專利名稱：測量含碳耐火材料電阻率的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料的測量領域。特別適用于含碳耐火材料在隨溫度改變時的電阻率連續(xù)測量的方法及設備。
隨著冶煉技術不斷發(fā)展，冶煉爐體的耐火材料也在不斷的改進，例如在耐火材料中加入的炭素材料有石墨或焦炭等，使其耐火材料本體的電性能得到改善。在現(xiàn)有技術中，某些直流電弧爐和中間包上使用石墨含量在8-20％的導電鎂碳磚，已經(jīng)被作為電極使用。其理由是這種耐火磚本身具有使用性能好，壽命長，被使用在耐高溫爐襯電極中是很好的導電耐火材料。目前在該類耐火材料的主要使用參數(shù)中，關鍵是測量耐火材料隨溫度變化的電阻率。在現(xiàn)有技術中，對含碳耐火材料電阻率的測量方法很簡單，為防止耐火材料中炭素的氧化，先將待測試樣埋在焦炭等炭素中預燒至設定溫度后停燒，待試樣冷卻到室溫后再測量試樣的電阻率值。采用上述方法所測量耐火材料電阻率值的主要缺點是不能連續(xù)地真實地反映耐火材料在隨溫度改變時的電阻率值，測量范圍窄，無法排除外界保護炭對試樣測量值的干涉等。
本發(fā)明的目的是提出一種能夠連續(xù)測量耐火材料隨溫度變化時的電阻率值，而且測量精度高，范圍寬和經(jīng)濟的測量方法及設備。
根據(jù)本發(fā)明的目的，我們所提出的耐火材料電阻率的測試方法和設備必須在防氧化的保護氣氛中進行測量，測試設備應保證被測試樣隨爐溫升高而試樣膨脹時恒壓狀態(tài)下測試電阻率，因此測量值具有可比性。下面根據(jù)本發(fā)明的附圖
來對本發(fā)明的方法及設備進行詳細敘述，該附圖是本發(fā)明含碳耐火材料電阻率測試設備的結構示意圖，在附圖中1為直流電橋記錄儀，2為配重砝碼，3為曲形頂桿，4為固定軸，5為加熱爐，6為待測試樣，7為控溫儀，8為發(fā)熱體，9為固定座，10為測溫電偶，11為輸氣管，12為爐體支架，13為耐高溫測試導線。A、B、C、D與a、b、c、d均為耐高溫測試導線中相對應的各聯(lián)接端標號。根據(jù)附圖可看出，本發(fā)明設備的組成是在爐體支架12上裝加熱爐5，加熱體8和測溫電偶10應與控溫儀7相聯(lián)接，其特征是在加熱爐5內的待測試樣6兩端卡有固定座9，一端固定座9應與爐壁固定安裝，而另一端固定座9應與曲形頂桿3前端套裝，曲形頂桿3的中部應由固定軸4定位，曲形頂桿3的后端應裝有配重法碼2，在待測試樣6的兩端外側和固定座9的內側分別裝有的耐高溫測試導線13應與直流電橋1相聯(lián)接。在本發(fā)明的測試方法及設備的其它特征還有加熱爐5內裝有與保護氣源相通的輸氣管11，在接觸加熱爐5的曲形頂桿3和輸氣管11的前端均鑲有耐高溫陶瓷材料，固定座9均為耐高溫陶瓷材料制成，上述耐高溫陶瓷材料應包括Al2O3、MgO、SiO2、ZrO2、SiC和SiN中的任意一種或兩種和兩種以上的組合陶瓷材料制品。為提高測試精確度，在本發(fā)明附圖中所采用的為直流雙臂電橋測試結構示意圖，該測試方法是在固定座9內側與待測試樣6兩端外側各夾有與待測試樣6相同材質的耐火材料標樣，每塊材料標樣的測量端口應與固定座9、待測試樣6的測量端口相平行，并按耐高溫測試導線順序A、a、B、b、C、c、D、d序號對應聯(lián)接，在本發(fā)明采用直流雙臂電橋的測試方法中所使用的保護氣體為氬氣和氮氣中的任意一種氣體，在測試中對待測試樣6所施加壓力為0.1MPa-2.0MPa，施加方法是通過改變配重法碼2量來達到調節(jié)對試樣施加壓力的大小。在待測試樣6的表面應涂有一層防氧化層涂料，該涂料應包含有Al2O3、B2O3、SiO2、SiC中的任意一種或兩種以上的組合涂料。
本發(fā)明測試方法及設備的測試實施是將待測試樣表面均勻涂有防氧化涂料，待涂料干燥后，再將試樣裝于固定座中，并按順序分別夾住耐高溫測試導線檢測端，耐高溫測試導線的另端也應按順序接入直流雙臂電橋的記錄儀上，然后按設計者的要求在曲形頂桿末端裝載適量的配重砝碼，通過曲形頂桿將設定壓力施加在固定座和待測試樣上，此時在保護氣氛下加溫，同時可測量和記錄在恒定壓力下，在不同溫度時試樣當時的電阻率值的變化。
