專利名稱：耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及耐火材料的耐冷熱沖擊性能測試裝置，更具體地說，涉及耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置。
背景技術：
耐火材料在使用過程中，經常會受到環(huán)境溫度急劇變化的作用，這種溫度劇變是造成耐火制品損壞的主要原因，因此，在生產的耐火材料被使用之前，必須對其進行熱震性能進行測試。
目前，用于測試耐火材料熱震性能的加熱裝置結構如圖1a和圖1b所示，以爐門2a作為待測耐火材料試樣的夾持器，三塊大小為230mm×114mm×65mm的標準耐火材料磚試樣4a一端平行地插入并固定在爐門2a中，另一端則在爐門關閉時伸入爐膛1a內，通過爐膛1a內的發(fā)熱體3a進行加熱及保溫。急冷時，則將爐門2a移出并旋轉使試樣4a浸入循環(huán)流動的冷水(在水槽5a)中或壓縮空氣流中。同時將另一個未夾持試樣的活動爐門2a’移至爐口阻擋爐膛1a內的熱量向外輻射。這種熱震爐加熱裝置存在以下不足a)爐門2a經常開閉，爐內發(fā)熱體3a因此受到頻繁的冷沖擊，而且爐溫越高，發(fā)熱體受到的冷沖擊越強烈，因此這種熱震爐不宜進行高溫熱震性能測試，常規(guī)的試驗溫度為1100℃，最高一般不超過1200℃；b)在試樣4a進出爐膛的過程中，整個爐門打開，爐內熱量向外輻射嚴重，操作環(huán)境差；c)因為試樣3a必須一端夾持于爐門另一端伸進爐膛加熱，因此試樣的用料量大；d)試樣從高溫狀態(tài)到進入冷水的時間較長，且該時間的長短因不同操作人員的操作速度而不同，試樣的溫度隨之快速降低，所以這段時間越長，試樣在進入冷水時的溫度就越偏離預設的熱震溫度，試驗結果越不準確；e)試樣裝卸不方便，不利于不同批次的試樣在不停爐的情況下連續(xù)進行試驗；f)即使是同爐進行測試的三塊磚(見圖1a)，中間一塊試樣的受熱條件與其兩側試樣的受熱條件也不相同，對試驗結果產生影響。
本實用新型申請人于2002年11月25日申請的專利02279826.9“蜂窩體熱震性測試裝置”涉及一種測試蜂窩體陶瓷材料熱震性能的裝置，通過不同的管路分別將高溫空氣和低溫空氣交替快速(每30秒鐘交換一次冷熱空氣)鼓入裝有蜂窩體的測試室中，模擬蜂窩體的使用工況，對蜂窩體的抗熱震性能作出評價。這種蜂窩體熱震性能測試裝置存在兩方面的不足a)可測試的溫度范圍有限，高溫空氣來源于鼓入的冷空氣經電爐加熱而成；b)裝載蜂窩體的測試室與蜂窩體一樣受到冷熱空氣快速交替的強熱震沖擊，測試室的墻體材料的壽命難以保證。
專利JP10170421“Method and Device for Testing Thermal Sock”(發(fā)明者三上隆男，申請人石川島播磨重工業(yè)株式會社，
公開日期1998年6月26日)涉及一種可用于測試燃氣渦輪機用的陶瓷件熱震性能的裝置，該裝置從爐底進出試樣，與上述現(xiàn)有耐火材料熱震測試裝置類似待測試樣固定在活動爐底上，試樣急冷時，要將整個活動爐底打開，以便將其固定的待測試樣移出爐外進行急冷。在活動爐底打開的過程中，爐外的冷空氣將與爐內的熱空氣進行強烈對流，造成爐溫降低過快、爐襯及爐內發(fā)熱體受到強烈冷沖擊、爐外操作環(huán)境差等問題，而且隨著爐溫的升高，上述問題更嚴重，因此，此種爐型也不能用于較高溫度(如＞1200℃)情況下的熱震測試。試樣從高溫狀態(tài)到進入急冷狀態(tài)的時間同樣也較長，試樣的溫度隨之快速降低，使試樣在急冷前的溫度已遠低于預設的熱震溫度，試驗結果不準確。
