JP2014035251A - Thermal expansion amount measuring device of refractory body and refractory body test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温下における耐火物の熱膨張量を非接触にて精度良く計測することができる熱膨張量計測装置および耐火物試験装置に関するものである。 The present invention relates to a thermal expansion amount measuring apparatus and a refractory test apparatus that can accurately measure the thermal expansion amount of a refractory at a high temperature without contact.
耐火物の熱膨張を計測する試験方法としては、JIS R 2207：耐火物の熱膨張の試験方法が知られており、JIS R 2207-2では、円筒試験片を用いた接触法による試験方法が規定され、JIS R 2207-3では、棒状試験片を用いた接触法による試験方法が規定されている。 As a test method for measuring the thermal expansion of a refractory, JIS R 2207: The test method for the thermal expansion of a refractory is known. In JIS R 2207-2, a test method based on a contact method using a cylindrical specimen is used. JIS R 2207-3 stipulates a test method using a contact method using a bar-shaped test piece.
上記のJIS試験方法によれば、特定の荷重下で複数の耐火物の熱膨張特性を測定することにより、実炉における拘束下での耐火物挙動を評価するのに用いることができる（JIS R 2207-2 解説5.4 操作の欄参照）とある。 According to the above JIS test method, it can be used to evaluate the behavior of refractories under restraint in an actual furnace by measuring the thermal expansion characteristics of a plurality of refractories under a specific load (JIS R 2207-2 Explanation 5.4 Operation column).
また、上記熱膨張量を自動計測する装置として、非接触式全自動熱間線膨張率測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Further, as a device for automatically measuring the thermal expansion amount, a non-contact type fully automatic hot linear expansion coefficient measuring device has been proposed (for example, see Patent Document 1).
上記全自動熱間線膨張率測定装置は、加熱炉内に試験片（試料）を収納し、その試験片の背後からハロゲンランプ光を照射し、試験片の前側に配置したＣＣＤイメージセンサ内蔵の２台のカメラによって試験片両端の影の位置を直接光として捕え、各温度における試験片の変位を検出し、熱間線膨張率を測定するように構成されている。 The above-described fully automatic hot linear expansion coefficient measuring device contains a test piece (sample) in a heating furnace, irradiates a halogen lamp light from behind the test piece, and has a built-in CCD image sensor disposed on the front side of the test piece. Two cameras capture the positions of shadows at both ends of the test piece as direct light, detect the displacement of the test piece at each temperature, and measure the hot linear expansion coefficient.
しかしながら、試験片から直接的に変位を検出する上記測定方法では、測定対象が不焼成耐火物（製造工程において加熱乾燥後に焼成していない耐火物）のように有機バインダーを含む耐火物の場合、測定の際の加熱時にその有機バインダーが試験片表面に泡状に噴出することがあるため、正確な測定が行えないという不都合があった。 However, in the above measurement method for detecting the displacement directly from the test piece, in the case of a refractory containing an organic binder such as an unfired refractory (refractory that has not been fired after heating and drying in the manufacturing process), Since the organic binder may be ejected in the form of bubbles on the surface of the test piece during heating during measurement, there is a disadvantage that accurate measurement cannot be performed.
図７(ａ)は正常測定時における試験片の画像を示し、同図(ｂ)は試験片の頂部に噴出物が発生した画像を示している。 FIG. 7A shows an image of the test piece at the time of normal measurement, and FIG. 7B shows an image in which ejected matter is generated on the top of the test piece.
試験片の頂部に噴出物が発生すると、その試験片の膨張を光学的に自動計測する方法では、その噴出物を測点として認識し誤った計測が行われてしまう。 When the ejected matter is generated at the top of the test piece, in the method of automatically measuring the expansion of the test piece, the ejected matter is recognized as a measuring point and erroneous measurement is performed.
