專利名稱：研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置及方法，屬于冶金研究技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
爐缸炭磚環(huán)裂是指爐缸炭磚被一種環(huán)形侵蝕縫分割為內(nèi)外兩部分，形成侵蝕縫后阻礙爐缸熱量傳導(dǎo)，從而加速炭磚侵蝕，減少一代爐役壽命。因而對爐缸炭磚的環(huán)裂機理進行研究是十分必要的，有利于明確在爐缸內(nèi)不同環(huán)縫的成因，為今后爐缸的技術(shù)改造提供必要的技術(shù)理論支持，豐富高爐長壽理論。高爐爐缸爐底區(qū)域內(nèi)是溫度高達2000°C、壓力高達3 ^tm的環(huán)境，整個生產(chǎn)過程為全封閉形式，外界幾乎不能直接觀測其內(nèi)部的生產(chǎn)情況，在高爐爐缸爐底出現(xiàn)異常情況時難以分析其原因，給冶金工作者分析問題、解決問題造成困難。長期以來，針對炭磚環(huán)裂縫的成因一直眾說紛紜。高爐生產(chǎn)實踐表明，堿金屬和鋅是破壞炭磚，使其形成環(huán)裂縫的主要原因，但對其侵蝕機理并不十分明確。國內(nèi)外文獻在堿金屬對高爐的危害方面有過報導(dǎo)，一部分報導(dǎo)側(cè)重于堿金屬循環(huán)富集理論的研究，一部分報導(dǎo)側(cè)重于堿金屬對高爐原燃料性能的影響，一部分側(cè)重于堿金屬對硅鋁質(zhì)耐火材料的侵蝕，也有文獻對高爐爐缸環(huán)裂縫內(nèi)的成分進行檢測和分析，但均沒有相關(guān)的實驗裝置能精確地模擬爐缸內(nèi)部環(huán)境，更沒有通過對炭磚的實驗對比揭示堿金屬導(dǎo)致炭磚環(huán)裂的形成原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種簡便易行的研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置，本發(fā)明還提供一種利用上述實驗裝置進行實驗的方法，以采集相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析高爐爐缸炭磚的環(huán)縫成因。本發(fā)明不但能夠模擬高爐爐缸炭磚的環(huán)裂過程，而且一套實驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多種實驗功能，便于分析多種技術(shù)問題。發(fā)明概述實踐證明高爐爐缸的壓力在3個大氣壓力左右；爐鋼鋼水溫度約為1550°C左右， 靠近爐殼400_左右的位置出現(xiàn)的炭磚環(huán)裂縫內(nèi)的溫度為800 900°C ；以炭磚環(huán)裂縫為界，環(huán)裂兩側(cè)的炭磚仍保持完好，而環(huán)裂縫內(nèi)炭磚完全破壞；環(huán)裂兩側(cè)完好的炭磚分別表征了高于900°C和低于800°C溫度區(qū)間；經(jīng)對環(huán)裂縫內(nèi)的物質(zhì)進行化學(xué)組成分析，不難發(fā)現(xiàn)， 存在許多的堿金屬氧化物?；趯嵺`數(shù)據(jù)，本發(fā)明的實驗方法中引入堿金屬鉀，使其在實驗過程中模擬高爐缸內(nèi)的環(huán)境因素之一堿金屬因素?；诳死妪?克勞修斯方程的解析解，當環(huán)境壓力為1. 5atm 3. 5atm時，鉀的沸點約為800 900°C，比常壓下的鉀沸點(759°C )高出50 150°C。當環(huán)境溫度高于 900°C時，鉀金屬是氣體狀態(tài)，當環(huán)境溫度低于800°C時，鉀金屬是固體狀態(tài)。結(jié)合實踐證明，氣態(tài)鉀和固態(tài)鉀在高爐環(huán)境下均不能破壞炭磚，液態(tài)鉀存在破壞炭磚的可能。因此能模擬爐缸內(nèi)的環(huán)境，利用堿金屬鉀與炭磚進行實驗便成了研究爐缸炭磚的環(huán)裂機理的主要途徑。