品；

7.热电偶；

8.背景准直光源；

9.工业相机；

10.直流电源；

11.计算机；

12.石墨样品台；

13.石墨管架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种基于数字图像的耐火度测试仪器，包括：管式石墨真空气氛炉；设于所述管式石墨真空气氛炉的炉体内的样品支架；用于对安置于所述样品支架上的耐火材料椎体的弯倒过程进行实时记录的采集系统；用于对所述管式石墨真空气氛炉的温度进行采集与控制、并记录所述采集系统采集到的弯倒情况的控制系统。该耐火度测试仪器可提供室温至2000℃的温度测试范围内耐火度测试。

以下结合附图详细说明本实施形态。图1是根据本实用新型一实施形态的基于数字图像的耐火度测试仪器的结构示意图；图2为图1所示的耐火度测试仪器中的大管径高温石墨加热装置的炉管中心位置温度分布曲线图；图3为图1所示的耐火度测试仪器中的样品支架的结构示意图；图4为图1所示的耐火度测试仪器中的石墨样品台的带样品示意图。

在本实施形态中，该耐火度测试仪器包括石墨管式真空气氛炉1、样品支架5、采集系统和控制系统四部分。

具体地，如图1所示，上述石墨管式真空气氛炉1采用铜电极加热的石墨管2作为发热元件（即石墨加热器），炉体两侧设有石英玻璃观察窗3-1和3-2。一侧的石英玻璃观察窗（即图1中的左侧石英玻璃观察窗3-1）的内壁为螺纹结构，与样品支架5连接，另一侧的石英玻璃观察窗（即图1中的右侧石英玻璃观察窗3-2）带有热电偶。且，炉体外壳、端面与石英玻璃观察窗外壳都带有水冷套。

优选地，上述石墨加热器2的内径为60～80mm，长度为250～400mm。

此外，上述样品支架5由石墨管架13和石墨样品台12两部分组成。如图3所示，石墨管架13的基端部形成螺纹结构，与图1中的左侧石英玻璃观察窗3-1连接，石墨管架13的中部为全管径石墨管，石墨管架13的梢端部为半管径石墨管。石墨样品台12形成为圆弧形结构，在石墨样品台12平面上设有三角孔，用于放置耐火材料椎体，例如样品6。石墨样品台12的外径与石墨管架13的内径相同。

优选地，石墨管架13的内径为35～50mm，长度为30～50mm。

上述采集系统包括背景准直光源8和工业相机9，用于对耐火材料椎体弯倒过程的实时记录。所述控制系统包括热电偶7、直流电源10和计算机11，用于温度采集和控制以及实验信息的记录。

上述铜电极加热的石墨管2、背景准直光源8、工业相机9、石墨管架13的中心线同轴。

所述铜电极与直流电源10连接，所述热电偶7、工业相机9、直流电源10分别与计算机11相连，用于控制炉体温度并记录耐火材料椎体弯倒情况。

采用本实用新型的基于数字图像的耐火度测试仪器的优点在于：

（1）在500℃～2000℃范围内可提供均温区长度为30mm～90mm，加热功率为0.8～5kW；

（2）可以清晰地拍摄耐火材料温锥随温度的变化情况，从而准确的测试出材料的耐火度。

以下结合附图通过实施例进一步详细说明本实用新型的基于数字图像的耐火度测试仪器。

如图1所示，本实施例中的耐火度测试仪器可以包括石墨管式真空气氛炉1、样品支架5、背景准直光源8、工业相机9、直流电源10和计算机11。其中，石墨管式真空气氛炉1采用铜电极加热的石墨管2作为发热元件。

在本实施例中，铜电极加热的石墨管2的两端为夹持段，中间为加热段，中间加热段采用螺旋结构设计，该石墨管2的总长度为300mm，中间加热段长度为116mm，螺旋圈数为14.5圈，其内径为60mm，外径为68mm，展开长度为3.1m，螺旋间隔为1mm，单圈螺旋宽度为7mm。

