專利名稱：耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及耐火材料的耐冷熱沖擊性能測(cè)試裝置，更具體地說(shuō)，涉及耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置。
背景技術(shù)：
耐火材料在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)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(chǎn)的耐火材料被使用之前，必須對(duì)其進(jìn)行熱震性能進(jìn)行測(cè)試。
目前，用于測(cè)試耐火材料熱震性能的加熱裝置結(jié)構(gòu)如圖1a和圖1b所示，以爐門2a作為待測(cè)耐火材料試樣的夾持器，三塊大小為230mm×114mm×65mm的標(biāo)準(zhǔn)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(guān)閉時(shí)伸入爐膛1a內(nèi)，通過(guò)爐膛1a內(nèi)的發(fā)熱體3a進(jìn)行加熱及保溫。急冷時(shí)，則將爐門2a移出并旋轉(zhuǎn)使試樣4a浸入循環(huán)流動(dòng)的冷水(在水槽5a)中或壓縮空氣流中。同時(shí)將另一個(gè)未夾持試樣的活動(dòng)爐門2a’移至爐口阻擋爐膛1a內(nèi)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(jīng)常開(kāi)閉，爐內(nèi)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(qiáng)烈，因此這種熱震爐不宜進(jìn)行高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試，常規(guī)的試驗(yàn)溫度為1100℃，最高一般不超過(guò)1200℃；b)在試樣4a進(jìn)出爐膛的過(guò)程中，整個(gè)爐門打開(kāi)，爐內(nèi)熱量向外輻射嚴(yán)重，操作環(huán)境差；c)因?yàn)樵嚇?a必須一端夾持于爐門另一端伸進(jìn)爐膛加熱，因此試樣的用料量大；d)試樣從高溫狀態(tài)到進(jìn)入冷水的時(shí)間較長(zhǎng)，且該時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)間越長(zhǎng)，試樣在進(jìn)入冷水時(shí)的溫度就越偏離預(yù)設(shè)的熱震溫度，試驗(yàn)結(jié)果越不準(zhǔn)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(jìn)行試驗(yàn)；f)即使是同爐進(jìn)行測(cè)試的三塊磚(見(jiàn)圖1a)，中間一塊試樣的受熱條件與其兩側(cè)試樣的受熱條件也不相同，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。
本實(shí)用新型申請(qǐng)人于2002年11月25日申請(qǐng)的專利02279826.9“蜂窩體熱震性測(cè)試裝置”涉及一種測(cè)試蜂窩體陶瓷材料熱震性能的裝置，通過(guò)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(cè)試室中，模擬蜂窩體的使用工況，對(duì)蜂窩體的抗熱震性能作出評(píng)價(jià)。這種蜂窩體熱震性能測(cè)試裝置存在兩方面的不足a)可測(cè)試的溫度范圍有限，高溫空氣來(lái)源于鼓入的冷空氣經(jīng)電爐加熱而成；b)裝載蜂窩體的測(cè)試室與蜂窩體一樣受到冷熱空氣快速交替的強(qiáng)熱震沖擊，測(cè)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(qǐng)人石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社，
公開(kāi)日期1998年6月26日)涉及一種可用于測(cè)試燃?xì)鉁u輪機(jī)用的陶瓷件熱震性能的裝置，該裝置從爐底進(jìn)出試樣，與上述現(xiàn)有耐火材料熱震測(cè)試裝置類似待測(cè)試樣固定在活動(dòng)爐底上，試樣急冷時(shí)，要將整個(gè)活動(dòng)爐底打開(kāi)，以便將其固定的待測(cè)試樣移出爐外進(jìn)行急冷。在活動(dòng)爐底打開(kāi)的過(guò)程中，爐外的冷空氣將與爐內(nèi)的熱空氣進(jìn)行強(qiáng)烈對(duì)流，造成爐溫降低過(guò)快、爐襯及爐內(nèi)發(fā)熱體受到強(qiáng)烈冷沖擊、爐外操作環(huán)境差等問(wèn)題，而且隨著爐溫的升高，上述問(wèn)題更嚴(yán)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(cè)試。試樣從高溫狀態(tài)到進(jìn)入急冷狀態(tài)的時(shí)間同樣也較長(zhǎng)，試樣的溫度隨之快速降低，使試樣在急冷前的溫度已遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)的熱震溫度，試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
