【技術領域】

本發(fā)明屬于耐火澆注料技術領域，尤其涉及一種用于評價噴射澆注料工作性能的測試裝置及使用該裝置的測試方法。

背景技術：

不定形耐火材料由于生產工藝簡單、施工方便、能源消耗低等優(yōu)點而廣泛應用于煉鐵、煉鋼、建材、有色等領域，并成為未來耐火材料的發(fā)展方向。隨著工業(yè)化使用性能要求，施工方式越來越多樣化，不定形耐火材料的種類也在與日俱增。近年來，噴射澆注料因為具有勞動強度低、施工效率高以及可遠距離泵送等優(yōu)點，逐漸廣泛應用于高爐、高爐出鐵溝、魚雷罐、中間包、加熱爐、焚燒爐、水泥窯等場合。噴射澆注料施工過程主要涉及管道輸送和噴槍噴射兩個方面，其中良好、穩(wěn)定的管道輸送是噴射澆注料能夠順利施工的關鍵過程。噴射施工效果及使用效果良好的材料需要其在管道運輸過程中能夠持續(xù)暢通而不堵塞管道，并保持穩(wěn)定的新拌狀態(tài)而不發(fā)生偏析，即整體保持良好的工作性能。

實際使用過程中，因為材料配置不合理導致噴射澆注料堵塞管道的現(xiàn)象時有發(fā)生，影響施工效率；同時，由于遠距離運輸，配置不合理，攪拌均勻的澆注料也會出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，導致噴射出來的材料高溫使用性能大大降低。因此，采用有效的評價噴射澆注料工作性能的方法至關重要。目前，關于噴射澆注料工作性能的評價方式，主要集中在采用測試自流值的方法，根據(jù)自流值的大小衡量材料工作性能的優(yōu)良。該方法雖然可在一定程度上反映出材料的流動性，但是其測試方法偏離實際，無法反映噴射澆注料在管道中真實的流動狀態(tài)，往往給生產員人帶來誤導，給企業(yè)造成損失。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的噴射澆注料工作性能測試方法上存在的缺陷，本發(fā)明提出一種噴射澆注料工作性能測試裝置及測試方法，更加準確的評價噴射澆注料在管道中流動的狀態(tài)。

本發(fā)明提供的一種噴射澆注料工作性能測試裝置，包括透明的測試管道、活塞、支桿及加壓裝置；所述測試管道包括豎直管道、帶有刻度的水平管道及連通所述豎直管道與所述水平管道的連接管道；所述支桿一端與所述活塞相連接，另一端與所述加壓裝置相連接；所述活塞能夠伸入所述豎直管道并與所述豎直管道的內壁密封配合；所述加壓裝置通過所述支桿使所述活塞沿所述豎直管道的內壁上下滑動；所述連接管道呈弧形且所述連接管道與所述水平管道的連接處設有閥門。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述豎直管道的內徑為70-80mm，所述水平管道的內徑為40-50mm。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述測試管道由pc材料制成。

本發(fā)明提供的一種基于上述噴射澆注料工作性能測試裝置的噴射澆注料工作性能測試方法，包括以下步驟：

1)在所述閥門關閉的情況下，將一定量的噴射澆注料裝入所述豎直管道及所述連接管道內，靜置使噴射澆注料填充均勻；

2)將所述活塞放入所述豎直管道內并緩慢移動所述活塞使其與噴射澆注料的上表面接觸；

3)打開所述閥門并同時讓所述加壓裝置向所述活塞施加一定的壓力；

4)待所述豎直管道內的噴射澆注料流盡后，所述加壓裝置停止向所述活塞施加壓力，記錄水平管道內噴射澆注料的流動距離及流動時間；

5)調整所述加壓裝置向所述活塞施加的壓力的大小，重復步驟1)至步驟4)；

6)對步驟1)至步驟5)獲得的一系列流動距離、流動時間及相對應的壓力進行處理，得到壓力與流速的關系。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟6)中，壓力與流速的關系式為p＝k0+μ·f(v)，其中，k0與μ反映試樣在管道內流動的難易程度。