また、実炉、例えば転炉では耐火物が垂直方向及び円周方向に積み上げられているため、それらの耐火物は拘束下で複雑に熱膨張している。このような環境下で使用される耐火物の熱膨張を計算で求めることは困難であることから、実炉における耐火物の挙動も正確に評価できるような装置が要望されている。 In an actual furnace, for example, a converter, since refractories are stacked in the vertical direction and the circumferential direction, the refractories are thermally expanded in a complicated manner under restraint. Since it is difficult to calculate the thermal expansion of a refractory used in such an environment, an apparatus capable of accurately evaluating the behavior of the refractory in an actual furnace is desired.
本発明は以上のような従来の耐火物の測定方法における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、不焼成耐火物の熱膨張量を正確に測定することができる熱膨張量計測装置を提供することにあり、第二の目的は、実炉における拘束下での耐火物の挙動を正確に評価することができる耐火物試験装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional method for measuring a refractory as described above, and the first object is to provide a thermal expansion capable of accurately measuring the amount of thermal expansion of an unfired refractory. A second object is to provide a refractory test apparatus capable of accurately evaluating the behavior of a refractory under restraint in an actual furnace.
本発明は熱膨張量計測装置と、耐火物試験装置との二つの形態がある。 The present invention has two forms of a thermal expansion measuring device and a refractory test device.
熱膨張量計測装置は、加熱炉内に設置され不焼成耐火物からなる試験片を支持するためのテーブル部と、
上記試験片の上部に被せられるヘッド部と、
上記ヘッド部と上記テーブル部に設定された二つの標点の標点間距離を光学的に計測する計測部とを備えていることを要旨とする。
The thermal expansion amount measuring device is installed in a heating furnace, a table portion for supporting a test piece made of unfired refractory,
A head portion that covers the top of the test piece;
The gist of the invention is that the head unit and the table unit are provided with a measuring unit that optically measures the distance between the two target points set in the table unit.
熱膨張計測装置において、上記試験片の自由膨張を妨げない範囲で上記ヘッド部の重量を上記試験片に載荷することができる。 In the thermal expansion measuring device, the weight of the head portion can be loaded on the test piece as long as free expansion of the test piece is not hindered.
また、上記ヘッド部の重量を載荷することによって上記試験片に発生する圧縮応力は０．０３Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the compressive stress which generate | occur | produces in the said test piece by loading the weight of the said head part is 0.03 N / mm < 2 > or less.
耐火物試験装置は、加熱炉内に設置され耐火物からなる試験片を支持するためのテーブル部と、
上記試験片の上部に被せられるヘッド部と、
上記ヘッド部と上記テーブル部に設定された二つの標点の標点間距離を光学的に計測する計測部とを備え、
上記ヘッド部としての押圧用シャフトと、
上記押圧用シャフトを昇降させるクロスヘッドと、
上記押圧用シャフトと上記クロスヘッドとの間に介設され、上記試験片の膨張、収縮にともなって発生する反力を検出するロードセルと、
上記ロードセルによって検出される反力の値が、上記試験片の自由膨張を妨げない範囲となるように上記クロスヘッドを昇降させるクロスヘッド制御部とを備えていることを要旨とする。
The refractory test apparatus comprises a table unit for supporting a test piece made of a refractory installed in a heating furnace,
A head portion that covers the top of the test piece;
A measurement unit that optically measures the distance between the two target points set in the head unit and the table unit;
A pressing shaft as the head portion;
A crosshead for raising and lowering the pressing shaft;
A load cell that is interposed between the pressing shaft and the crosshead, and detects a reaction force generated as the test piece expands and contracts;
The gist of the invention is that it includes a crosshead controller that raises and lowers the crosshead so that the value of the reaction force detected by the load cell is in a range that does not hinder free expansion of the test piece.
上記耐火物試験装置において、上記クロスヘッド制御部は、上記標点間距離が予め定めた値に達した際に、上記クロスヘッドの昇降動作を停止させて標点間距離を一定にするように構成することができる。 In the refractory test apparatus, when the distance between the mark points reaches a predetermined value, the cross head control unit stops the lifting operation of the cross head so that the distance between the mark points is constant. Can be configured.
