耐火材料高溫荷重軟化溫度測試儀：荷重軟化溫度試驗爐
- 別稱：荷重軟化溫度試驗爐
- 類型：高溫電爐系列
- 溫度：
- 規格：
產品詳情
Refractories Load Softening Temperature Tester
耐火材料高溫荷重軟化溫度測試儀技術方案
1 設備概述簡介
耐火材料高溫荷重軟化溫度測試儀：荷重軟化溫度試驗爐
高溫荷重軟化溫度測試儀是一種專門用于測定耐火材料在高溫環境下抵抗荷重軟化能力的關鍵檢測設備。該耐火材料高溫荷重軟化溫度測試儀通過模擬工業高溫窯爐中耐火材料所承受的高溫與機械應力雙重作用,精確測定材料在恒定載荷下隨著溫度升高而發生形變的臨界溫度點,即荷重軟化溫度。這一參數對評估耐火材料在高溫工業應用中的結構穩定性和使用壽命具有至關重要的指導意義,廣泛應用于鋼鐵、水泥、玻璃、有色金屬等高溫工業領域耐火材料的質量檢驗、新品研發及工藝改進。
該耐火材料高溫荷重軟化溫度測試儀采用先進的電加熱技術和高精度形變測量系統,能夠在最高1700℃的高溫環境下,按照國際標準和國家標準規定的升溫和加載條件,對標準尺寸的耐火材料試樣進行精確測試,獲取材料的開始變形溫度、4%變形溫度、潰敗溫度等關鍵參數。設備集成了精密機械傳動、精確溫度控制和實時形變監測等多重系統,確保測試結果的準確性和重復性,為耐火材料生產企業、使用單位和科研機構提供可靠的數據支持。
2 遵循標準
本設備嚴格遵循國內外耐火材料測試的相關標準規范,確保測試結果的國際互認性和行業認可度。設備設計遵循以下新標準要求:
設備遵循的標準規范
國家標準GB/T 5989-2023《耐火材料 荷重軟化溫度試驗方法(示差升溫法)》
國家標準GB/T 5989-2008《耐火材料 荷重軟化溫度試驗方法 示差升溫法》(全部被2023版代替)
行業標準YB/T 370-2016《耐火材料 荷重軟化溫度試驗方法(非示差-升溫法)》
國際標準ISO 1893:2007《耐火制品 荷重軟化溫度的測定 示差升溫法》
制定中標準20254545-T-469《耐火泥漿 第11部分:荷重軟化溫度試驗方法(非示差—升溫法)》(制定中)
設備除了符合上述專用標準外,其電氣安全性能符合GB/T 15478-2015《儀器儀表安全要求》,控制系統符合GB/T 33989-2017《工業自動化產品安全要求》等相關通用技術標準。當標準更新時,設備可通過軟件升級和部件更換滿足新標準要求,確保技術的先進性和標準的符合性。
3 設備用途
高溫荷重軟化溫度測試儀主要應用于以下領域和材料的測試:
耐火材料制品測試:適用于致密定形耐火制品、定形隔熱耐火制品、不定形耐火材料等多種耐火產品的荷重軟化溫度測試。具體包括粘土質、高鋁質、硅質、鎂質、剛玉質等二十余類耐火制品。設備能夠測試材料在高溫高壓條件下的抗變形能力,為材料配方優化和應用選型提供數據支撐。
耐火泥漿測試:特別適用于耐火泥漿在一定載荷下高溫性能的評價。目前國內外均缺乏有效評價耐火泥漿荷重軟化溫度的檢測手段,本設備可為制定中的國家標準《耐火泥漿 第11部分:荷重軟化溫度試驗方法(非示差—升溫法)》提供測試平臺。
質量控制和研發:用于耐火材料生產企業的原料檢驗、過程控制和成品檢測,確保產品質量符合標準要求;同時適用于科研院所和高校的新材料研發、應用研究和對比分析,推動耐火材料技術進步和創新。
高溫性能綜合評價:除了標準的荷重軟化溫度測試,設備還可進行材料在保護氣氛條件下的高溫性能測試、高溫抗氧化性能測試等,全面評估材料在復雜高溫環境下的使用性能。
4 試驗原理
高溫荷重軟化溫度測試基于兩種互補的測試原理:示差升溫法和非示差升溫法。
4.1 示差升溫法原理
示差升溫法是GB/T 5989-2023標準規定的核心測試方法,其基本原理為:將標準尺寸的圓柱體試樣(Φ36×50mm或相應尺寸長方體)置于加熱爐內,通過上壓棒施加恒定機械載荷(通常為0.2MPa),以規定的升溫速率(如4.5-5.5℃/min)對試樣和爐內參比物(氧化鋁管)同時加熱。設備通過示差熱電偶系統連續測量試樣與參比物之間的溫度差值(ΔT),當試樣開始收縮變形時,由于試樣與加熱元件的相對位置變化導致ΔT發生變化。通過監測ΔT-溫度曲線的變化,精確確定試樣的開始變形溫度(T0)、特定變形量溫度(如T0.5、T1、T2等)和最大變形溫度。