采用本發(fā)明測試方法和設備與現(xiàn)有技術相比較具有以下特點，測量范圍寬，可從室溫至1600℃以上的高溫連續(xù)測量試樣的電阻率值。測量精度高和可比性強，對待測試樣是在恒溫恒壓和排除導電外界干擾的環(huán)境中進行相對靜態(tài)測量的，由于待測試樣兩端端口與測量導線的接觸力，是采用本發(fā)明設備根據(jù)設計者所要求的機械傳導施加壓力，因此耐高溫測量導線與試樣的接觸方式為施壓測量方法，這樣可以避免，因隨溫度的變化而使試樣體積改變，導致測點處壓強的改變和測量誤差因素的增大。
實施例本發(fā)明設計者是采用含碳14％的石墨鎂炭磚試樣做的性能檢測對比試驗，各種實驗所采用的耐高溫測試導線均為鐵鉻質測試導線，各種耐高溫陶瓷材料則選用的SiN陶瓷制品，加熱測量時采用的保護氣體為氬氣，對比試驗的檢測方法為現(xiàn)有技術中的埋炭法，因為實測繁鎖，所以我們僅檢測了五個溫度點，冷卻至室溫的電阻率，并列入表2下面進行比較。表1為常溫下接觸壓力對14％石墨鎂炭試樣電阻率測試結果。表2為本發(fā)明與現(xiàn)有技術的實測結果對比。在表2中序號1、2、3為本發(fā)明實施例，序號4為對比方法實例。從實驗對比結果和實際生產(chǎn)中可看出采用本發(fā)明測試方法檢測結果可重復性誤差約為3％以下，而現(xiàn)有技術測量方法誤差約大于30％。因此，本發(fā)明方法及測試設備的可比性明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術。
表1接觸壓力對含14％石墨鎂炭試樣電阻率測試值的影響
表2本發(fā)明與現(xiàn)有技術實測結果對比
注(1)以上電阻率測量單位×10-4Ωm(2)待測試樣均涂用SiC防氧化涂料
權利要求
1.一種能夠連續(xù)測量耐火材料隨溫度變化時的電阻率測量設備，該設備的組成是在爐體支架(12)上裝有加熱爐(5)，加熱體(8)和熱電偶(10)應與控溫儀(7)相聯(lián)接，其特征是在加熱爐(5)內的待測試樣(6)兩端卡有固定座(9)，一端固定座(9)應與爐壁固定安裝，而另一端固定座(9)應與曲形頂桿(3)前端套裝，曲形頂桿(3)的中部應由固定軸(4)定位，曲形頂桿(3)的后端應裝有配重法碼(2)，在待測試樣(6)的兩端外側和固定座(9)的內側分別裝有的耐高溫測試導線(13)應與直流記錄儀電橋(1)相聯(lián)接，在加熱爐(5)內裝有與保護氣源相通的輸氣管(11)，在接觸加熱爐(5)的曲形頂桿(3)和輸氣管(11)的前端均鑲有耐高溫陶瓷材料。
2.根據(jù)權利要求1所述設備，其特征在于直流電橋記錄儀1可以是直流雙臂電橋記錄儀。
3.根據(jù)權利要求1所述設備，其特征在于固定座(9)為耐高溫陶瓷材料制成。
4.根據(jù)權利要求1和2所述設備，其特征在于上述高溫陶瓷材料應包括Al2O3、SiC、MgO和SiN、SiO2、ZrO2中的任意一種陶瓷材料制品。
5.根據(jù)權利要求4所述設備，其特征是在上述高溫陶瓷材料中還應包括其中的任意兩種和兩種以上的組合陶瓷材料制品。
6.根據(jù)本發(fā)明所述的測試方法，其特征是采用直流電橋法在測試中對待測試樣(6)所施加壓力為0.1MPa-2MPa，待測試樣(6)的表面應涂有一層防氧化涂料，試樣(6)加熱時應通有保護氣體保護。
7.根據(jù)權利要求6所述方法，其特征是保護氣體應為氬氣和氮氣中的任意一種。
8.根據(jù)權利要求6所述方法，其特征是在待測試樣(6)表面所涂防氧化涂料應為Al2O3、B2O3、SiO2、SiC中任意一種涂料。
9.根據(jù)權利要求8所述涂料，其特征是在上述防氧化涂料中還應包括其中的任意兩種和兩種以上的組合涂料。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐火材料的測量領域。更適用于耐火材料隨溫度變化時電阻率連續(xù)測量的方法與設備。該設備的組成是在爐體內的固定座上卡有涂防氧化涂料的被測試樣,并采用機械傳導機構根據(jù)設計者要求,對試樣施加適量壓力,在測量時為防止試樣氧化應采用保護氣體保護加熱。本發(fā)明測試方法與設備與現(xiàn)有技術相比較具有測量范圍寬,測量精度高,可比性強,而且相對省時經(jīng)濟。
文檔編號G01R27/02GK1250874SQ99122288
公開日2000年4月19日 申請日期1999年11月10日 優(yōu)先權日1999年11月10日
發(fā)明者劉開琪, 李林, 許勝西 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院