熱力學(xué)分析證實高爐爐缸內(nèi)只有鉀蒸氣能穩(wěn)定存在(鉀的化合物不能穩(wěn)定存在)，所以本發(fā)明先通過控制電阻爐內(nèi)的溫度，使鉀金屬揮發(fā)得鉀蒸氣，以模擬高爐爐缸內(nèi)的環(huán)境；然后將電阻爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定在800 900°C，分散開的鉀蒸汽再次變?yōu)橐簯B(tài)，通過實驗獲取液態(tài)鉀使爐缸炭磚形成環(huán)裂的有效證據(jù)。電阻爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)(a)K(s) =K(g)(在存放鉀的坩堝內(nèi)發(fā)生)；K(g) =Κω (在鉀蒸氣擴散通道內(nèi)發(fā)生)(b)2K⑴+CO = K20+C ；(c)2K ⑴+3C0 = K2C03+2C。發(fā)明詳述本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下，一種研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置，其特征在于，它包括一氧化碳發(fā)生裝置、電阻爐和尾氣處理設(shè)備，一氧化碳發(fā)生裝置與電阻爐的進氣口相連，電阻爐的出氣口和尾氣處理設(shè)備相連，所述的電阻爐內(nèi)有加熱裝置和試樣炭磚；所述的試樣炭磚外形輪廓為長方體，其外形尺寸為(350 400)mmX (100 200) mmX(150 200)mm(長X寬X高)；試樣炭磚頂部有一個長方體空腔，其外形尺寸為 (250 350)mmX (50 80)mmX (40 60)mm，在該空腔內(nèi)設(shè)置一塊與其外形尺寸相適應(yīng)的密封蓋。在所述的密封蓋上預(yù)留3個(plOmm的通孔，在試樣炭磚側(cè)壁預(yù)留一個(plOmm的通孔，通孔內(nèi)分別安裝有熱電偶。在以上幾個位置安裝熱電偶，作用是為了實時監(jiān)測試樣炭磚的溫度，并與電阻爐和加熱裝置聯(lián)合調(diào)溫，確保模擬高爐爐缸內(nèi)的溫度環(huán)境。在所述的長方體空腔的下方設(shè)有擴散通道與其相連通，其外形尺寸為Q50 300)mmX (50 80)mmX (40 60)mm。設(shè)置擴散通道的作用在于，引導(dǎo)氣態(tài)鉀均勻擴散，為后續(xù)模擬炭磚受液態(tài)鉀的腐蝕做準備。在所述的擴散通道的下方設(shè)置坩堝槽與其相連通，其外形尺寸為(100 150) mmX (40 50)mmX (40 50)mm，其長度方向與擴散通道的寬度方向平行。設(shè)置坩堝槽的目的是為了在槽內(nèi)放置坩堝用來盛放固體鉀金屬。在所述的坩堝槽的底部設(shè)置有2 3個通氣孔連通坩堝槽與試樣炭磚外部，通氣孔的外形為直徑(10 20)mm，高(30 40)mm的圓柱形。坩堝槽底部設(shè)置的通氣孔的作用是供CO氣體進出試樣炭磚，在試樣炭磚內(nèi)營造高爐爐缸環(huán)境。優(yōu)選的，所述的密封蓋的材質(zhì)也與試樣炭磚的材質(zhì)相同。優(yōu)選的，所述的加熱裝置位于試樣炭磚的底部，加熱裝置為電阻加熱器。采用電阻加熱器是為了隨時準確的調(diào)節(jié)電阻爐內(nèi)的溫度，準確模擬高爐爐缸內(nèi)的環(huán)境溫度。利用上述實驗裝置研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的方法，步驟如下1)選取一塊表面無裂縫的試樣炭磚置于電阻爐中進行烘烤，烘烤溫度為105 115°C，烘烤時間為22 24h ；2)空爐實驗開啟電阻爐的進氣口和出氣口，向電阻爐內(nèi)通入CO氣體，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體， 當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時，關(guān)閉電阻爐的進氣口 ；開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度達到800°C時，維持此溫度60分鐘；繼續(xù)加熱， 當爐內(nèi)溫度達到1000°C時，維持此溫度60分鐘，記錄測量炭磚溫度分布的4根熱電偶的溫度，以備后續(xù)電阻爐調(diào)溫；加熱結(jié)束后，取出試樣炭磚，如試樣炭磚出現(xiàn)新裂縫，對試樣炭磚上出現(xiàn)的新裂縫進行編號標記、拍照；記錄裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度，直接對裂縫的斷口進行形貌分析。