【中國(guó)耐火材料網(wǎng)】

    耐火材料的高溫荷重軟化溫度是表征耐火材料對(duì)高溫和荷重同時(shí)作用的抵抗能力，壓蠕變是反映材料在高溫下受應(yīng)力作用隨時(shí)間變化的抵抗能力。這些性能均是耐火材料在研究和應(yīng)用過(guò)程中重要的高溫力學(xué)性能指標(biāo)。如何正確有效地測(cè)定耐火材料的這些高溫力學(xué)性能對(duì)材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)部門選擇原材料與改進(jìn)工藝條件以及用戶合理選用耐火材料都具有重要意義。

    目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上廣泛使用的耐火材料荷重軟化溫度測(cè)試儀、耐火材料壓蠕變測(cè)試儀等主要有三點(diǎn)不足：①測(cè)試溫度低：最高試驗(yàn)溫度均在1 700 ℃以下，如今很多耐火材料要求的使用環(huán)境已高于1 700 ℃，現(xiàn)有儀器已經(jīng)很難達(dá)到其測(cè)試要求；②效率低：每臺(tái)設(shè)備一次只能測(cè)試一塊試樣，測(cè)試效率較低，且由于前后爐次控制差異、環(huán)境改變等因素都可能導(dǎo)致前后測(cè)試數(shù)據(jù)的差異，使得測(cè)試結(jié)果可比性差；③能耗大：爐襯隔熱效果差，而今能源日益匱乏，節(jié)能是我國(guó)的基本國(guó)策。由于現(xiàn)有技術(shù)的局限，造成每批制品荷重軟化溫度及蠕變性能合格與否，僅依靠選用一塊試樣的結(jié)果來(lái)判斷，風(fēng)險(xiǎn)較大。

    因而，開發(fā)研制出一種超高溫、低能耗、多個(gè)樣品、多功能化的荷軟蠕變儀，對(duì)于技術(shù)監(jiān)督和質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)，顯得迫切而有意義。中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院儀器設(shè)備公司在現(xiàn)有荷軟蠕變測(cè)試儀的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了新型HRY/RUL-CIC高效荷軟蠕變測(cè)試儀。

1 試樣加載方式

    HRY/RUL-CIC高效荷軟蠕變測(cè)試儀的加載方式在傳統(tǒng)單試樣荷軟蠕變測(cè)試儀加載方式上進(jìn)行改進(jìn)，采用動(dòng)滑輪直接加載法，實(shí)現(xiàn)了多試樣的單獨(dú)加載。采用一組滑輪組加載，在保證上壓棒平衡的情況下可實(shí)現(xiàn)試樣的零載荷及試樣的恒重加載。與上壓棒直接相連的兩個(gè)定滑輪豎直安放，既克服了加載過(guò)程中的側(cè)向力，又減少了空間的占用。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用柔軟度好的承重鋼絲，軸承和滑輪及鋼絲因素的整個(gè)試驗(yàn)誤差在100 g以內(nèi)，遠(yuǎn)低于荷軟標(biāo)準(zhǔn)要求的加載精度292 g。從外觀看，加載機(jī)構(gòu)尺寸小，結(jié)構(gòu)精巧。

2 形變測(cè)試機(jī)構(gòu)

    該設(shè)備的形變測(cè)試方法依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5989-2008耐火材料荷重軟化溫度試驗(yàn)方法，采用示差法。

    對(duì)于多試樣，需要在有限的空間內(nèi)對(duì)試樣形變測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)布局，本設(shè)備在現(xiàn)有的示差法形變測(cè)試機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，得到了適用于多試樣的形變測(cè)試機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 試樣形變測(cè)試機(jī)構(gòu)示意圖

    多試樣形變測(cè)試機(jī)構(gòu)主要由外示差管、內(nèi)示差管、平衡機(jī)構(gòu)及位移傳感器等組成。其中內(nèi)外示差管、位移傳感器均滿足《GB5989-2008 耐火材料荷重軟化溫度試驗(yàn)方法（示差升溫法）》要求。為了消除由于內(nèi)、外示差管等機(jī)構(gòu)由于重力作用對(duì)位移傳感器產(chǎn)生壓力，此處采用合適彈性系數(shù)的彈簧，利用其彈力來(lái)削減由于示差管等一體引入的重力誤差，提高位移傳感器測(cè)試的精度及靈敏度，另外該機(jī)構(gòu)小巧、精致且便于控制，因此選用此機(jī)構(gòu)作為多試樣的形變測(cè)試機(jī)構(gòu)，縱向排列，從而滿足多試樣的測(cè)試要求。

3 爐體內(nèi)襯與加熱單元

    為了滿足超高溫、低功率下達(dá)到所需的試驗(yàn)溫度，采用隔熱性能非常好且耐高溫全纖維制品，其導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.2~0.3 W•(m•K)-1，而常規(guī)的儀器一般采用氧化鋁空心球與其他普通隔熱材料復(fù)合組成，其導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.7 W•(m•K)-1以上，其節(jié)能效果至少提高一倍以上。加熱單元采用超高溫1900型二硅化鉬加熱元件，其長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1 800 ℃。

4 程序控制

    程序控制方面，在原有單試樣荷軟蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，主要增加了1～6個(gè)多試樣參數(shù)設(shè)置、多試樣荷重軟化溫度試驗(yàn)控制、多試樣高溫壓蠕變控制、多試樣自由熱膨脹系數(shù)控制及其系統(tǒng)修正等功能，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試樣的全程控制、同步測(cè)試及試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)時(shí)圖像顯示等功能。

5 性能參數(shù)與應(yīng)用

    本設(shè)備可用于荷重軟化溫度、壓蠕變和熱膨脹系數(shù)的測(cè)試。

    （1）可實(shí)現(xiàn)1~6個(gè)試樣的同步性能測(cè)試。

    （2）可對(duì)材料的荷重軟化溫度、壓蠕變及膨脹系數(shù)等性能進(jìn)行測(cè)試。

    （3）采用全新高效超高溫優(yōu)良的隔熱材料，試驗(yàn)溫度可達(dá)1 800 ℃。

    （4）采用IPC工業(yè)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的全程控制。