4.2 非示差升溫法原理
非示差升溫法主要依據YB/T 370-2016行業標準,適用于那些不適合使用示差法測試的耐火材料,如耐火澆注料、耐火可塑料等不定形耐火材料。該方法直接對試樣施加恒定載荷,以規定升溫速率加熱,通過高精度位移傳感器直接測量試樣在加熱過程中的高度變化,記錄變形量與溫度的關系曲線。通過分析變形曲線,確定試樣的荷重軟化開始溫度、4%變形溫度、潰敗溫度等特征參數。
兩種方法的本質區別在于:示差法通過溫度差變化間接反映試樣變形,靈敏度高,適用于精確測定變形起始點;非示差法則通過直接位移測量獲取變形量,適用于變形量較大的材料測試。現代高性能荷重軟化溫度測試儀通常集成兩種測量原理,可根據測試要求靈活切換。
5 主要技術參數
設備名稱:高溫荷重軟化溫度測試儀
英文名稱:Refractories Load Softening Temperature Tester
設備型號:STR HRY-02Y型
設備結構:立式框架結構,由主機、加熱系統、加載系統、測量系統、氣路系統和控制柜組成
溫度參數:最高工作溫度:1700℃
長期使用溫度:≤1650℃
升溫速率:0～10℃/min可調
控溫精度:±1℃
溫度分辨率:0.1℃
載荷參數:最大載荷:5000N
載荷精度:±1%
常用試驗載荷:0.1MPa、0.2MPa、0.5MPa(可調)
變形測量:位移計量程:0～5mm
位移計精度:0.5%
變形分辨率:0.001mm
試樣規格:標準試樣:Φ36×50mm圓柱體或相應尺寸長方體
試樣數量:1個/次(標準配置)
加熱系統:加熱元件:優質鉬硅棒
額定功率:12-15kVA
電源要求:AC380V±10%,50Hz,三相五線制
氣氛系統:保護氣氛:空氣或氮氣等保護氣氛
氣體流量:0-5L/min(可調)
控制系統:控制方式:PC+PLC全自動控制
數據采集:實時采集溫度、變形、載荷數據
曲線顯示:實時顯示溫度-變形、溫度-時間曲線
數據輸出:自動生成測試報告,支持數據導出
型號規格主要技術參數?
|
型號/參數 Model |
STR RUL17-01 |
STR RUL17-02 |
STR RUL17-03 |
STR RUL17-04 |
STR RUL17-5 |
|
使用溫度 Working temperature(℃) |
1700 |
1700 |
1700 |
1800 |
1700 |
|
升溫速率 Heating-up rate(℃/min) |
0-10 |
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控溫精度 Temperature control accuracy(℃) |
±1 |
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試樣個數 Quantity of sample |
1 |
2 |
3 |
2 |
2 |
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變形測量范圍 Deformation range(mm) |
0-10 |
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分辨率 Resolution(mm) |
0.001 |
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試驗氣氛 test atmosphere |
自然空氣氣氛（air atmosphere） |
埋碳還原氣氛 |
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尺寸 Sample dimensions, mm |
Φ36×50，Φ50×50 |
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6 可增選配置
為滿足用戶特殊測試需求和功能擴展,設備提供以下可增選配置:
多試樣測試系統:可增配至3個測試工位,實現同時測試多個試樣,大幅提高測試效率,特別適用于批量檢測和對比試驗。
