專利名稱：一種耐火材料抗渣實驗方法及抗渣實驗爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料高溫下抗渣侵蝕能力的研究實驗方法，主要涉及一種耐火材料抗渣實驗方法及抗渣實驗爐。
背景技術(shù)：
耐火材料是高溫行業(yè)的必須輔助材料。耐火材料在實際運用中，往往處在熱力沖擊、應力沖擊、化學侵蝕等復雜環(huán)境?？萍脊ぷ髡咴谶M行耐火材料研發(fā)改進的工作中，必須要考慮耐火材料實際運用的環(huán)境，研發(fā)改進過程中，往往需要模擬這種應用環(huán)境已檢驗產(chǎn)品性能。目前，用于檢測耐火材料抗侵蝕的方法主要有靜態(tài)坩堝法、回轉(zhuǎn)抗渣法；其中，靜態(tài)坩堝法可在空氣氣氛下進行，也可以再特定氣氛下進行，但是不能實現(xiàn)渣液的及時更新，對耐火材料也沒有沖刷作用，無法真實反映耐火材料在應用中受侵蝕真實情況；回轉(zhuǎn)抗渣法可以及時更新渣液，對耐火材料也有一定的沖刷作用，但只能在敞開的空氣環(huán)境中進行，氣氛單一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種耐火材料抗渣實驗方法及抗渣實驗爐，使其能達到實時更新渣液、氣氛可控、并且對受檢試樣有一定的沖刷作用和溫度沖擊作用。本發(fā)明為完成上述發(fā)明任務(wù)采用如下技術(shù)方案
一種耐火材料抗渣實驗爐，抗渣實驗爐所具有爐殼的內(nèi)部空腔形成爐膛，通過設(shè)置在爐膛中部的隔熱板將爐膛隔為上、下兩個部分，對應上爐膛、下爐膛分別設(shè)置有一套溫度測量和控制系統(tǒng)，其中，隔熱板為可拆卸結(jié)構(gòu)，通過控制上爐膛、下爐膛的溫度測量和控制系統(tǒng)以及拆、裝隔熱板，來控制爐膛上下部位的溫度分布；在上爐膛、下爐膛之間設(shè)置有用以夾持試樣的試樣夾持器；在所述的試樣夾持器上設(shè)置試樣；試樣夾持器所具有的轉(zhuǎn)動軸水平設(shè)置并與轉(zhuǎn)動裝置相連，構(gòu)成所述的試樣可隨轉(zhuǎn)動軸做垂直于轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)；設(shè)置有用以為抗渣實驗提供渣液的加渣器，加渣器所具有的加渣通道穿過上、下爐膛，并使加渣通道的出口對應位于鉬坩堝的上方；所述的鉬坩堝固定在位于下爐膛正下方的坩堝座上， 所述的坩堝座為可升降的結(jié)構(gòu)，在實驗時可將鉬坩堝升至下爐膛內(nèi)，用以使受檢的試樣運行至轉(zhuǎn)動軸下方時，受渣液的侵蝕，運行至轉(zhuǎn)動軸上方時，受上下爐膛內(nèi)的溫度差帶來的熱沖擊；鉬坩堝的上部一側(cè)具有排渣口，排渣口下方設(shè)置盛渣器。所述的實驗爐具有兩個進氣口，并與位于爐殼外的配氣柜相連通，一個進氣口將實驗氣體通入上爐膛，根據(jù)實驗方案，需要上爐膛溫度低于下爐膛溫度時，打開該進氣口， 可對上爐膛起到輔助降溫的作用，不需要時則關(guān)閉該進氣口 ；另一進氣口與加渣器相連，在通氣的同時，通過氣流，將渣帶入到坩堝中。在試樣夾持器所具有的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置用以計數(shù)的計數(shù)器。—種耐火材料的抗渣實驗方法，將試樣夾持在位于上、下爐膛之間的試樣夾持器上，并將坩堝升至下爐膛內(nèi)將爐膛密封，通入所需保護氣；調(diào)整上、下爐膛的溫度；當下爐膛溫度升至坩堝內(nèi)渣熔化溫度時，轉(zhuǎn)動裝置通電，由轉(zhuǎn)動裝置帶動試樣做垂直于試驗夾持器轉(zhuǎn)動軸的運動；當試樣運行至轉(zhuǎn)動軸的下方時，浸入坩堝的渣液內(nèi)受渣液的侵蝕；當試樣運行至轉(zhuǎn)動軸的上方時，受上、下爐膛之間的溫度差帶來的熱沖擊；實驗結(jié)束時，停止通保護氣，坩堝下降，使試樣脫離渣液；實驗時，由加渣器持續(xù)給坩堝提供渣液，實現(xiàn)了渣液的時時更新。耐火材料領(lǐng)域技術(shù)人員，可根據(jù)需要配置保護氣，以盡可能接近受檢耐火材料實際所處環(huán)境氣氛為準。實驗過程中，在線檢測上下爐膛溫度，試樣旋轉(zhuǎn)周數(shù)，水冷壁進出水溫度，盛渣器重量，并根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)，計算機自動調(diào)整進出水速率和加渣速度，并得出試樣受熱沖擊次數(shù)。一種耐火材料的抗渣實驗方法，主要包括以下步驟