在如图2所示的石墨管式真空气氛炉1的温度测试实验中，当加热功率为800W时，石墨炉温度可达1020℃左右，均温区长度约为60mm；当加热功率为1946W时，石墨炉温度可达1650℃左右，均温区长度约为60mm；当加热功率为4783W时，石墨炉温度可达2004℃左右，均温区长度约为60mm；当加热功率为5000W时，石墨炉温度可达2045℃左右，均温区长度约为60mm；为保证设备寿命，因尽量避免设备满负荷运行，因此限制设备运行总高温度为2000℃

该石墨管式真空气氛炉1的炉体两侧设有石英玻璃观察窗3-1和3-2，在本实施例中，石英玻璃观察窗3-1和3-2的窗口直径为60mm，左侧石英玻璃观察窗3-1的内壁螺纹尺寸为M60，右侧石英玻璃观察窗3-2带有热电偶插口，热电偶插口采用硅橡胶密封圈密封。炉体外壳、端面与石英玻璃观察窗外壳都带有水冷套，外接水冷循环机。

如图3、图4所示，样品支架5包括石墨管架13和石墨样品台12。在本实施例中，石墨管架13的长度为420mm，整管内径为41mm。石墨管架13的基端部螺纹尺寸为M60，与左侧石英玻璃观察窗3-1连接，石墨管架13的中部全管径石墨管段长度为150mm，外径为50mm，石墨管架13的梢端部半管径石墨管长度为150mm，外径为50mm。石墨样品台12的圆弧半径为41mm，宽度为15mm，在石墨样品台12平面上设有三角孔，孔深为5mm，用于放置耐火材料椎体。

如图1所示，铜电极加热的石墨管2、背景准直光源8、工业相机9、石墨管架13中心线同轴。

如图1所示，背景准直光源8和工业相机9，用于对耐火材料椎体弯倒过程的实时记录。如图1所示，控制系统包括热电偶7、直流电源10和计算机11，用于温度采集和控制以及实验信息的记录。

如图1所示，铜电极与直流电源10连接，所述热电偶7、工业相机9、和直流电源10分别与计算机11相连，用于控制炉体温度并拍摄耐火材料椎体弯倒情况。

采用本实用新型的基于数字图像的耐火度测试仪器，可提供室温至2000℃的温度测试范围内耐火度测试。

在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种基于数字图像的耐火度测试仪器，其特征在于，包括：

管式石墨真空气氛炉；

设于所述管式石墨真空气氛炉的炉体内的样品支架；

用于对安置于所述样品支架上的耐火材料椎体的弯倒过程进行实时记录的采集系统；

用于对所述管式石墨真空气氛炉的温度进行采集与控制、并记录所述采集系统采集到的弯倒情况的控制系统。

2.根据权利要求1所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述管式石墨真空气氛炉以铜电极加热的石墨管作为发热元件。

3.根据权利要求2所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述炉体的两端侧分别设有石英玻璃观察窗，所述采集系统包括设于一侧的所述石英玻璃观察窗外的背景准直光源，和设于另一侧的所述石英玻璃观察窗外的工业相机。

4.根据权利要求2所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述控制系统包括设于所述石墨管的一端内以进行温度采集的热电偶、与所述石墨管的两端通过电极相连的直流电源、以及与所述热电偶和所述直流电源相连以自动控制温度并记录所述弯倒情况的计算机。

5.根据权利要求3所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述样品支架包括与一侧的所述石英玻璃观察窗相连的石墨管架、和设于所述石墨管架的梢端处的石墨样品台，所述石墨管架的内径与所述石墨样品台的外径相同。

6.根据权利要求3所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述石英玻璃观察窗的中心线与所述管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴。

7.根据权利要求3所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述工业相机、所述背景准直光源以及所述管式石墨真空气氛炉的炉管中心线同轴。

8.根据权利要求5所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述石墨样品台形成为圆弧形，其上表面为长方形，且在所述上表面上设有用于放置所述耐火材料椎体的三角孔座。

9.根据权利要求5所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述石墨管架的基端形成为螺纹结构，中间为全管径石墨管，梢端为半管径石墨管。

10.根据权利要求9所述的耐火度测试仪器，其特征在于，所述石墨管架的全管径石墨管上设有通气孔。