また、上記耐火物の自由膨張を妨げない反力の値は、上記試験片の断面積に圧縮応力０．０３Ｎ／ｍｍ２を乗じた値以下とすることが好ましい。 Further, the value of the reaction force that does not hinder the free expansion of the refractory is preferably not more than a value obtained by multiplying the cross-sectional area of the test piece by a compressive stress of 0.03 N / mm 2 .
本発明の熱膨張量計測装置によれば、高温下における不焼成耐火物の熱膨張量を非接触にて精度良く計測することができるという長所を有する。 The thermal expansion amount measuring device of the present invention has an advantage that the thermal expansion amount of the unfired refractory at high temperatures can be accurately measured without contact.
本発明の耐火物試験装置によれば、実炉における拘束下での耐火物の挙動を正確に評価することができる。 According to the refractory test apparatus of the present invention, it is possible to accurately evaluate the behavior of a refractory under restraint in an actual furnace.
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
［１］熱膨張量計測装置の構成
図１において、不焼成耐火物からなる試験片Ｓの熱膨張量を計測する熱膨張量計測装置１は、試験片Ｓを収納するための加熱炉２と、試験片Ｓの頂部に載置される標点用ヘッド（ヘッド部）３と、試験片Ｓを支持するためのテーブル（テーブル部）４とを備えている。
[1] Configuration of Thermal Expansion Measurement Device In FIG. 1, a thermal expansion measurement device 1 for measuring the thermal expansion amount of a test piece S made of unfired refractory includes a heating furnace 2 for storing the test piece S, And a head for head (head portion) 3 placed on the top of the test piece S and a table (table portion) 4 for supporting the test piece S.
上記試験片Ｓは、例えば高さ４０ｍｍ、直径２０ｍｍの円柱形に成形されている。標点用ヘッド３及びテーブル４はカーボン製またはタングステン製であり、それぞれ試験片Ｓの直径よりも大径の円板、円柱状部材で構成されている。 The test piece S is formed into a cylindrical shape having a height of 40 mm and a diameter of 20 mm, for example. The gauge head 3 and the table 4 are made of carbon or tungsten, and are each composed of a disk and columnar member having a diameter larger than the diameter of the test piece S.
上記加熱炉２は、箱状に形成されたステンレス製のケース５から構成されており、試験片Ｓを出し入れするための開閉蓋（図示しない）が備えられ、対向する内側側壁に石英ガラス６が設けられ、その石英ガラス６の内側に断熱材７が貼着されている。 The heating furnace 2 includes a stainless steel case 5 formed in a box shape. The heating furnace 2 includes an opening / closing lid (not shown) for taking in and out the test piece S, and quartz glass 6 is provided on the opposing inner side wall. The heat insulating material 7 is stuck inside the quartz glass 6.
ケース５には水平方向に対をなす窓部が上下に２カ所設けられており、上側の窓部８ａ、８ｂは、試験片Ｓ上面と接触する標点用ヘッド３の下端部と対向し、下側の窓部９ａ、９ｂは、試験片Ｓ下面を支持しているテーブル４の上端部と対向している。 The case 5 is provided with two windows that form a pair in the vertical direction in the horizontal direction, and the upper windows 8a and 8b are opposed to the lower end of the head 3 for the point of contact with the upper surface of the test piece S, The lower windows 9a and 9b face the upper end of the table 4 that supports the lower surface of the test piece S.
なお、上記各窓部８ａ、８ｂ及び９ａ、９ｂは、上記ケース５および上記断熱材７の一部を切り抜き、石英ガラス６のみを露出させることによって形成されている。 The window portions 8a, 8b and 9a, 9b are formed by cutting out a part of the case 5 and the heat insulating material 7 to expose only the quartz glass 6.