在一個優(yōu)選實施方式中，將步驟5)完成后獲得的帶有噴射澆注料的水平管道進行養(yǎng)護、烘干，然后分段切開，觀察橫截面上顆粒的分布及靠近所述水平管道內壁處形成的潤滑層，判斷噴射澆注料在流動中的偏析情況。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述加壓裝置每次施加于所述活塞上的壓力是恒定的，壓力范圍是0-2mpa。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟1)中，每次裝入所述連接管道及所述豎直管道內的噴射澆注料的質量為3-6kg。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟1)中，將噴射澆注料裝入所述連接管道及所述豎直管道內后，靜置15-30s使噴射澆注料填充均勻。

本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測試裝置及測試方法能夠模擬噴射澆注料在管道內的流動情況，通過流動的難易程度及流動過程中顆粒的分布狀態(tài)，直觀反應噴射澆注料的堵塞情況及偏析情況。該發(fā)明貼近實際應用，得到的結果直觀可靠，能有效評價噴射澆注料在管道中的輸送性能，為噴射澆注料的設計提供評價標準，從而優(yōu)化噴射澆注料的配置，提高工作性能與使用性能。此外，還具有裝置簡單，操作容易，維護方便，試樣需求量少，成本費用較的優(yōu)點。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測試裝置的示意圖。

圖2為實施例1中噴射澆注料a在噴射澆注料工作性能測試裝置內的流動狀態(tài)示意圖。

圖3為實施例2中噴射澆注料b在噴射澆注料工作性能測試裝置內的流動狀態(tài)示意圖。

【具體實施方式】

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種噴射澆注料工作性能測試裝置100，包括透明的測試管道10、活塞20、支桿30及加壓裝置40。

具體的，所述測試管道10包括豎直管道11、帶有刻度的水平管道12及連通所述豎直管道11與所述水平管道12的連接管道13。所述支桿30一端與所述活塞20相連接，另一端與所述加壓裝置40相連接。所述活塞20能夠從所述豎直管道11遠離所述連接管道13的一端伸入所述豎直管道11并與所述豎直管道11的內壁密封配合。所述加壓裝置40通過所述支桿30使所述活塞20沿所述豎直管道11的內壁上下滑動。所述連接管道13呈弧形且所述連接管道13與所述水平管道12的連接處設有閥門50。所述閥門50用于控制所述連接管道13與所述水平管道12之間是否連通，即當所述閥門50打開時，所述連接管道13與所述水平管道12導通，當所述閥門50關閉時，所述連接管道13與所述水平管道12不能導通。

優(yōu)選的，所述豎直管道11的內徑為70-80mm，所述水平管道12的內徑為40-50mm。所述測試管道10由具備高強度的pc(聚碳酸酯)材料制成。

本發(fā)明還提供一種噴射澆注料工作性能測試方法，該方法采用了上述噴射澆注料工作性能測試裝置100并包括以下步驟：

1)在所述閥門50關閉的情況下，將一定量的噴射澆注料裝入所述豎直管道11及所述連接管道13內，靜置使噴射澆注料填充均勻；

2)將所述活塞20放入所述豎直管道11內并緩慢移動所述活塞20使其與噴射澆注料的上表面接觸；

3)打開所述閥門50并同時讓所述加壓裝置40向所述活塞20施加一定的壓力；

4)待所述豎直管道11內的噴射澆注料流盡后，所述加壓裝置40停止向所述活塞30施加壓力，記錄水平管道12內噴射澆注料的流動距離及流動時間；

5)調整所述加壓裝置40向所述活塞20施加的壓力的大小，重復步驟1)至步驟4)；

6)對步驟1)至步驟5)獲得的一系列流動距離、流動時間及相對應的壓力進行處理，得到壓力與流速的關系。

具體的，所述加壓裝置40每次施加于所述活塞20上的壓力是恒定的，壓力范圍是0-2mpa。步驟1)中，每次裝入所述連接管道13及所述豎直管道11內的噴射澆注料的質量為3-6kg，且裝入后需要靜置15-30s使噴射澆注料填充均勻。

進一步的，步驟6)中，壓力(p)與流速(v)的關系式為p＝k0+μ·f(v)，其中，k0與μ反映試樣在管道內流動的難易程度，預估堵塞管道的可能性。此外，將步驟5)完成后獲得的帶有噴射澆注料的水平管道進行養(yǎng)護、烘干，然后分段切開，可以觀察橫截面上顆粒的分布及靠近水所述平管道12內壁處形成的潤滑層，判斷噴射澆注料在流動中的偏析情況。