國外另有較多關于機械部件、半導體元件等熱震性能測試裝置的專利，如US5167451，JP3194439，JP4048244，JP4194725，JP4022841，JP2000046711，JP2000046712，JP2000121526，JP5005688，JP2001174381等等，其熱震的溫度條件大致為50-500K(零下223℃-227℃)，采用氣體或液體對試樣進行冷卻或加熱，這種熱震測試方法可測溫差范圍小，不能滿足耐火材料高溫熱震的測試要求，而且其可測的低于0℃的熱震性能對耐火材料性能評價沒有實際意義。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是克服上述不足，提供一種便于測試高溫下的熱震、改善測試操作環(huán)境、降低試樣用料、快速測試并使測試結果更加準確的耐火材料高溫熱震性能的加熱裝置。
為實現(xiàn)上述目的，避免現(xiàn)有技術中爐門開閉帶來的熱量損失、對環(huán)境的熱污染以及對爐膛內發(fā)熱體的冷氣沖擊等問題，本實用新型提供一種耐火材料高溫熱震性能的加熱裝置，該裝置取消現(xiàn)有技術的爐門，通過爐本體前壁上設置進樣口、進樣塞以及推桿來實現(xiàn)耐火材料試樣的送入和向爐本體的爐膛內推進。為保證被加熱后的試樣能夠直接進入水槽水冷，本實用新型裝置在爐本體的底壁上開設有出樣口，出樣口通過穿過爐本體后壁開口的抽板堵塞，當試樣需要從出樣口到水槽測試時，抽板可沿爐本體后壁上的開口向后抽拉，從而使抽板脫離出樣口，保證試樣從出樣口順利掉落至爐本體底壁下的水槽中。同時，為保證試樣被推桿向后朝出樣口推進時不至于偏離進入出樣口的路線，爐本體底壁上的爐底磚具有沿前后方向設置的凹槽。
本實用新型的優(yōu)點在于1)由于進樣用的進樣口較現(xiàn)有技術的爐門口徑明顯偏小，同時出樣時避免再次打開爐門造成內外熱交換，提高保溫性能，從而使本實用新型裝置可測試超過1200℃溫度的熱震，最高可測試溫度達到1600℃；2)由于爐本體底部出樣口的設置，大大減少試樣從高溫狀態(tài)到進入冷水的時間，減少試樣進入急冷狀態(tài)前的溫降，使試樣在接近預設的目標熱震溫度下進行急冷試驗誤差??；3)測試過程中不必像現(xiàn)有技術那樣頻繁打開爐門，減少爐內高溫向外輻射，改善操作環(huán)境；4)由于試樣直接放置在爐本體的爐底磚上，不必被抓持在爐門體上，因此測試試樣可用料量較少；5)可在不停爐的情況下連續(xù)測試不同種類耐材的熱震性能；6)每一塊試樣所受的冷熱處理條件相同，測試結果更準確穩(wěn)定；7)爐襯及發(fā)熱體受到的冷沖擊小，有效延長使用壽命；8)可觀察試樣在爐內的狀態(tài)。


圖1a是現(xiàn)有耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置結構橫向(水平)剖面示意圖；圖1b現(xiàn)有耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置結構縱向(垂直)剖面示意圖，顯示了爐門打開后試樣進行水冷和空冷的位置；圖2是本實用新型的耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置結構橫向剖面示意圖；圖3是本實用新型的耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置結構縱向剖面示意圖，顯示了出樣口與水槽的對應位置；圖4是圖2中爐底磚沿前壁向后壁方向看過去的剖面圖，顯示了其用于在上面放置試樣的凹槽。
參考標識1—爐本體11—爐膛 12—底壁 13—前壁 14—后壁 15—側壁 16—頂壁121—出樣口 131—進樣口 141—開口2—發(fā)熱體3—爐底磚 31—凹槽4—進樣塞 41—貫通孔5—推桿6—抽板7—試樣8—急冷槽9—觀測孔具體實施方式
