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耐火材料高溫重燒試驗爐技術方案
版本號:V1.0 發布日期:2025?10?05
1. 概述
本方案針對耐火材料在高溫重燒(Re-heat)工藝中的線尺寸變化進行檢測,提供一套符合國家標準、具備高溫均勻性、可編程升溫曲線、自動數據采集的實驗平臺。設備采用模塊化設計,便于現場安裝、維護及后期功能擴展。
2. 適用標準
GB/T 5988 2004《致密定形耐火制品重燒線變化試驗方法》
GB/T 3997.1?98《隔熱定形耐火制品重燒線變化試驗方法》
相關安全與電氣規范(GB?50054、GB?3836 等)
3. 用途
評價耐火磚、耐火澆注料、陶瓷型芯等在規定熱處理后線尺寸的收縮/膨脹率。
為耐火材料研發、工藝優化提供可靠的實驗數據。
生產線質量控制、出廠檢驗。
4. 原理
樣品制備:依據 GB/T 5988,試樣尺寸一般為 160±1mm×40±1mm×40±1mm,至少 3 件。
加熱:在設定升溫速率下將樣品加熱至目標溫度(最高 1700~1800℃),保持恒溫一定時間。
測量:使用高精度線性位移傳感器(激光干涉儀或光柵尺)記錄加熱前后樣品兩端標記點的距離變化,計算線變化率。
數據處理:系統自動生成溫度?時間?線變化曲線,輸出報告。
| 序號 | 參數 | 說明 |
|---|---|---|
| 1 | 設備名稱 | 高溫重燒試驗爐 |
| 2 | 英文名稱 | High?Temperature Re?heat Test Furnace |
| 3 | 設備型號 | STR RHT?1800?C(可根據客戶需求定制) |
| 4 | 設備結構 | 爐體?加熱模塊?控制柜?測量模塊?安全防護箱(模塊化組合) |
| 5 | 溫度范圍 | 50?~?1800?℃(可選 1700?℃) |
| 6 | 最大升溫速率 | 30?℃/min(模糊控制技術) |
| 7 | 溫度控制精度 | ±1?℃(±2?℃在 1800?℃以下) |
| 8 | 加熱功率 | 1?~?300?kW(依據最高溫度選配) |
| 9 | 加熱元件 | 硅?鉬棒(Si?Mo) |
| 10 | 溫度傳感器 | 鉑?銠 B 型熱電偶(耐高溫) |
| 11 | 爐膛尺寸(可調) | 寬?300?mm?×?深400?mm?×?高?250?mm(可根據樣品尺寸定制) |
| 12 | 位移測量裝置 | 激光干涉儀或光柵尺,分辨率 0.01?mm,測量范圍 0?~?10?mm |
| 13 | 控制系統 | PLC?+?觸摸屏,支持多段升溫曲線、自動記錄、軟停機 |
| 14 | 電源要求 | AC?380?V,三相四線,功率因數 ≥?0.9 |
| 15 | 安全保護 | 超溫、過流、缺相、門鎖互鎖、急停、軟啟動等 |
| 16 | 外形尺寸 | 約 1200?mm?×?800?mm?×?2200?mm,重量約 600?kg |
| 17 | 環境溫度 | 5?~?35?℃,相對濕度 ≤?80?% |
| 18 | 供氣系統(可選) | 惰性氣體(Ar/N?)流量控制,防止氧化 |
6. 可增選配置
配置功能說明
惰性氣氛控制單元氬氣/氮氣循環,適用于氧化敏感材料
多樣品并行模塊同時測試 2–4 件樣品,提高實驗效率
高精度激光干涉位移系統位移分辨率提升至 0.05?μm
遠程監控與數據上傳通過以太網/Wi?Fi 實時查看曲線、自動備份
自動樣品裝夾機構快速更換樣品,降低人工誤差
冷卻水循環系統高溫后快速降溫,縮短循環時間
防護箱體(防火板)符合 GB/T 3836 防護要求,提升操作安全性
7. 結構特點(模塊與結構詳細描述)
爐體模塊:采用高密度莫來石保溫磚 + 纖維復合保溫層,外殼為耐高溫不銹鋼,內部加熱元件均勻分布于兩側壁,保證溫度均勻性 ≤?±1?℃。
加熱模塊:SiMo 電阻棒可拆卸,便于更換;采用模糊控制技術,實現快速升溫且無超調。
測量模塊:位于爐膛兩端的非接觸式激光位移傳感器,配合防護窗設計,避免高溫輻射對儀器損傷。
控制柜:PLC 主控,配備觸摸屏、人機交互界面,內置多段程序、報警日志、數據存儲。
