王東孫曉紅 董瑾 趙維平李明飛 朱榮華

（1.國家陶瓷與耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，山東淄博255063 2.淄博市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東淄博， 255063)

新型耐火度試驗(yàn)爐的應(yīng)用

王東1孫曉紅1董瑾2趙維平1李明飛1朱榮華1

（1.國家陶瓷與耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，山東淄博255063 2.淄博市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東淄博， 255063)

介紹了一種新型的耐火度試驗(yàn)爐。新型耐火度試驗(yàn)爐通過工業(yè)PC及全自動控制，加熱系統(tǒng)采用新型發(fā)熱體以及攝像系統(tǒng)的引入，實(shí)現(xiàn)了耐火度檢測的全程監(jiān)控。實(shí)際應(yīng)用表明，新型耐火度試驗(yàn)爐與碳粒爐相比節(jié)能降耗，控溫精度高，提高了檢測的自動化程度，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。

耐火度 耐火度試驗(yàn)爐 標(biāo)準(zhǔn)測溫錐 測定 應(yīng)用

1 前言

耐火度是指耐火材料在無荷重時(shí)抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能，它是耐火材料使用性能的重要指標(biāo)之一，在很多耐火材料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都做了相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)規(guī)定[1]。目前，我國對耐火度的檢測依據(jù)是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7322-2007，多數(shù)采用碳粒爐進(jìn)行檢測。但是，當(dāng)前的檢測存在多方面的不足，如能耗大，控溫精度差，肉眼觀測結(jié)果困難等，最突出的問題是無法確保標(biāo)準(zhǔn)測溫錐選擇的準(zhǔn)確性。對于耐火度的檢測一般采用預(yù)先估測耐火度數(shù)值，然后選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐進(jìn)行試驗(yàn)，一旦估測值與試樣實(shí)際值差別過大，就無法準(zhǔn)確測定試樣的耐火度。因此，對耐火度檢測的測試儀器和試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 耐火度檢測現(xiàn)狀

2.1 測定原理

我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7322-2007(等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 528:1983)規(guī)定了耐火度檢測的試驗(yàn)方法，原理是：將由被測耐火原料或制品制成的試錐與已知耐火度的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐一起栽在錐臺上，在規(guī)定的條件下加熱并比較試錐與標(biāo)準(zhǔn)測溫錐的彎倒情況，直至試錐頂部彎倒接觸底盤，此時(shí)與試錐同時(shí)彎倒的標(biāo)準(zhǔn)測溫錐可代表的溫度即為該試錐的耐火度[2]。試錐在不同熔融階段的彎倒情況如圖1所示。

圖1 試錐在不同熔融階段的彎倒情況

2.2 耐火度的檢測

首先，將待測試樣磨成粉末狀，用模具制作成試錐，然后選擇標(biāo)準(zhǔn)測溫錐，將他們一起栽在錐臺上。把裝有試錐和標(biāo)準(zhǔn)測溫錐的錐臺置于爐子中，在1.5～2 h內(nèi)，將爐溫升至比估計(jì)試樣的耐火度低200℃的溫度，再按平均2.5℃/min勻速升溫，直至試驗(yàn)結(jié)束。當(dāng)任一試錐彎倒至其尖端接觸錐臺時(shí)，應(yīng)立即觀察標(biāo)準(zhǔn)測溫錐的彎倒程度，直至最后一個(gè)試錐彎倒至其頂部接觸底盤，即停止試驗(yàn)[2]。這種檢測方法簡單方便，升溫速度快，維護(hù)成本低，但是存在測試樣品少，消耗功率大，碳粒污染環(huán)境嚴(yán)重，升溫速率難以控制，直接觀測高溫爐內(nèi)試錐容易傷害眼睛等方面的不足。

3 新型耐火度試驗(yàn)爐

3.1 新型耐火度試驗(yàn)爐的設(shè)計(jì)目的

在滿足測試要求的前提下，新型耐火度試驗(yàn)爐應(yīng)該盡可能地節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程的可控化，操作自動化，便于觀察試驗(yàn)結(jié)果，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由洛陽市譜瑞慷達(dá)耐熱測試設(shè)備有限公司生產(chǎn)的NHD-03P型耐火度試驗(yàn)爐彌補(bǔ)了碳粒爐的不足之處。見圖2。

圖2 NHD-03P型耐火度試驗(yàn)爐

3.2 新型耐火度試驗(yàn)爐的結(jié)構(gòu)

新型耐火度試驗(yàn)爐主要由三部分組成。

（1) 控制系統(tǒng)