此處，只通入CO不放入金屬鉀，其目的就是區(qū)分熱應(yīng)力、機械應(yīng)力導(dǎo)致斷裂與鉀侵蝕引起斷裂的不同之處，與步驟6)中堿金屬腐蝕所形成裂縫做對比試驗。3)另取一塊表面無裂縫的試樣炭磚，在其內(nèi)部的坩堝槽內(nèi)放置固體鉀金屬，固體鉀金屬的質(zhì)量為0. 1-0. 6kg ；將試樣炭磚放入電阻爐內(nèi)，開啟電阻爐的進氣口和出氣口，CO 氣體通過進氣口通入電阻爐，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體，當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時， 關(guān)閉電阻爐的進氣口；4)開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C 之間時，維持此加熱狀態(tài)70-74h ；5)取出試樣炭磚，如無新增裂縫，則在擴散層底部和密封蓋底部人工刻出裂縫，裂縫的位置與在熱電偶設(shè)置的位置相對應(yīng)，(此處所述的相對應(yīng)是指，距離最近的熱電偶和裂縫為對應(yīng)的熱電偶和裂縫，以便在記錄裂縫對應(yīng)熱電偶溫度時，能根據(jù)熱電偶和裂縫的位置關(guān)系確定對應(yīng)關(guān)系)裂縫的寬度為1 2mm，裂縫方向與試樣炭磚的寬度方向一致，開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C之間時，維持加熱狀態(tài)94 98h ；如有新增裂縫，直接進行步驟6)；6)將試樣炭磚冷卻至室溫后，對裂縫進行XRD分析、斷口形貌分析和記錄在加熱時裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度。實驗結(jié)果分析，試樣炭磚由液態(tài)鉀侵蝕形成環(huán)裂的判據(jù)(1)試樣炭磚由熱應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂時，裂縫中間沒有其它填充物，且斷裂形成后機械應(yīng)力或熱應(yīng)力迅速釋放，試樣不會產(chǎn)生其它裂縫，所以裂縫較窄。試樣由液態(tài)鉀侵蝕造成斷裂時，裂縫間有明顯的變質(zhì)層和沉積物，這一點可以從實驗結(jié)果上直觀辨別機械斷裂、熱應(yīng)力斷裂與堿侵蝕形成斷裂的不同；( 如果在裂縫處有異常沉積物，通過XRD分析在裂縫處的沉積物，如果沉積物是不定形炭和氧化鉀或碳酸鉀(實際高爐環(huán)裂縫的沉積物是一致的)，則證實裂縫由液態(tài)鉀侵蝕引起的，而熱應(yīng)力或機械應(yīng)力引起的斷裂不會有沉積物。術(shù)語解釋XRD分析通過對材料進行X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。本發(fā)明能夠模擬高爐爐缸炭磚環(huán)裂的形成過程，有利于分析炭磚環(huán)裂的形成機理，有利于揭示堿金屬以氣相、固相、液相在炭磚環(huán)裂過程中所起的作用，有利于揭示溫度梯度在炭磚環(huán)裂過程所起的作用。


圖1是試樣炭磚的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是試樣炭磚無密封蓋時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1-2中所示的實驗裝置主要包括1、坩堝槽；2、擴散通道；3、試樣炭磚頂部的長方體空腔；4、通氣孔；5、熱電偶；6、密封蓋。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不限于此。