國(guó)外另有較多關(guān)于機(jī)械部件、半導(dǎo)體元件等熱震性能測(cè)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(duì)試樣進(jìn)行冷卻或加熱，這種熱震測(cè)試方法可測(cè)溫差范圍小，不能滿足耐火材料高溫?zé)嵴鸬臏y(cè)試要求，而且其可測(cè)的低于0℃的熱震性能對(duì)耐火材料性能評(píng)價(jià)沒(méi)有實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述不足，提供一種便于測(cè)試高溫下的熱震、改善測(cè)試操作環(huán)境、降低試樣用料、快速測(cè)試并使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確的耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅艿募訜嵫b置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，避免現(xiàn)有技術(shù)中爐門開(kāi)閉帶來(lái)的熱量損失、對(duì)環(huán)境的熱污染以及對(duì)爐膛內(nèi)發(fā)熱體的冷氣沖擊等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅艿募訜嵫b置，該裝置取消現(xiàn)有技術(shù)的爐門，通過(guò)爐本體前壁上設(shè)置進(jìn)樣口、進(jìn)樣塞以及推桿來(lái)實(shí)現(xiàn)耐火材料試樣的送入和向爐本體的爐膛內(nèi)推進(jìn)。為保證被加熱后的試樣能夠直接進(jìn)入水槽水冷，本實(shí)用新型裝置在爐本體的底壁上開(kāi)設(shè)有出樣口，出樣口通過(guò)穿過(guò)爐本體后壁開(kāi)口的抽板堵塞，當(dāng)試樣需要從出樣口到水槽測(cè)試時(shí)，抽板可沿爐本體后壁上的開(kāi)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(shí)，為保證試樣被推桿向后朝出樣口推進(jìn)時(shí)不至于偏離進(jìn)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(shè)置的凹槽。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)由于進(jìn)樣用的進(jìn)樣口較現(xiàn)有技術(shù)的爐門口徑明顯偏小，同時(shí)出樣時(shí)避免再次打開(kāi)爐門造成內(nèi)外熱交換，提高保溫性能，從而使本實(shí)用新型裝置可測(cè)試超過(guò)1200℃溫度的熱震，最高可測(cè)試溫度達(dá)到1600℃；2)由于爐本體底部出樣口的設(shè)置，大大減少試樣從高溫狀態(tài)到進(jìn)入冷水的時(shí)間，減少試樣進(jìn)入急冷狀態(tài)前的溫降，使試樣在接近預(yù)設(shè)的目標(biāo)熱震溫度下進(jìn)行急冷試驗(yàn)誤差小；3)測(cè)試過(guò)程中不必像現(xiàn)有技術(shù)那樣頻繁打開(kāi)爐門，減少爐內(nèi)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(cè)試試樣可用料量較少；5)可在不停爐的情況下連續(xù)測(cè)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?xiàng)l件相同，測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確穩(wěn)定；7)爐襯及發(fā)熱體受到的冷沖擊小，有效延長(zhǎng)使用壽命；8)可觀察試樣在爐內(nèi)的狀態(tài)。


圖1a是現(xiàn)有耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置結(jié)構(gòu)橫向(水平)剖面示意圖；圖1b現(xiàn)有耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置結(jié)構(gòu)縱向(垂直)剖面示意圖，顯示了爐門打開(kāi)后試樣進(jìn)行水冷和空冷的位置；圖2是本實(shí)用新型的耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置結(jié)構(gòu)橫向剖面示意圖；圖3是本實(shí)用新型的耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖，顯示了出樣口與水槽的對(duì)應(yīng)位置；圖4是圖2中爐底磚沿前壁向后壁方向看過(guò)去的剖面圖，顯示了其用于在上面放置試樣的凹槽。