采用工業(yè)PC機(jī)進(jìn)行全自動控制，在溫度控制中應(yīng)用了專家模糊控制算法，達(dá)到了較高的控溫精度?？勺詣佑涗浉鱾€(gè)錐體彎倒的過程圖像并自動判斷試錐的彎倒溫度，并在試樣全部彎倒后自動停機(jī)。可自動記錄測試結(jié)果，具有圖像存儲、圖像打印、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。具有完善的報(bào)警處理功能，可進(jìn)行斷偶、斷棒、過電流、過電壓等事故報(bào)警和處理，并可對報(bào)警信息進(jìn)行查詢。

（2) 加熱系統(tǒng)

采用了最高溫度可達(dá)到1 900℃的全纖維內(nèi)襯和進(jìn)口硅鉬棒發(fā)熱體，爐體保溫效果好;額定功率為4.4 kW，僅為碳粒爐功率的十分之一，既清潔又節(jié)能。溫度采集方面，采用雙鉑銠熱電偶測溫，爐膛內(nèi)部均溫性6℃以內(nèi)，控溫準(zhǔn)確。發(fā)熱體在爐膛后部橫向排列，作為熱源的同時(shí)還可以作為背景光源，有效地提高了錐體在高溫狀態(tài)下的分辨率和成像效果。另外，這種排列方式與結(jié)構(gòu)使試樣受熱均勻，測試效果更為理想。

（3) 攝像系統(tǒng)

采用了水平成像的方式，可同時(shí)對6個(gè)試樣進(jìn)行測量。由于試樣與發(fā)熱體同為橫向排列，以發(fā)熱體作為背景光源，通過高溫成像系統(tǒng)，可以清晰地觀測到試樣彎倒以及試錐接觸到錐臺的圖像。配備自動切換濾光鏡裝置，使得高溫成像系統(tǒng)在不同的光線條件下均可達(dá)到理想的攝像效果。

4 新型耐火度試驗(yàn)爐的應(yīng)用

使用新型耐火度試驗(yàn)爐進(jìn)行測試，首先進(jìn)行制樣栽錐。由于采用計(jì)算機(jī)控溫測溫系統(tǒng)，因此不需要用標(biāo)準(zhǔn)測溫錐進(jìn)行比較，所以最多可以同時(shí)進(jìn)行6個(gè)試樣的測量。錐臺為一長方體，栽好試錐后放置在爐內(nèi)。根據(jù)檢測要求設(shè)計(jì)好升溫曲線，由電腦控制，通電后自動運(yùn)行。當(dāng)試驗(yàn)溫度達(dá)到1 100℃時(shí)，儀器自動進(jìn)行圖像采集，當(dāng)試錐彎倒后，軟件自動進(jìn)行識別，記錄當(dāng)前溫度，直至試驗(yàn)結(jié)束。試錐在爐中的情況見圖3。

圖3 試錐在高溫下采集到的圖像

利用這種新型的耐火度試驗(yàn)爐，以標(biāo)準(zhǔn)測溫錐為例分別進(jìn)行了3次平行測定，檢測結(jié)果見表1。從表1中我們可以看出，檢測結(jié)果穩(wěn)定性比較好，而且與標(biāo)準(zhǔn)值差距小(≤3℃)，完全符合檢測要求。

表1 耐火度檢測結(jié)果

5 結(jié)論

5.1 實(shí)際應(yīng)用表明，新型耐火度試驗(yàn)爐額定功率僅為4.4 kW，降低了能耗。

5.2 爐內(nèi)均溫性在6℃以內(nèi)，控溫精度高。

5.3 可一次進(jìn)行6個(gè)試樣的檢測，增大了檢測量。

5.4 實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程的全程監(jiān)控，減輕了操作強(qiáng)度，提高了自動化程度，使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。

5.5 取消了對標(biāo)準(zhǔn)測溫錐的使用，節(jié)約了成本。

5.6 新型耐火度試驗(yàn)爐的應(yīng)用具有比較好的效果，有待進(jìn)一步推廣。

[1]李紅霞.耐火材料手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007：64.[2]GB/T7322-2007,耐火材料耐火度試驗(yàn)方法[S].

Application of New Type Refractoriness Testing Furnace

Wang Dong,Sun Xiaohong,Dong Jin,Zhao Weiping,Li Mingfei,Zhu Ronghua

The paper introduces a new type of refractoriness testing furnace fully automatically controlled by industrial PC.With new heating elements and a camera system,an overall monitoring of refractoriness inspection is achieved.Practical application shows,compared to cryptol furnace,new refractoriness testing furnace,with high temperature-control precision,improves inspection automation level and yields more accurate results.

refractoriness,refractoriness testing furnace,standard pyrometric cone,measurement,application

（收稿 2010－09－30 責(zé)編 趙實(shí)鳴)

王東，男?，F(xiàn)在國家陶瓷與耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心從事陶瓷、耐火材料產(chǎn)品的研究及檢測工作。