實施例1、一種研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置，其特征在于，它包括一氧化碳發(fā)生裝置、電阻爐和尾氣處理設(shè)備，一氧化碳發(fā)生裝置與電阻爐的進氣口相連，電阻爐的出氣口和尾氣處理設(shè)備相連，所述的電阻爐內(nèi)有加熱裝置和試樣炭磚；所述的試樣炭磚外形輪廓為長方體，其外形尺寸為350mmX IOOmmX 150mm(長X 寬X高)；試樣炭磚頂部有一個長方體空腔3，其外形尺寸為300mmX50mmX40mm，在該空腔3內(nèi)設(shè)置一塊與其外形尺寸相適應(yīng)的密封蓋6。在所述的密封蓋6上預(yù)留3個(plOmm的通孔，在試樣炭磚側(cè)壁預(yù)留一個(plOmm的通孔，通孔內(nèi)分別安裝有熱電偶5。在以上幾個位置安裝熱電偶，作用是為了實時監(jiān)測試樣炭磚的溫度，并與電阻爐和加熱裝置聯(lián)合調(diào)溫，確保模擬高爐爐缸內(nèi)的溫度環(huán)境。在所述的長方體空腔3的下方設(shè)有擴散通道2與其相連通，其外形尺寸為 250mmX50mmX40mm。設(shè)置擴散通道2的作用在于，引導(dǎo)氣態(tài)鉀均勻擴散，為后續(xù)模擬炭磚受液態(tài)鉀的腐蝕做準備。在所述的擴散通道2的下方設(shè)置坩堝槽1與其相連通，其外形尺寸為 100mmX50mmX40mm，其長度方向與擴散通道2的寬度方向平行。設(shè)置坩堝槽1的目的是為了在槽內(nèi)放置坩堝用來盛放固體鉀金屬。在所述的坩堝槽1的底部設(shè)置有3個通氣孔4連通坩堝槽1與試樣炭磚外部，通氣孔4的外形為直徑10mm，高30mm的圓柱形。坩堝槽1底部設(shè)置的通氣孔4的作用是供 CO氣體進出試樣炭磚，在試樣炭磚內(nèi)營造高爐爐缸環(huán)境。優(yōu)選的，所述的密封蓋6的材質(zhì)也與試樣炭磚的材質(zhì)相同。優(yōu)選的，所述的加熱裝置位于試樣炭磚的底部，加熱裝置為電阻加熱器。采用電阻加熱器是為了隨時準確的調(diào)節(jié)電阻爐內(nèi)的溫度，準確模擬高爐爐缸內(nèi)的環(huán)境溫度。實施例2、利用實施例1的實驗裝置研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的方法，步驟如下實驗前向電阻爐內(nèi)充入氮氣，其目的在于，排除爐內(nèi)多余的氧氣。1)選取一塊表面無裂縫的試樣炭磚置于電阻爐中進行烘烤，烘烤溫度為105 115°C，烘烤時間為22 24h ；2)空爐實驗開啟電阻爐的進氣口和出氣口，向電阻爐內(nèi)通入CO氣體，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體， 當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時，關(guān)閉電阻爐的進氣口 ；開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度達到800°C時，維持此溫度60分鐘；繼續(xù)加熱， 當爐內(nèi)溫度達到1000°C時，維持此溫度60分鐘，記錄測量炭磚溫度分布的4根熱電偶的溫度，以備后續(xù)電阻爐調(diào)溫；加熱結(jié)束后，取出試樣炭磚，如試樣炭磚出現(xiàn)新裂縫，對試樣炭磚上出現(xiàn)的新裂縫進行編號標記、拍照；記錄裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度，直接對裂縫的斷口進行形貌分析。此處，只通入CO不放入金屬鉀，其目的就是區(qū)分熱應(yīng)力、機械應(yīng)力導(dǎo)致斷裂與鉀侵蝕引起斷裂的不同之處，與步驟6)中堿金屬腐蝕所形成裂縫做對比試驗。3)另取一塊表面無裂縫的試樣炭磚，在其內(nèi)部的坩堝槽內(nèi)放置固體鉀金屬，固體鉀金屬的質(zhì)量為0. 1-0. 