1)測定實驗用渣熔化溫度T；
2)將試樣固定在試樣夾持器上；
3)密閉爐膛，真空處理，通入實驗所需保護氣至0.llMpa，打開排氣孔，點燃排空可燃氣體，打開冷卻系統(tǒng)；
4)溫度感應器和溫度加熱器通電，制定升溫程序控制實驗爐升溫，熱電偶感應爐內(nèi)溫度，待下爐膛溫度升至渣熔化溫度T時，轉(zhuǎn)動裝置通電，電腦控制轉(zhuǎn)動速度；
5)打開加渣器，實驗渣沿加渣通道加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至排渣口，滴入盛渣器時， 計數(shù)器開始記錄轉(zhuǎn)動周數(shù)；
6)熱電偶分別測量上、下爐膛溫度；
7)實驗結(jié)束，停止通保護氣體，改通純N2氣體，在下爐膛溫度降至溫度T之前，鉬坩堝的升降臺下降，試樣脫離渣液；
8)切斷電源，待上下爐膛溫度將至室溫后，關(guān)閉水循環(huán)，停止通N2氣，打開爐膛，取出試
樣；
9)對比試樣受侵蝕狀況，選取優(yōu)質(zhì)試樣。本發(fā)明有益效果
1)采用本發(fā)明方法，通過控制上下爐膛溫度，可模擬并控制試樣所受熱沖擊強度，通過控制轉(zhuǎn)動速度，可控制材料受熱沖擊頻率。2)采用本發(fā)明方法，可持續(xù)加入新鮮渣液，并通過試樣旋轉(zhuǎn)所帶來的攪拌效果，保證渣液均一。3)采用本發(fā)明方法，可根據(jù)需要配置受檢材料所處的環(huán)境氣氛。4)采用本發(fā)明方法，可通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，模擬材料受沖刷強度。5)采用本發(fā)明方法，試樣自身上下部位受沖刷及化學侵蝕程度也不同，可根據(jù)此差異，研究材料受侵蝕機理。


圖1為本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中試樣安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明中試樣示意圖。圖4為試樣夾持示意圖。圖中，1、上爐膛，2、熱電偶，3、溫度測量和控制系統(tǒng)，4、真空裝置，5、配氣柜，6、下爐膛，7、坩堝座，8、電磁閥門，9、進氣口，10、加渣器，11、爐殼，12、耐火材料，13、隔熱板，14、 計數(shù)器，15、轉(zhuǎn)動裝置，16、冷卻系統(tǒng)，17、排氣孔，18、活塞式密封結(jié)構(gòu)，19、升降系統(tǒng)，20、試樣，21、排渣口，22、盛渣器，23、重量感應器，24、試樣夾持器，25、加渣器出口，26、渣液。具體實施例
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
如圖1、圖2所示，一種耐火材料抗渣實驗爐，抗渣實驗爐所具有爐殼11的內(nèi)部空腔形成爐膛，并在爐膛的外側(cè)設(shè)置耐火材料12 ；通過設(shè)置在爐膛中部的隔熱板13將爐膛隔為上爐膛1、下爐膛6兩個部分，對應上爐膛1、下爐膛6分別設(shè)置有一套溫度測量和控制系統(tǒng)3 ； 溫度測量和控制系統(tǒng)3中的溫度加熱器為在爐膛周圍安裝的U型硅鉬棒發(fā)熱體，在電壓作用下硅鉬棒發(fā)熱并向爐膛內(nèi)供熱，利用控制柜裝有的智能控溫表，按照預先設(shè)定的升溫制度升溫；溫度測量和控制系統(tǒng)3中的溫度感應器采用熱電偶2用于檢測上爐膛1、下爐膛6 的溫度；所述的隔熱板13為可拆卸的結(jié)構(gòu)，通過控制上爐膛1、下爐膛6的溫度測量和控制系統(tǒng)3以及拆、裝隔熱板13，來控制爐膛上下部位的溫度分布，使爐膛上部溫度大于或等于或小于爐膛下部溫度；在上爐膛1、下爐膛6之間設(shè)置有用以夾持試樣的試樣夾持器24 ；試樣夾持器24由兩片試樣盤組成，試樣盤上有相對應的方孔，可將T型試樣20的尾部兩端插入方孔內(nèi)，兩個試樣盤夾緊，以實現(xiàn)對試樣20的夾持；試樣夾持器24所具有的轉(zhuǎn)動軸水平設(shè)置并與轉(zhuǎn)動裝置15相連，在試樣夾持器24所具有的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置用以計數(shù)的計數(shù)器14， 構(gòu)成所述的試樣20可隨轉(zhuǎn)動軸做垂直于轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)；設(shè)置有用以為抗渣實驗提供渣液的加渣器10，加渣器10的加渣通道穿過上爐膛1、下爐膛6，并使加渣通道的出口 25對應位于鉬坩堝的上方；所述的鉬坩堝固定在位于下爐膛6正下方的坩堝座7上，所述的坩堝座7的底部設(shè)置有升降系統(tǒng)19，構(gòu)成所述的鉬坩堝可升降的結(jié)構(gòu)；實驗時，將鉬坩堝升至下爐膛6內(nèi)，用以使受檢的試樣運行至轉(zhuǎn)動軸下方時，受渣液的侵蝕，運行至轉(zhuǎn)動軸上方時， 受上下爐膛內(nèi)的溫度差帶來的熱沖擊；在鉬坩堝上部的一側(cè)設(shè)置有排渣口 21，對應所述的排渣口 21設(shè)置有盛渣器22，設(shè)置排渣口 21的目的在于保持坩堝內(nèi)熔渣液面高度的穩(wěn)定， 使多余的熔渣通過排渣口流入盛渣器22，用以實現(xiàn)渣液的實時更新；所述盛渣器底部設(shè)置重量感應器23 ；設(shè)置用于對試驗爐進行冷卻的冷卻系統(tǒng)16，并使設(shè)置的冷卻系統(tǒng)16與爐殼 11相連，對爐殼11起到保護作用。設(shè)置在上爐膛1的進氣口 9通過連接管路與位于爐殼11外的配氣柜5相連通，在進氣口 9與配氣柜5之間的連接管路上設(shè)置電磁閥門8，將配氣柜5通過連通管路與加渣器 10相連，通過氣流，將渣帶入到坩堝中。試樣準備準備了 5種材質(zhì)的試樣，按照圖3，試樣圖制備試樣，按圖4裝配試樣
1)95%氧化鉻，5%氧化鋁
2)85%氧化鉻，10%氧化鋁，5%氧化鋯
3)60%氧化鉻，35%氧化鋁，5%氧化鋯
4)30%氧化鉻，60%氧化鋁，10%氧化鋯
5)100%氧化鋁此次實驗的目的在于為德士古水煤漿氣化爐選取合適的耐火材料，因此以德士古氣化爐實際工況(還原氣氛、持續(xù)液態(tài)煤渣沖刷)為實驗條件，實驗條件如表1 :
表1不同材質(zhì)抗渣實驗條件
權(quán)利要求
1.一種耐火材料抗渣實驗爐，其特征在于抗渣實驗爐所具有爐殼的內(nèi)部空腔形成爐膛，通過設(shè)置在爐膛中部的隔熱板(13)將爐膛隔為上爐膛(1)、下爐膛(6)兩個部分；對應上爐膛(1)、下爐膛(6)分別設(shè)置有一套溫度測量和控制系統(tǒng)(3)；其中，隔熱板(13)為可拆卸結(jié)構(gòu)，通過控制上爐膛、下爐膛的溫度測量和控制系統(tǒng)以及拆、裝隔熱板，來控制爐膛上下部位的溫度分布；在上爐膛(1)、下爐膛(6)之間設(shè)置有用以夾持試樣的試樣夾持器 (24)；在所述的試樣夾持器(24)上設(shè)置試樣(20)；試樣夾持器(24)所具有的轉(zhuǎn)動軸水平設(shè)置并與轉(zhuǎn)動裝置(15)相連，構(gòu)成所述的試樣可隨轉(zhuǎn)動軸做垂直于轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)；設(shè)置有用以為抗渣實驗提供渣液的加渣器(10)，加渣器(10)所具有的加渣通道穿過上爐膛 (1)、下爐膛(6)，并使加渣通道的出口(25)對應鉬坩堝上方；所述的鉬坩堝固定在位于下爐膛正下方的坩堝座(7)，所述的坩堝座(7)為可升降的結(jié)構(gòu)，在實驗時可將坩堝升至下爐膛(6)內(nèi)，用以使受檢的試樣運行至轉(zhuǎn)動軸下方時，受渣液(26)的侵蝕，運行至轉(zhuǎn)動軸上方時，受上下爐膛內(nèi)的溫度差帶來的熱沖擊；坩堝的上部一側(cè)具有排渣口(21)，排渣口(21) 下方設(shè)置盛渣器(22)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種耐火材料抗渣實驗爐，其特征在于實驗爐具有兩個進氣口，并與位于爐殼外的配氣柜相連通，一個進氣口(9)將實驗氣體通入上爐膛，根據(jù)實驗方案，需要上爐膛溫度低于下爐膛溫度時，打開該進氣口(9)，可對上爐膛起到降溫的作用，另一進氣口與加渣器(10 )相連，在通氣的同時，通過氣流，將渣帶入到坩堝中。