增強型氣氛系統:增配高精度氣體流量控制器、氣氛凈化裝置和氧濃度傳感器,實現精確的氣氛控制和監測,滿足特殊材料在還原性或保護性氣氛中的測試要求。
高溫攝像觀察系統:通過耐高溫石英觀察窗和高溫內窺鏡,結合CCD攝像系統,實時觀察試樣在測試過程中的形貌變化,為變形機理研究提供直觀影像資料。
變形測量增強系統:增配激光位移傳感器或接觸式雙位移傳感器,提高變形測量的精度和可靠性,特別適用于低蠕變材料的測試。
數據管理系統:增配實驗室信息管理系統(LIMS)接口,實現測試數據與實驗室管理系統的無縫對接,支持數據追溯、統計分析和報告自定義。
安全增強系統:增配緊急冷卻系統、雙重過溫保護裝置和遠程監控接口,提升設備安全性能和自動化管理水平。
7 結構特點
7.1 模塊化結構設計
高溫荷重軟化溫度測試儀采用先進的模塊化設計理念,將整機分為主機框架、加熱系統、加載系統、測量系統、氣路系統和控制系統六大模塊。這種設計便于設備的安裝、維護和功能擴展,同時提高了系統的可靠性和可維修性。
主機框架采用優質鋼結構和精密鑄造部件,經過嚴格的應力消除處理,確保在高溫和高載荷條件下長期保持結構穩定性和幾何精度。設備外觀采用靜電噴涂工藝,耐腐蝕、易清潔;內部結構采用分層設計,電氣單元與機械單元有效隔離,避免相互干擾。
7.2 加熱系統特點
加熱系統是設備的核心模塊,采用優質鉬硅棒作為加熱元件,布置在加熱爐的四周,形成均勻的加熱區域。加熱爐采用多層復合結構,由氧化鋁纖維隔熱層、氧化鋯高溫層和不銹鋼外殼組成,既保證了高溫下的低熱損失,又確保了爐體表面的安全溫度。加熱爐設計有快速冷卻系統,通過可控制的氣冷或水冷裝置,大幅縮短試驗間隔時間,提高測試效率。
7.3 加載系統特點
加載系統采用精密機械傳動配合伺服電機控制,實現載荷的平穩、精確施加。系統內置壓力傳感器和緩沖裝置,確保載荷的準確性和穩定性,避免沖擊載荷對試樣的影響。加載機構設計有自動對中裝置,保證載荷沿試樣軸線方向傳遞,避免偏載導致的測試誤差。
7.4 測量系統特點
測量系統集成了高精度溫度測量、位移測量和載荷測量子系統。溫度測量采用B型熱電偶(鉑銠30-鉑銠6)作為工作熱電偶,配合高精度AD轉換模塊,實現溫度的精確測量;位移測量采用高精度光柵尺或LVDT位移傳感器,直接測量試樣的實際變形量;載荷測量采用應變式壓力傳感器,實時監測試驗載荷的變化。各測量通道均采用隔離和屏蔽技術,有效抑制干擾,保證測量數據的準確性。
7.5 控制系統特點
控制系統采用PC+PLC的先進控制架構,PC機負責人機交互、數據存儲和報告生成,PLC負責實時控制、數據采集和安全監控。控制軟件基于Windows平臺開發,具有圖形化操作界面、實時曲線顯示、數據自動保存和異常報警等功能。軟件內置標準測試程序,用戶也可根據需要自定義測試參數和流程,滿足特殊測試要求。
8 標準配置
設備的標準配置包括完成常規荷重軟化溫度測試所需的全部硬件和軟件:
主機系統:包括高強度框架、加熱爐體、冷卻系統等。
加載系統:伺服加載單元、壓力傳感器、載荷傳動機構1套。
測量系統:B型熱電偶2支(一支用于控溫,一支用于測量)、光柵尺位移傳感器1套。
氣路系統:保護氣氛接口、流量計和調節閥1套。
控制系統:工業控制計算機(含顯示器)、PLC控制器、數據采集模塊1套。
軟件系統:高溫荷重軟化溫度測試專用軟件1套。
試樣工具:標準試樣模具(Φ36×50mm)1套,試樣上下墊片(氧化鋁材質)2套。
安裝輔助工具:專用扳手、對中工具、水平儀等1套。
技術文檔:使用說明書、安裝手冊、電氣原理圖、合格證等1套。
9 易損件清單
為確保設備持續穩定運行,用戶應儲備以下易損件:
加熱元件:鉬硅棒加熱體,使用壽命約1000-1500小時,建議儲備1套。
熱電偶:B型熱電偶(鉑銠30-鉑銠6),使用壽命約6-12個月,建議儲備1-2支。
試樣墊片:高純氧化鋁上、下墊片,易在試驗后與試樣粘連,每50-100次試驗需更換,建議儲備20-30套。
壓棒與支撐棒:氧化鋁材質,長期使用會出現磨損,建議儲備1-2套。
密封材料:爐門密封圈和氣體接頭密封圈,耐高溫硅橡膠材質,建議儲備1套。
保險管:主電路和控制電路保險管,建議儲備5-10個。
10 設備使用壽命