上側窓部８ａに向けてＣＣＤイメージセンサを内蔵した第１カメラ１０が配置され、上記窓部８ｂに向けて第１光源１１が配置されている。 A first camera 10 incorporating a CCD image sensor is disposed toward the upper window portion 8a, and a first light source 11 is disposed toward the window portion 8b.
一方、下側窓部９ａに向けて同じくＣＣＤイメージセンサを内蔵した第２カメラ１２が配置され、上記窓部９ｂに向けて第２光源１３が配置されている。 On the other hand, a second camera 12 having a built-in CCD image sensor is disposed toward the lower window portion 9a, and a second light source 13 is disposed toward the window portion 9b.
各光源１１、１３は例えばハロゲンランプからなり、試験片Ｓをその背部から照明し、第１カメラ１０及び第２カメラ１２のＣＣＤイメージセンサ上に標点用ヘッド３の影、テーブル４の影をそれぞれ形成させるようになっている。 Each of the light sources 11 and 13 is composed of, for example, a halogen lamp, illuminates the test piece S from the back thereof, and the shadow of the head 3 for the target and the shadow of the table 4 on the CCD image sensors of the first camera 10 and the second camera 12. Each is formed.
詳しくは、図１(ｂ)のＡ−Ａ矢視図である図１(ａ)において、第２光源１３からの光は、試験片Ｓを支持しているテーブル４の外周縁部を第２測点Ｃとして照らし、その第２測点Ｃを第２カメラ１２で撮影するようになっている。 Specifically, in FIG. 1A, which is a view taken along the line AA in FIG. 1B, the light from the second light source 13 passes through the outer peripheral edge of the table 4 supporting the test piece S to the second. Illuminated as a measurement point C, the second measurement point C is photographed by the second camera 12.
一方、第１光源１１は、図１(ｂ)に示すように、試験片Ｓと接触している標点用ヘッド３の外周縁部（第１測点Ｄ）を照らし、その第１測点Ｄを第１カメラ１０で撮影するようになっている。 On the other hand, as shown in FIG. 1B, the first light source 11 illuminates the outer peripheral edge (first measurement point D) of the gauge head 3 in contact with the test piece S, and the first measurement point. D is photographed by the first camera 10.
上記第１カメラ１０及び第２カメラ１２は、標点用ヘッド３とテーブル４に設定された二つの標点の標点間距離を光学的に計測する計測部として機能する。 The first camera 10 and the second camera 12 function as a measuring unit that optically measures the distance between the two target points set on the target head 3 and the table 4.
なお、図１(ａ)の符号１４、１５は、加熱炉２内に配置された面状の加熱用ヒータである。 Reference numerals 14 and 15 in FIG. 1A are planar heaters disposed in the heating furnace 2.
図２のグラフは、本発明の熱膨張量計測装置を製作するにあたり、試験片Ｓに対して様々なヘッド重量を加えた場合の熱膨張率を計測したグラフであり、横軸は試験片の負荷応力（N/mm2）を示し、縦軸は熱膨張率（％）を示している。 The graph in FIG. 2 is a graph obtained by measuring the thermal expansion coefficient when various head weights are added to the test piece S in manufacturing the thermal expansion amount measuring apparatus of the present invention, and the horizontal axis represents the test piece. The load stress (N / mm 2 ) is shown, and the vertical axis shows the coefficient of thermal expansion (%).
上記熱膨張率を計算によって求めるにあたって試験片Ｓの熱膨張量を計測するが、熱膨張量とは、第１測点Ｄの変位と第２測点Ｃの変位との差を求めることであり、テーブル４に生じる熱膨張分をキャンセルするようにしている。 In obtaining the thermal expansion coefficient by calculation, the amount of thermal expansion of the test piece S is measured. The amount of thermal expansion is to obtain the difference between the displacement at the first measuring point D and the displacement at the second measuring point C. The thermal expansion generated in the table 4 is canceled.