如圖2～4所示，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，提供一種耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置，該裝置包括爐本體1、發(fā)熱體2、爐底磚3、進樣塞4、推桿5、抽板6。該爐本體1內設有爐膛11，該爐膛11由爐本體1的底壁12、頂壁16、前壁13、后壁14和兩側壁15圍成；在爐本體1的前壁13上設有2個進樣口131；在爐本體1的后壁14上設有2個開口141，各開口141分別與各進樣口131前后對應設置，且開口141的上表面與進樣口131的下表面位于同一水平面上；在爐本體1的底壁12上靠近后壁14處設有與后壁上的各開口141前后相對應的2個出樣口121。發(fā)熱體2設置于所述爐本體1的爐膛11內，并沿兩側壁15分布。爐底磚3，活動安裝于所述爐本體1的底壁12上，其上具有沿前后方向設置的2條平行的圓弧形(或V形)凹槽31，該2條凹槽分別與2個進樣口131相對應，該凹槽用于將被測的耐火材料試樣7放置于其上。當試樣7沿進樣口131被送入爐膛11內，并位于爐底磚3上的凹槽31中時，2個進樣塞4可堵塞于所述爐本體1的進樣口131，在每一進樣塞4中心處設有貫通孔41，該2個貫通孔41與所述爐底磚3上對應的2條凹槽31分別位于同一軸線上。為了便于操作爐膛11內的試樣7，推桿5插裝于所述進樣塞4的貫通孔41中，并可前后抽拉移動。2個抽板6分別位于所述爐本體1的后壁14的各開口141中，其前端堵住所述爐本體底壁12的出樣口121，后端作為抽拉端可將抽板6沿所述開口141向外抽拉脫離出樣口121。
當需要對試樣7進行加熱測試時，首先使封閉的爐膛11升溫到預設的溫度，拔出進樣塞4，將試樣7依次放入進樣口131中，插入進樣塞4并將試樣7推入爐膛11內的爐底磚3上，再用推樣桿5繼續(xù)推動試樣7到預定位置，試樣在爐內保溫規(guī)定的時間后，用推桿5將最前面的一個試樣推至抽板6上，然后快速向外拔抽板6，使試樣直接從出樣口121中落入急冷槽8中，再迅速向爐膛11內方向(即向前壁14方向)推移抽板6使其關閉出樣口121。然后再將爐膛11內剩余的各試樣依上述步驟分別推入急冷槽12中。急冷后的試樣或新進入熱震循環(huán)的試樣，均可如前再次從爐本體前壁13上的進樣口131中放入爐內，重復以上步驟，直至試驗完畢。
如圖4所示，為減少試樣的用料量，試樣7可制作成小的圓柱體或球體，如φ50mm×50mm的圓柱體或50mm的球體，便于試樣進出爐本體1的爐膛11。爐本體1的底壁12采用一塊活動爐底磚3，方便損壞后更換?；顒訝t底磚3的上表面有兩條平行的圓弧形凹槽31，用于在其上放置試樣7，凹槽31的直徑比試樣7的直徑大10-20mm。
為測試耐火材料更高溫度下的熱震性能，應減少爐內發(fā)熱體2及爐膛內壁的材料受到過多、過強的冷沖擊，并減少爐內熱量向外大量輻射，以保持爐溫及改善操作環(huán)境，因此對試樣進出爐膛11的方式進行了改進在爐門上設置兩個進樣口131，試樣經進樣口131放入爐內后，立即用進樣塞4密封進樣口131，以防止爐內熱量向外輻射及爐外冷空氣進入爐內對發(fā)熱體及爐襯產生冷沖擊。試樣出爐則通過爐本體底壁12的出樣口121實現(xiàn)，試樣出爐后，立即用抽板6封閉出樣口121，同樣起到防止爐內熱量的散失及遭受爐外空氣的冷沖擊。在測試過程中，試樣進出爐膛11的進樣口131和出樣口121散熱面積相對較小，而且試樣快速進出爐膛，上述開口快速關閉，保證爐膛11及發(fā)熱體盡可能少地受到爐外冷空氣的沖擊，以實現(xiàn)爐溫的提高及延長爐體的使用壽命，同時也改善了外部操作環(huán)境。