6kg ；將試樣炭磚放入電阻爐內(nèi)，開啟電阻爐的進氣口和出氣口，CO 氣體通過進氣口通入電阻爐，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體，當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時， 關(guān)閉電阻爐的進氣口；4)開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C 之間時，維持此加熱狀態(tài)70-74h ；5)取出試樣炭磚，如無新增裂縫，則在擴散層底部和密封蓋底部人工刻出裂縫，裂縫的位置與在熱電偶設(shè)置的位置相對應(yīng)，(此處所述的相對應(yīng)是指，距離最近的熱電偶和裂縫為對應(yīng)的熱電偶和裂縫，以便在記錄裂縫對應(yīng)熱電偶溫度時，能根據(jù)熱電偶和裂縫的位置關(guān)系確定對應(yīng)關(guān)系)裂縫的寬度為1 2mm，裂縫方向與試樣炭磚的寬度方向一致，開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C之間時，維持加熱狀態(tài)94 98h ；如有新增裂縫，直接進行步驟6)；6)將試樣炭磚冷卻至室溫后，對裂縫進行XRD分析、斷口形貌分析和記錄在加熱時裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度。實驗結(jié)果分析，試樣炭磚由液態(tài)鉀侵蝕形成環(huán)裂的判據(jù)(1)試樣炭磚由熱應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂時，裂縫中間沒有其它填充物，且斷裂形成后機械應(yīng)力或熱應(yīng)力迅速釋放，試樣不會產(chǎn)生其它裂縫，所以裂縫較窄。試樣由液態(tài)鉀侵蝕造成斷裂時，裂縫間有明顯的變質(zhì)層和沉積物，這一點可以從實驗結(jié)果上直觀辨別機械斷裂、熱應(yīng)力斷裂與堿侵蝕形成斷裂的不同；( 如果在裂縫處有異常沉積物，通過XRD分析在裂縫處的沉積物，如果沉積物是不定形炭和氧化鉀或碳酸鉀(實際高爐環(huán)裂縫的沉積物是一致的)，則證實裂縫由液態(tài)鉀侵蝕引起的，而熱應(yīng)力或機械應(yīng)力引起的斷裂不會有沉積物。實施例3、如實施例1所述的實驗裝置，不同之處在于，所述的試樣炭磚的外形尺寸 400mmX 150mmX 200mm ；試樣炭磚頂部設(shè)有一個長方體空腔，規(guī)格為:350mmX 70mmX 60mm。在所述的長方體空腔的下方設(shè)有擴散通道，其規(guī)格為300mmX70mmX60mm。坩堝槽的規(guī)格為IOOmmX 40mmX 40mm，通氣孔4的外形為直徑10mm，高40mm的圓柱形.實施例4、如實施例1所述的實驗裝置，不同之處在于，所述的試樣炭磚的外形尺寸 300mmX 150mmX 150mm ；試樣炭磚頂部設(shè)有一個長方體空腔，規(guī)格為270mmX 70mmX 40mm。在所述的長方體空腔的下方設(shè)有擴散通道，其規(guī)格為250mmX70mmX40mm。坩堝槽的規(guī)格為 IOOmmX 40mmX 40mm。
權(quán)利要求
1.一種研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置，其特征在于，它包括一氧化碳發(fā)生裝置、電阻爐和尾氣處理設(shè)備，一氧化碳發(fā)生裝置與電阻爐的進氣口相連，電阻爐的出氣口和尾氣處理設(shè)備相連，所述的電阻爐內(nèi)有加熱裝置和試樣炭磚；所述的試樣炭磚外形輪廓為長方體，其外形尺寸為(350 400)mmX (100 200) mmX (150 200)mm ；試樣炭磚頂部有一個長方體空腔，其外形尺寸為Q50 350) mmX (50 80)mmX (40 60)mm，在該空腔內(nèi)設(shè)置一塊與其外形尺寸相適應(yīng)的密封蓋；在所述的密封蓋上預(yù)留3個(plOmm的通孔，在試樣炭磚側(cè)壁預(yù)留一個(plOmm的通孔， 通孔內(nèi)分別安裝有熱電偶；在所述的長方體空腔的下方設(shè)有擴散通道與其相連通，其外形尺寸為O50 300) mmX (50 80)mmX (40 60)mm ；在所述的擴散通道的下方設(shè)置坩堝槽與其相連通，其外形尺寸為(100 150) mmX (40 50)mmX (40 50)mm，其長度方向與擴散通道的寬度方向平行；在所述的坩堝槽的底部設(shè)置有2 3個通氣孔連通坩堝槽與試樣炭磚外部，通氣孔的外形為直徑(10 20)mm，高(30 40)mm的圓柱形。