なお、計測を行うにあたり、加熱炉２内の温度が１，２００℃に維持されるよう加熱用ヒータ１４、１５への通電を制御した。また、試験片Ｓとしてマグネシア炭素質耐火れんがを使用した。 In performing the measurement, energization to the heaters 14 and 15 was controlled so that the temperature in the heating furnace 2 was maintained at 1200 ° C. Further, magnesia carbonaceous refractory brick was used as the test piece S.
図２のグラフに示されるように、試験片Ｓの負荷応力が０．０３Ｎ／ｍｍ２（境界線Ｇ参照）に上昇するまでは、熱膨張率はほぼ一定（１．３％前後）で変化しないことが確認された。 As shown in the graph of FIG. 2, until the load stress of the test piece S rises to 0.03 N / mm 2 (see the boundary line G), the coefficient of thermal expansion is almost constant (around 1.3%). It was confirmed not to.
一方、図３のグラフは、負荷応力に対する熱膨張率の計測とは別にマグネシア炭素質耐火れんがの自由膨張特定Ｈを測定したものであり、横軸は温度（℃）、縦軸は熱膨張率（％）を示している。 On the other hand, the graph of FIG. 3 is a measurement of the free expansion specific H of the magnesia carbonaceous refractory brick separately from the measurement of the thermal expansion coefficient with respect to the load stress, the horizontal axis is temperature (° C.), and the vertical axis is the thermal expansion coefficient. (%).
同グラフに示されるように、温度１，２００℃における熱膨張率は約１．３６％であり、図２の測定結果とほぼ同じ値となった。それにより、負荷応力０．０３Ｎ／ｍｍ２以下の範囲で荷重を加えた場合は試験片Ｓの自由膨張を拘束しないことが確認された。 As shown in the graph, the coefficient of thermal expansion at a temperature of 1,200 ° C. was about 1.36%, which was almost the same value as the measurement result of FIG. Thereby, it was confirmed that the free expansion of the test piece S is not restrained when a load is applied in a range of a load stress of 0.03 N / mm 2 or less.
上記自由膨張を拘束しないとは、試験片の自由膨張を妨げない意味である。 Not constraining the free expansion means that the free expansion of the test piece is not hindered.
上記熱膨張量計測装置１によれば、試験片Ｓの頂部に標点用ヘッド３を載置し、その標点用ヘッド３の変位を試験片Ｓの膨張として計測しているため、有機バインダーの噴出による誤測定を解消することができ、不焼成耐火物の熱膨張量を正確に計測することが可能になる。 According to the thermal expansion amount measuring apparatus 1, since the gauge head 3 is placed on the top of the test piece S and the displacement of the gauge head 3 is measured as the expansion of the test piece S, the organic binder This makes it possible to eliminate erroneous measurement due to the ejection of slag and to accurately measure the amount of thermal expansion of the unfired refractory.
［２］耐火物試験装置の構成
図４(ａ)は、本発明に係る耐火物試験装置の要部平面図、同図(ｂ)は耐火物試験装置の構成を示す正面図である。なお、図４において図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
[2] Configuration of Refractory Testing Apparatus FIG. 4A is a plan view of the main part of the refractory testing apparatus according to the present invention, and FIG. 4B is a front view showing the configuration of the refractory testing apparatus. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
図４において、耐火物試験装置２０は、加熱炉２と、この加熱炉２内に進入し試験片Ｓの上面を押圧する押圧用シャフト（ヘッド部）２１と、テーブル（テーブル部）４と、押圧用シャフト２１を介して荷重を加えるクロスヘッド２２と、クロスヘッド２２と押圧用シャフト２１との間に介設され、試験片Ｓの膨張、収縮にともなって発生する反力を検出するロードセル２３とを備えている。 In FIG. 4, the refractory test apparatus 20 includes a heating furnace 2, a pressing shaft (head part) 21 that enters the heating furnace 2 and presses the upper surface of the test piece S, a table (table part) 4, A crosshead 22 that applies a load via the pressing shaft 21 and a load cell 23 that is interposed between the crosshead 22 and the pressing shaft 21 and detects a reaction force generated as the test piece S expands and contracts. And.