參考標(biāo)識(shí)1—爐本體11—爐膛 12—底壁 13—前壁 14—后壁 15—側(cè)壁 16—頂壁121—出樣口 131—進(jìn)樣口 141—開(kāi)口2—發(fā)熱體3—爐底磚 31—凹槽4—進(jìn)樣塞 41—貫通孔5—推桿6—抽板7—試樣8—急冷槽9—觀測(cè)孔具體實(shí)施方式
如圖2～4所示，在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)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(jìn)樣塞4、推桿5、抽板6。該爐本體1內(nèi)設(shè)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(cè)壁15圍成；在爐本體1的前壁13上設(shè)有2個(gè)進(jìn)樣口131；在爐本體1的后壁14上設(shè)有2個(gè)開(kāi)口141，各開(kāi)口141分別與各進(jìn)樣口131前后對(duì)應(yīng)設(shè)置，且開(kāi)口141的上表面與進(jìn)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(shè)有與后壁上的各開(kāi)口141前后相對(duì)應(yīng)的2個(gè)出樣口121。發(fā)熱體2設(shè)置于所述爐本體1的爐膛11內(nèi)，并沿兩側(cè)壁15分布。爐底磚3，活動(dòng)安裝于所述爐本體1的底壁12上，其上具有沿前后方向設(shè)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(gè)進(jìn)樣口131相對(duì)應(yīng)，該凹槽用于將被測(cè)的耐火材料試樣7放置于其上。當(dāng)試樣7沿進(jìn)樣口131被送入爐膛11內(nèi)，并位于爐底磚3上的凹槽31中時(shí)，2個(gè)進(jìn)樣塞4可堵塞于所述爐本體1的進(jìn)樣口131，在每一進(jìn)樣塞4中心處設(shè)有貫通孔41，該2個(gè)貫通孔41與所述爐底磚3上對(duì)應(yīng)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(nèi)的試樣7，推桿5插裝于所述進(jìn)樣塞4的貫通孔41中，并可前后抽拉移動(dòng)。2個(gè)抽板6分別位于所述爐本體1的后壁14的各開(kāi)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(kāi)口141向外抽拉脫離出樣口121。
當(dāng)需要對(duì)試樣7進(jìn)行加熱測(cè)試時(shí)，首先使封閉的爐膛11升溫到預(yù)設(shè)的溫度，拔出進(jìn)樣塞4，將試樣7依次放入進(jìn)樣口131中，插入進(jìn)樣塞4并將試樣7推入爐膛11內(nèi)的爐底磚3上，再用推樣桿5繼續(xù)推動(dòng)試樣7到預(yù)定位置，試樣在爐內(nèi)保溫規(guī)定的時(shí)間后，用推桿5將最前面的一個(gè)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(nèi)方向(即向前壁14方向)推移抽板6使其關(guān)閉出樣口121。然后再將爐膛11內(nèi)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(jìn)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(jìn)樣口131中放入爐內(nèi)，重復(fù)以上步驟，直至試驗(yàn)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(jìn)出爐本體1的爐膛11。爐本體1的底壁12采用一塊活動(dòng)爐底磚3，方便損壞后更換?；顒?dòng)爐底磚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(cè)試耐火材料更高溫度下的熱震性能，應(yīng)減少爐內(nèi)發(fā)熱體2及爐膛內(nèi)壁的材料受到過(guò)多、過(guò)強(qiáng)的冷沖擊，并減少爐內(nèi)熱量向外大量輻射，以保持爐溫及改善操作環(huán)境，因此對(duì)試樣進(jìn)出爐膛11的方式進(jìn)行了改進(jìn)在爐門上設(shè)置兩個(gè)進(jìn)樣口131，試樣經(jīng)進(jìn)樣口131放入爐內(nèi)后，立即用進(jìn)樣塞4密封進(jìn)樣口131，以防止?fàn)t內(nèi)熱量向外輻射及爐外冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)對(duì)發(fā)熱體及爐襯產(chǎn)生冷沖擊。試樣出爐則通過(guò)爐本體底壁12的出樣口121實(shí)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?fàn)t內(nèi)熱量的散失及遭受爐外空氣的冷沖擊。在測(cè)試過(guò)程中，試樣進(jìn)出爐膛11的進(jìn)樣口131和出樣口121散熱面積相對(duì)較小，而且試樣快速進(jìn)出爐膛，上述開(kāi)口快速關(guān)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(shí)現(xiàn)爐溫的提高及延長(zhǎng)爐體的使用壽命，同時(shí)也改善了外部操作環(huán)境。