2.如權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的密封蓋的材質(zhì)也與試樣炭磚的材質(zhì)相同。
3.如權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的加熱裝置位于試樣炭磚的底部， 加熱裝置為電阻加熱器。
4.利用權(quán)利要求1所述的實驗裝置研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的方法，步驟如下1)選取一塊表面無裂縫的試樣炭磚置于電阻爐中進行烘烤，烘烤溫度為105 115°C， 烘烤時間為22 24h ；2)空爐實驗開啟電阻爐的進氣口和出氣口，向電阻爐內(nèi)通入CO氣體，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體，當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時，關(guān)閉電阻爐的進氣口 ；開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度達到800°C時，維持此溫度60分鐘；繼續(xù)加熱，當爐內(nèi)溫度達到1000°C時，維持此溫度60分鐘，記錄測量炭磚溫度分布的4根熱電偶的溫度，以備后續(xù)電阻爐調(diào)溫；加熱結(jié)束后，取出試樣炭磚，如試樣炭磚出現(xiàn)新裂縫，對試樣炭磚上出現(xiàn)的新裂縫進行編號標記、拍照；記錄裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度，直接對裂縫的斷口進行形貌分析；3)另取一塊表面無裂縫的試樣炭磚，在其內(nèi)部的坩堝槽內(nèi)放置固體鉀金屬，固體鉀金屬的質(zhì)量為0. 1-0. Wcg;將試樣炭磚放入電阻爐內(nèi)，開啟電阻爐的進氣口和出氣口，CO氣體通過進氣口通入電阻爐，CO氣體的流量為16 35升/min，通氣3分鐘后關(guān)閉電阻爐的出氣口，繼續(xù)向電阻爐通入CO氣體，當電阻爐內(nèi)CO氣體的氣壓達到3 4個大氣壓時，關(guān)閉電阻爐的進氣口；4)開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C之間時，維持此加熱狀態(tài)70-74h ；5)取出試樣炭磚，如無新增裂縫，則在擴散層底部和密封蓋底部人工刻出裂縫，裂縫的位置與在熱電偶設(shè)置的位置相對應(yīng)，裂縫的寬度為1 2mm，裂縫方向與試樣炭磚的寬度方向一致，開啟電阻爐內(nèi)的加熱裝置對試樣炭磚進行加熱，當爐內(nèi)溫度處于800 900°C之間時，維持加熱狀態(tài)94 98h ；如有新增裂縫，直接進行步驟6)；6)將試樣炭磚冷卻至室溫后，對裂縫進行XRD分析、斷口形貌分析和記錄在加熱時裂縫所對應(yīng)位置的熱電偶溫度。
全文摘要
一種研究高爐爐缸爐底炭磚環(huán)裂機理的實驗裝置及方法，所述的實驗裝置中包括一氧化碳發(fā)生裝置、電阻爐和尾氣處理設(shè)備，一氧化碳發(fā)生裝置與電阻爐和尾氣處理設(shè)備順序相連通，所述的電阻爐內(nèi)設(shè)置有加熱裝置和試樣炭磚；研究環(huán)裂機理所需的特定溫度梯度的實現(xiàn)；實驗過程中溫度分布的檢測，因此采用了試樣炭磚進行實驗。本發(fā)明能夠模擬高爐爐缸炭磚環(huán)裂的形成過程，有利于分析炭磚環(huán)裂的形成機理，有利于揭示堿金屬以氣相、固相、液相在炭磚環(huán)裂過程中所起的作用，有利于揭示溫度梯度在炭磚環(huán)裂過程所起的作用。
文檔編號G01N25/00GK102305803SQ201110130720
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者周小輝, 張英, 曾暉, 潘宏偉, 王延平, 程樹森, 羅霞光, 郭懷功 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司