押圧用シャフト２１及びテーブル４は、カーボン製またはタングステン製であり、それぞれ試験片Ｓの直径よりも大径の円柱状部材で構成されている。 The pressing shaft 21 and the table 4 are made of carbon or tungsten, and are each composed of a cylindrical member having a diameter larger than the diameter of the test piece S.
図５は図４(ｂ)のＢ−Ｂ矢視側面図である。 FIG. 5 is a side view taken along the line BB in FIG.
図５において、Ｅは第１カメラ１０によって撮影される画像を示し、Ｆは第２カメラ１２によって撮影される画像を示している。 In FIG. 5, E indicates an image captured by the first camera 10, and F indicates an image captured by the second camera 12.
画像Ｅでは押圧用シャフト２１の下端外周縁部が標点として撮影Ｄされ、画像Ｆではテーブル４の上端外周縁部が標点Ｃとして撮影されている。 In the image E, the outer peripheral edge at the lower end of the pressing shaft 21 is photographed as a target point, and in the image F, the outer peripheral edge at the upper end of the table 4 is photographed as the target point C.
図４に戻って説明する。 Returning to FIG.
同図に示す耐火物試験装置２０は、図１に示した標点用ヘッド３に代えて押圧用シャフト２１を試験片Ｓの頂部に当接させ、クロスヘッド２２を下降させることによりその押圧用シャフト２１を介して試験片Ｓに荷重を加えるようになっている。 In the refractory test apparatus 20 shown in the figure, the pressing shaft 21 is brought into contact with the top of the test piece S in place of the gauge head 3 shown in FIG. A load is applied to the test piece S via the shaft 21.
押圧用シャフト２１とクロスヘッド２２との間にはロードセル２３が介設されており、そのロードセル２３によって検出される反力は、マイクロコンピュータから構成されるクロスヘッド制御部２４に与えられ、クロスヘッド制御部２４はその応力を監視しながらクロスヘッド駆動用のモータ２５の回転を制御し、クロスヘッド２２を昇降させるようになっている。 A load cell 23 is interposed between the pressing shaft 21 and the crosshead 22, and a reaction force detected by the load cell 23 is given to a crosshead control unit 24 composed of a microcomputer. The control unit 24 controls the rotation of the crosshead driving motor 25 while monitoring the stress, and moves the crosshead 22 up and down.
例えば、ロードセル２３によって検出された応力が、試験片Ｓの断面積×０．０３Ｎ／ｍｍ２（しきい値）以下となるように、押圧用シャフト２１をクロスヘッド２２によって制御すれば、試験片Ｓを自由膨張させることができるため、その押圧用シャフト２１の移動量から熱膨張量を得ることができる。 For example, if the pressing shaft 21 is controlled by the crosshead 22 so that the stress detected by the load cell 23 is equal to or less than the cross-sectional area of the test piece S × 0.03 N / mm 2 (threshold), the test piece Since S can be freely expanded, the amount of thermal expansion can be obtained from the amount of movement of the pressing shaft 21.
また、上記しきい値を高く設定すれば、JIS R 2207-2に規定されている荷重下の熱膨張試験に移行させることも可能になる。因に、上記荷重下とは圧縮応力の設定が０．１ＭＰａ，０．２ＭＰａ，０．５ＭＰａなどであることを意味する。 If the threshold is set high, it is possible to shift to a thermal expansion test under a load specified in JIS R 2207-2. Incidentally, under the load means that the compression stress is set to 0.1 MPa, 0.2 MPa, 0.5 MPa, or the like.