待測(cè)試樣7從爐底壁12以自由落體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)出樣口121進(jìn)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(nèi)的高溫狀態(tài)進(jìn)入急冷狀態(tài)的時(shí)間大為縮短，基本可在0.5秒以內(nèi)實(shí)現(xiàn)(0.5秒可自由落體1.2米)，基本實(shí)現(xiàn)了試樣在預(yù)設(shè)溫度下的急冷。
急冷后的試樣或新進(jìn)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(jìn)樣口131中放入爐內(nèi)，重復(fù)以上步驟?？稍诓煌t的情況下連續(xù)測(cè)試不同種類耐材的熱震性能，而且爐內(nèi)發(fā)熱體2及爐底磚3上的凹槽31呈對(duì)稱分布，所以各試樣的受熱條件完全相同，減少了試驗(yàn)誤差。
為了更準(zhǔn)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(duì)應(yīng)試樣的位置，設(shè)置了兩個(gè)小的觀測(cè)孔9，用于觀察試樣在出爐前的狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置，包括爐本體，內(nèi)設(shè)有爐膛，該爐膛由爐本體的底壁、頂壁、前壁、后壁和兩側(cè)壁圍成；發(fā)熱體，設(shè)置于所述爐本體的爐膛內(nèi)，并沿兩側(cè)壁分布；其特征在于，所述爐本體的前壁上設(shè)有進(jìn)樣口；在爐本體的后壁上設(shè)有開(kāi)口，該開(kāi)口與所述進(jìn)樣口前后對(duì)應(yīng)設(shè)置，且其上表面與進(jìn)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(shè)有與后壁上的所述開(kāi)口前后相對(duì)應(yīng)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(shè)置的凹槽；進(jìn)樣塞，可活動(dòng)設(shè)置于所述爐本體的進(jìn)樣口，在該進(jìn)樣塞中心處設(shè)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(jìn)樣塞的貫通孔內(nèi)并可前后移動(dòng)；抽板，位于所述爐本體后壁的所述開(kāi)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(kāi)口向外抽拉脫離出樣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于，所述爐底磚相對(duì)于爐本體的底壁可活動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)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(shè)有觀測(cè)孔。
4.根據(jù)權(quán)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(jìn)樣口為2個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)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(jìn)樣口相對(duì)應(yīng)。
專利摘要耐火材料高溫?zé)嵴鹦阅軠y(cè)試用的加熱裝置，包括爐本體，內(nèi)設(shè)有爐膛，由爐本體的底壁、頂壁、前壁、后壁和兩側(cè)壁圍成；發(fā)熱體，設(shè)置于爐本體的爐膛內(nèi)；其中，爐本體的前壁上設(shè)有進(jìn)樣口；后壁上設(shè)有開(kāi)口，開(kāi)口與進(jìn)樣口前后對(duì)應(yīng)設(shè)置；爐本體的底壁上設(shè)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(jìn)樣塞，可活動(dòng)設(shè)置于爐本體的進(jìn)樣口，在進(jìn)樣塞中心處設(shè)有貫通孔；推桿，插裝于進(jìn)樣塞的貫通孔內(nèi)并可前后移動(dòng)；抽板，穿過(guò)開(kāi)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(jìn)行高溫加熱、減少熱能損失、改善操作環(huán)境和提高測(cè)試準(zhǔn)確性等。
文檔編號(hào)G01N3/60GK2842403SQ20052004615
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者何平顯, 陳榮榮, 饒文濤 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司