本發(fā)明的原理在于：裝入所述豎直管道11內的噴射澆注料試樣流經弧形的連接管道13向水平管道12方向流動，模擬了實際施工過程中噴射澆注料在管道內的運輸狀態(tài)；進一步的，通過加壓裝置40對所述活塞20施加壓力達到對噴射澆注料加壓的目的，模擬了施工過程中的泵送壓力對噴射澆注料流動狀態(tài)的影響；此外，基于噴射澆注料的流變學原理，通過記錄試樣在所述水平管道12內的流動距離及流動時間，分析得到壓力與流速的數(shù)學關系式p＝k0+μf(v)，其中，k0(單位，pa)表示試樣在水平管道內流動的動摩擦力(臨界壓力)，即試樣能夠在管道內流動所需要克服的作用力，其值愈小反映材料可運輸性愈好，反之可運輸性愈差，μ值表示試樣在管道內流動時材料的表觀粘滯力，反映流量與壓力的相關系數(shù)，即其值愈小增加流量所需壓力就更小，材料在管道內的易運輸性就更好，同時μ值還可反映試樣運輸過程中的偏析性，μ值愈大抗偏析性就愈好，反之就愈差，合適的k0、μ保證了噴射澆注料穩(wěn)定的運輸狀態(tài)，以此預測堵塞管道的可能性；將水平管道12與內部的試樣一起養(yǎng)護、干燥，保留了試樣的流動狀態(tài)，利于觀察偏析情況。

實施例1

本實施例中，噴射澆注料工作性能測試裝置100的豎直管道11及水平管道12的內徑分別為75mm、40mm，且長度分別為300mm、800mm。采用該裝置進行的噴射澆注料工作性能測試方法中，每次將3kg的噴射澆注料裝入所述豎直管道11及所述連接管道13內，靜置15s后打開所述閥門50，與此同時，所述加裝裝置40施加于所述活塞20的恒定壓力為p1＝1mpa。

請一并參閱圖2，觀察養(yǎng)護、烘干后的位于水平管道12內的噴射澆注料a可知，噴射澆注料a的大顆粒集中在水平管道12的下部，基質漿體分布于上部，出現(xiàn)了嚴重的偏析。此外，將施加于所述活塞20的恒定壓力改為p2＝0.2mpa、p3＝0.5mpa、p4＝0.7mpa、p5＝1.2mpa、p6＝1.5mpa、p7＝1.8mpa，分別得到流速v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7，采用線性回歸的分析方法得到壓力與流速的數(shù)學關系p＝k0+μ·f(v)，k0與μ不匹配，說明噴射澆注料a管道運輸工作性能較差。

實施例2

本實施例中，采用實施例1所描述的噴射澆注料工作性能測試裝置100及參數(shù)測試噴射澆注料b的工作性能。請一并參閱圖3，觀察養(yǎng)護、烘干后的位于水平管道12內的噴射澆注料b可知，噴射澆注料b在水平管道12內的顆粒分布較為均勻，沒有觀察到明顯的偏析現(xiàn)象，同時，與水平管道12接觸的地方存在一層薄薄的潤滑層，表明噴射澆注料b在水平管道12內工作性能良好。此外，改變壓力得到壓力與流速的數(shù)學關系p＝k0+μ·f(v)，k0與μ匹配合適，說明噴射澆注料b適宜在管道內運輸。

本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測試裝置及測試方法能夠模擬噴射澆注料在管道內的流動情況，通過流動的難易程度及流動過程中顆粒的分布狀態(tài)，直觀反應噴射澆注料的堵塞情況及偏析情況。該發(fā)明貼近實際應用，得到的結果直觀可靠，能有效評價噴射澆注料在管道中的輸送性能，為噴射澆注料的設計提供評價標準，從而優(yōu)化噴射澆注料的配置，提高工作性能與使用性能。此外，還具有裝置簡單，操作容易，維護方便，試樣需求量少，成本費用較的優(yōu)點。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施局限于這些說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。