また、実炉における耐火物が目地を介して構築されていることを耐火物試験装置で再現すべく、試験片Ｓを自由膨張させた後、クロスヘッドの昇降動作を停止させてクロスヘッド２２の移動量を一定量に規制すれば、目地代を吸収した後に試験片Ｓに発生する熱応力を計測することも可能になる。それにより、炉内における耐火物の挙動を、耐火物試験装置で評価することが可能になる。 Further, in order to reproduce the fact that the refractory material in the actual furnace is constructed through the joint, the test piece S is freely expanded, and then the lifting and lowering operation of the cross head is stopped to reproduce the cross head 22. If the movement amount is restricted to a certain amount, it is possible to measure the thermal stress generated in the test piece S after absorbing the joint cost. Thereby, the behavior of the refractory in the furnace can be evaluated by the refractory test apparatus.
［３］耐火物の試験方法
耐火物を試験するにあたって、まず、加熱炉２内の加熱用ヒータ１４、１５に通電し、炉内の温度を上昇させる。
[3] Refractory test method In testing a refractory, first, the heaters 14 and 15 in the heating furnace 2 are energized to increase the temperature in the furnace.
なお、耐火物試験では試験片Ｓに対し０．４ｍｍの目地が存在することを想定している。すなわち、試験前では試験片Ｓの頂部と押圧用シャフト２１との間に０．４ｍｍの隙間が設けられている。 In the refractory test, it is assumed that a 0.4 mm joint exists with respect to the test piece S. That is, a gap of 0.4 mm is provided between the top of the test piece S and the pressing shaft 21 before the test.
図６のグラフは、耐火物試験装置による試験結果を示したものであり、横軸は時間（秒）、右縦軸は温度（℃）、左縦軸は計測荷重（ｋＮ）をそれぞれ示している。 The graph of FIG. 6 shows the test results obtained from the refractory test apparatus, where the horizontal axis represents time (seconds), the right vertical axis represents temperature (° C.), and the left vertical axis represents measured load (kN). Yes.
炉内の温度Ｊが上昇するにつれて試験片Ｓは膨張していくが、０〜０．４ｍｍまでは自由膨張（範囲Ｒ１参照）するため、計測荷重Ｉはほぼゼロのままである。 Although the test piece S expands as the temperature J in the furnace rises, the measured load I remains almost zero because it expands freely from 0 to 0.4 mm (see range R1).
クロスヘッド２２の移動量を一定量に規制した状態（範囲Ｒ２参照）で炉内の温度をさらに上昇させ１，１００℃を超えると、試験片Ｓの頂部が押圧用シャフト２１の押圧面と当接し、その時点（Ｉ１参照）から反力（荷重）が立ち上がる。 When the temperature in the furnace is further raised and exceeds 1,100 ° C. in a state where the movement amount of the crosshead 22 is regulated to a certain amount (see range R2), the top of the test piece S contacts the pressing surface of the pressing shaft 21. contact, the reaction force (load) rises from that point (see I 1).
この時の荷重からは、目地代を吸収した後に試験片Ｓに発生する熱応力を求めることができる。 From the load at this time, the thermal stress generated in the test piece S after absorbing the joint cost can be obtained.
炉内温度が１，２００℃に達すると、炉内の温度を一定にキープする。この時点から試験片Ｓに応力緩和が発生する（Ｉ２参照）。 When the furnace temperature reaches 1,200 ° C., the furnace temperature is kept constant. Stress relaxation is generated from this point to the test piece S (see I 2).
次いで、炉内の温度を降下させていくと試験片Ｓは収縮し始め、収縮した試験片Ｓの頂部が押圧用シャフト２１の押圧面から離れると（Ｉ３参照）、計測荷重Ｉは再びゼロに戻る。上記冷却過程では荷重低下量を計測することが可能になる。 Then, a test piece S gradually lowering the temperature in the furnace begins to shrink, (see I 3) leaves the top part from the pressing surface of the pressing shaft 21 of the shrunken specimen S, the measuring load I is zero again Return to. In the cooling process, it is possible to measure the amount of load decrease.