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種耐火材料抗渣實驗爐，其特征在于在試樣夾持器所具有的轉(zhuǎn)動軸上設(shè)置用以計數(shù)的計數(shù)器(14)。
4.一種權(quán)利1所述耐火材料實驗爐的抗渣實驗方法，其特征在于將試樣(16)夾持在位于上爐膛(4)、下爐膛(15)之間的試樣夾持器(21)上，并將坩堝升至下爐膛(15)內(nèi)將爐膛密封，通入所需保護氣；調(diào)整上、下爐膛的溫度；當下爐膛(15)溫度升至坩堝內(nèi)渣熔化溫度時，轉(zhuǎn)動裝置(10)通電，由轉(zhuǎn)動裝置(10)帶動試樣(16)做垂直于試驗夾持器(21)轉(zhuǎn)動軸的運動；當試樣(16)運行至轉(zhuǎn)動軸的下方時，浸入坩堝的渣液內(nèi)受渣液的侵蝕；當試樣 (16)運行至轉(zhuǎn)動軸的上方時，受上、下爐膛之間的溫度差帶來的熱沖擊；實驗結(jié)束時，停止通保護氣，坩堝下降，使試樣脫離渣液；實驗時，由加渣器(20)持續(xù)給坩堝提供渣液，實現(xiàn)了渣液的實時更新。
5.一種權(quán)利1所述耐火材料實驗爐的抗渣實驗方法，其特征在于主要包括以下步驟1)測定實驗用渣熔化溫度T；2)將試樣固定在試樣夾持器上；3)密閉爐膛，真空處理，通入實驗所需保護氣至0.llMpa，打開排氣孔，點燃排空可燃氣體，打開冷卻系統(tǒng)；4)溫度感應器和溫度加熱器通電，制定升溫程序控制實驗爐升溫，熱電偶感應爐內(nèi)溫度，待下爐膛溫度升至渣熔化溫度T時，轉(zhuǎn)動裝置通電，電腦控制轉(zhuǎn)動速度；5)打開加渣器，實驗渣沿加渣通道加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至排渣口，滴入盛渣器時， 計數(shù)器開始記錄轉(zhuǎn)動周數(shù)；6)熱電偶分別測量上、下爐膛溫度；7)實驗結(jié)束，停止通保護氣體，改通純N2氣體，在下爐膛溫度降至溫度T之前，鉬坩堝的升降臺下降，試樣脫離渣液；8)切斷電源，待上下爐膛溫度將至室溫后，關(guān)閉水循環(huán)，停止通N2氣，打開爐膛，取出試樣；9)對比試樣受侵蝕狀況，選取優(yōu)質(zhì)試樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種耐火材料抗渣實驗爐所具有爐殼的內(nèi)部空腔形成爐膛，通過設(shè)置在爐膛中部的隔熱板(13)將爐膛隔為上爐膛(1)、下爐膛(6)兩個部分；在上爐膛(1)、下爐膛(6)之間設(shè)置有用以夾持試樣的試樣夾持器(24)；試樣夾持器(24)所具有的轉(zhuǎn)動軸水平設(shè)置并與轉(zhuǎn)動裝置(15)相連；設(shè)置有用以為抗渣實驗提供渣液的加渣器(10)，加渣器(10)所具有的加渣通道穿過上爐膛(1)、下爐膛(6)，并使加渣通道的出口(25)對應位于可升降鉬坩堝的上方；坩堝的上部一側(cè)具有排渣口(21)，排渣口(21)下方設(shè)置盛渣器(22)。本發(fā)明能達到時時更新渣液、氣氛可控、并且對受檢試樣有一定的沖刷作用和溫度沖擊作用。
文檔編號F27B17/02GK102519253SQ201110331290
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者何濤, 孫紅剛, 李鵬濤, 王剛, 王晗, 石干, 耿可明, 閆雙志 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司