安全防護箱:外層防火板、內部散熱口,防止高溫輻射對操作人員及控制儀表的影響。
氣氛模塊(選配)?:獨立氣體入口、流量計、閥組,可實現惰性氣體置換或真空環境。
模塊化結構使得設備在現場可快速拆裝、維修或功能升級。
8. 標準配置
爐體(含保溫層)
SiMo 加熱棒(功率 1?~?300?kW)
鉑?銠 B 型熱電偶 × 4(溫度監控)
PLC 控制系統 + 觸摸屏
激光位移傳感器(或光柵尺)
安全互鎖、急停、過溫、過流保護
基本氣體入口(空氣)
標準軟件(實驗參數設定、自動記錄、報告生成)
| 零部件 | 失效機理 | 建議更換周期 |
|---|---|---|
| Si?Mo 加熱棒 | 高溫氧化、熱疲勞 | 約 2000?h 連續運行后檢查 |
| 鉑?銠熱電偶 | 膜層老化、腐蝕 | 12?個月或出現偏差時 |
| 爐門密封墊(耐高溫纖維) | 高溫老化、裂紋 | 2?年或出現泄漏 |
| 位移測量探頭(光柵尺/激光) | 光學元件污染、機械磨損 | 18?個月或精度下降 |
| 防護箱體防火板 | 高溫熱沖擊 | 5?年或出現裂紋 |
10. 使用壽命
整體設備:在正常維護下預計使用壽命 ≥10?年。
加熱元件:約 2000?h 連續高溫運行后需檢修或更換。
熱電偶:約 12個月更換一次,以保證溫度精度。
| 項目 | 質保期限 |
|---|---|
| 整機(硬件) | 12?個月(含免費更換易損件) |
| 控制系統軟件 | 24?個月免費升級 |
| 現場技術培訓 | 交付后 3?天內完成 |
| 備件供應 | 質保期后 5?年內提供原廠配件 |
12. 包裝運輸
小件(傳感器、熱電偶、控制柜配件):采用 木箱 加防潮包裝。
大件(爐體、加熱模塊):采用 簡易木框 + 泡沫/PE 防護,外覆防水油布,配備吊裝孔位,便于叉車搬運。
| 環境因素 | 要求 |
|---|---|
| 環境溫度 | 5?~?35?℃ |
| 相對濕度 | ≤?80?%(無腐蝕性氣體) |
| 通風條件 | 良好,防止局部氧化 |
| 電源 | AC?380?V,三相四線,頻率 50?Hz |
| 場地 | 平整、干燥,預留 1.5?m 周邊空間用于維護 |
開機前檢查:確認爐門密封、加熱棒無破損、熱電偶連接牢固、氣體閥門狀態。
防護裝備:操作人員必須佩戴耐高溫手套、防護眼鏡、阻燃工作服。
加熱元件:首次升溫速率不宜超過 5?℃/min,以防熱沖擊導致 Si?Mo 棒裂紋。
氣氛切換:更換惰性氣體前必須先排空爐內殘余空氣,防止氧化。
安全互鎖:爐門未完全閉合時系統自動停電;急停按鈕隨時可切斷主電源。
定期校準:熱電偶每 6 個月校準一次,位移傳感器每 12 個月進行線性校驗。
清潔保養:每次實驗結束后清理爐膛雜質,檢查保溫磚是否出現裂紋或脫落
| 步驟 | 操作要點 |
|---|---|
| 1. 準備 | (a) 檢查電源、氣源、冷卻水; (b) 穿戴防護裝備; (c) 將樣品按 GB/T?5988 規定放置在樣品支架上,記錄初始標記距離。 |
| 2. 參數設定 | 在觸摸屏輸入:目標溫度、升溫速率、保溫時間、測量點數;可選氣氛模式(空氣/Ar/N?)。 |
| 3. 啟動升溫 | 按 “Start” 啟動,系統自動執行升溫曲線;監控溫度曲線,若出現超溫報警立即停機。 |
| 4. 保溫 & 測量 | 達到目標溫度后保持設定保溫時間,位移傳感器實時記錄兩端標記點距離變化。 |
| 5. 降溫 | 保溫結束后,程序自動進入降溫階段(降溫速率 ≤?5?℃/min),防止樣品熱沖擊。 |
| 6. 數據處理 | 實驗結束后系統自動生成《線變化率報告》,包括溫度?時間?位移曲線、線變化率 (%)、實驗日志。 |
| 7. 結束清理 | 關閉電源、排除殘余氣體;取出樣品,清理爐膛,檢查密封墊與加熱棒是否有異常。 |
| 8. 記錄與維護 | 將實驗記錄存檔,填寫《設備運行日志》,并在每月例行檢查中核對易損件狀態。 |
本設備必須由經過專業培訓的技術人員操作使用,嚴禁未經授權的人員自行調試或維修。
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