Ｒ３の範囲内では範囲Ｒ１と同様に試験片Ｓは自由膨張する。 Within the range of R3, the test piece S expands freely as in the range R1.
次に、試験片Ｓに対してクロスヘッド２２を強制的に降下させ、押圧用シャフト２１を介して試験片Ｓに荷重を加えると、試験片Ｓの圧縮強度も計測することができる（範囲Ｒ４参照）。 Next, when the crosshead 22 is forcibly lowered with respect to the test piece S and a load is applied to the test piece S via the pressing shaft 21, the compressive strength of the test piece S can also be measured (range R4). reference).
このように、本発明の耐火物試験装置２０によれば、実炉における拘束下での耐火物の挙動を再現して耐火物に作用する荷重の変化や耐火物の強度を計測することが可能になる。 Thus, according to the refractory test apparatus 20 of the present invention, it is possible to reproduce the behavior of the refractory under restraint in an actual furnace and measure the load change acting on the refractory and the strength of the refractory. become.
１ 熱膨張量計測装置
２ 加熱炉
３ 標点用ヘッド（ヘッド部）
４ テーブル（テーブル部）
５ ケース
６ 石英ガラス
７ 断熱材
８ａ，８ｂ 上側の窓部
９ａ，９ｂ 下側の窓部
１０ 第１カメラ（計測部）
１１ 第１光源
１２ 第２カメラ（計測部）
１３ 第２光源
１４，１５ 加熱用ヒータ
２０ 耐火物試験装置
２１ 押圧用シャフト
２２ クロスヘッド
２３ ロードセル
２４ クロスヘッド制御部
２５ モータ
Ｓ 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal expansion measuring device 2 Heating furnace 3 Head for head (head part)
4 Table (table part)
5 Case 6 Quartz glass 7 Heat insulating material 8a, 8b Upper window portion 9a, 9b Lower window portion 10 First camera (measurement portion)
11 1st light source 12 2nd camera (measurement part)
13 Second light source 14, 15 Heating heater 20 Refractory test device 21 Pressing shaft 22 Crosshead 23 Load cell 24 Crosshead controller 25 Motor S Test piece
Claims (6)
上記試験片の上部に被せられるヘッド部と、
上記ヘッド部と上記テーブル部に設定された二つの標点の標点間距離を光学的に計測する計測部とを備えていることを特徴とする耐火物の熱膨張量計測装置。 A table portion for supporting a test piece made of a non-fired refractory installed in a heating furnace;
A head portion that covers the top of the test piece;
An apparatus for measuring a thermal expansion amount of a refractory, comprising: a measuring unit that optically measures a distance between two gauge points set on the head part and the table part.
上記試験片の上部に被せられるヘッド部と、
上記ヘッド部と上記テーブル部に設定された二つの標点の標点間距離を光学的に計測する計測部とを備え、
上記ヘッド部としての押圧用シャフトと、
上記押圧用シャフトを昇降させるクロスヘッドと、
上記押圧用シャフトと上記クロスヘッドとの間に介設され、上記試験片の膨張、収縮にともなって発生する反力を検出するロードセルと、
上記ロードセルによって検出される反力の値が、上記試験片の自由膨張を妨げない範囲となるように上記クロスヘッドを昇降させるクロスヘッド制御部とを備えていることを特徴とする耐火物試験装置。 A table portion for supporting a test piece made of a refractory installed in a heating furnace;
A head portion that covers the top of the test piece;
A measurement unit that optically measures the distance between the two target points set in the head unit and the table unit;
A pressing shaft as the head portion;
A crosshead for raising and lowering the pressing shaft;
A load cell that is interposed between the pressing shaft and the crosshead, and detects a reaction force generated as the test piece expands and contracts;
A refractory test apparatus comprising: a crosshead controller that raises and lowers the crosshead so that a value of a reaction force detected by the load cell is within a range that does not prevent free expansion of the test piece. .
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