待測試樣7從爐底壁12以自由落體運動經過出樣口121進入急冷裝置，例如急冷槽8，與現(xiàn)有的加熱爐相比，試樣從爐內的高溫狀態(tài)進入急冷狀態(tài)的時間大為縮短，基本可在0.5秒以內實現(xiàn)(0.5秒可自由落體1.2米)，基本實現(xiàn)了試樣在預設溫度下的急冷。
急冷后的試樣或新進入熱震循環(huán)的試樣，均可如前所述再次從爐本體前壁13上的進樣口131中放入爐內，重復以上步驟?？稍诓煌t的情況下連續(xù)測試不同種類耐材的熱震性能，而且爐內發(fā)熱體2及爐底磚3上的凹槽31呈對稱分布，所以各試樣的受熱條件完全相同，減少了試驗誤差。
為了更準確判斷試樣的熱震壽命，了解試樣在急冷前的狀態(tài)，還可以在爐本體后壁14上對應試樣的位置，設置了兩個小的觀測孔9，用于觀察試樣在出爐前的狀態(tài)。
權利要求1.一種耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置，包括爐本體，內設有爐膛，該爐膛由爐本體的底壁、頂壁、前壁、后壁和兩側壁圍成；發(fā)熱體，設置于所述爐本體的爐膛內，并沿兩側壁分布；其特征在于，所述爐本體的前壁上設有進樣口；在爐本體的后壁上設有開口，該開口與所述進樣口前后對應設置，且其上表面與進樣口的下表面位于同一水平面上；在爐本體的底壁上靠近后壁處設有與后壁上的所述開口前后相對應的出樣口；該裝置還包括爐底磚，安裝于所述爐本體的底壁上，其上具有沿前后方向設置的凹槽；進樣塞，可活動設置于所述爐本體的進樣口，在該進樣塞中心處設有貫通孔，該貫通孔與所述底磚上的凹槽在同一軸線上；推桿，插裝于所述進樣塞的貫通孔內并可前后移動；抽板，位于所述爐本體后壁的所述開口中，其前端堵住所述爐本體底壁的所述出樣口，后端作為抽拉端可將抽板沿所述開口向外抽拉脫離出樣口。
2.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述爐底磚相對于爐本體的底壁可活動。
3.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述爐本體的后壁上還設有觀測孔。
4.根據權利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述爐本體前壁上的進樣口為2個。
5.根據權利要求4所述的加熱裝置，其特征在于，所述爐底磚上含有一條或2條平行的圓弧形或V形凹槽，該2條凹槽分別與所述進樣口相對應。
專利摘要耐火材料高溫熱震性能測試用的加熱裝置，包括爐本體，內設有爐膛，由爐本體的底壁、頂壁、前壁、后壁和兩側壁圍成；發(fā)熱體，設置于爐本體的爐膛內；其中，爐本體的前壁上設有進樣口；后壁上設有開口，開口與進樣口前后對應設置；爐本體的底壁上設有出樣口；該裝置還包括具有凹槽的爐底磚，安裝于爐本體的底壁上；進樣塞，可活動設置于爐本體的進樣口，在進樣塞中心處設有貫通孔；推桿，插裝于進樣塞的貫通孔內并可前后移動；抽板，穿過開口由其前端堵住爐本體底壁的出樣口，后端作為抽拉端可使抽板脫離出樣口。該裝置可進行高溫加熱、減少熱能損失、改善操作環(huán)境和提高測試準確性等。
文檔編號G01N3/60GK2842403SQ20052004615
公開日2006年11月29日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權日2005年10月31日
發(fā)明者何平顯, 陳榮榮, 饒文濤 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司