在正常使用、定期維護和遵守操作規范的條件下,高溫荷重軟化溫度測試儀的使用壽命可達5-10年。具體使用壽命受以下因素影響:
使用頻率:設備每天運行8小時,每周5天的常規使用條件下,可達到設計壽命;連續高強度使用會相應縮短設備壽命。
工作溫度:經常在接近極限溫度(1700℃)下工作,加熱元件和爐襯材料損耗會加快,建議盡量避免不必要的極限溫度運行。
維護保養:定期進行設備維護保養可顯著延長使用壽命,建議每運行1000小時進行一次全面保養。
環境條件:在符合要求的環境條件下使用,避免腐蝕性氣體、振動源等有害因素影響,可延長設備壽命。
設備在整個生命周期內,制造商持續提供技術支持和備件供應,確保用戶能夠獲得原廠正品備件和專業技術服務。
11 售后質保
設備提供全面的售后服務和質保政策:
質保期:整機質保12個月,自設備驗收合格之日起計算。加熱元件、熱電偶等易損件質保6個月。
安裝調試:提供免費的現場安裝調試服務,確保設備正常投入運行。
技術培訓:提供現場技術培訓,包括設備操作、維護保養、簡單故障排除等內容。
售后響應:提供7×24小時技術咨詢,故障問題時2小時內響應,48小時內提供解決方案。
軟件升級:在質保期內,提供免費的軟件升級服務,確保設備符合最新標準要求。
延保服務:質保期滿后,可簽訂延保合同,提供有償維修和保養服務。
12 包裝運輸
設備采用專業的工業包裝方案,確保運輸安全:
包裝方式:主機采用高強度木質框架箱,內部采用防震材料固定;小型配件和易損件采用獨立紙箱包裝,再集中裝入大木箱。控制計算機等精密電器采用原廠包裝加外木箱加固。
包裝材料:采用符合國際植物檢疫標準的實木材料,內部使用防潮膜、泡沫塑料和EPE珍珠棉等多重防護。
運輸標識:外包裝明顯位置標注"精密儀器"、"防潮"、"防震"、"向上"等標識,提供設備照片和聯系人信息。
運輸方式:建議采用專業物流公司進行運輸,設備到貨后需檢查包裝完好性,如有損壞立即聯系運輸公司索賠。
13 使用環境要求
為確保設備正常運行和測試精度,使用環境需滿足以下要求:
場地空間:設備主機占地面積約1.5m×1.2m,后方預留至少0.8m維修空間;實驗室總使用面積建議不小于15㎡。
環境條件:環境溫度15-30℃,相對濕度≤70%(無冷凝);空氣中無腐蝕性氣體、無大量粉塵;避免陽光直射設備。
電源要求:AC380V±10%,50Hz,三相五線制,容量不小于25kVA,需獨立空氣開關控制;接地電阻≤4Ω。
氣源要求:如需保護氣氛,需要高純氮氣或氬氣(純度≥99.95%),入口壓力0.2-0.5MPa,流量0-5L/min。
基礎條件:設備需安裝在穩固的水平基礎上,基礎承重不小于500kg/m2;避免與大型振動設備(如破碎機、壓力機)同室安裝。
通風條件:實驗室需配備排風系統,確保試驗過程中產生的熱量能及時排出,保持室內舒適溫度。
14 使用注意事項
為確保設備安全運行和延長使用壽命,使用時需特別注意以下事項:
14.1 加熱元件保護
加熱元件是設備的核心部件,價格昂貴,需特別注意保護:
防止過熱:嚴禁在超過1700℃的極限溫度下長期運行,避免加熱元件過快老化。
電流控制:手動預熱爐膛時,持續電流不得超過200A,防止電流沖擊損壞加熱元件。
避免接觸:裝卸試樣時需輕拿輕放,不得碰觸發熱體,防止機械損傷。
防污染保護:避免試樣熔化后污染加熱元件,如試樣可能熔化,需使用氧化鋁墊片或坩堝保護。
14.2 安全操作注意事項
高溫防護:設備運行時爐體表面溫度可達100℃以上,操作時需佩戴高溫手套,防止燙傷。
電氣安全:設備通電時嚴禁打開控制柜門,維修前必須切斷電源并掛警示牌。
試樣安裝:上、下墊片、試樣、壓棒必須和支撐棒同心且平衡,避免偏載導致測試誤差或設備損壞。
升溫控制:開始升溫時必須手動升溫,防止發熱體和變壓器燒毀。
氣體使用:使用保護氣氛時,確保實驗室通風良好,防止窒息風險。
緊急情況:設備異常時立即按下急停按鈕,切斷電源,聯系專業人員處理。
14.3 日常維護注意事項
定期檢查:每周檢查一次加載系統運行是否平穩,每月檢查一次加熱元件和電氣連接。
清潔保養:定期清潔設備表面,保持設備干凈;清潔時使用軟布,避免使用腐蝕性清潔劑。
校準計劃:按計劃對溫度、位移和載荷傳感器進行校準,建議校準周期不超過12個月。
記錄保存:詳細記錄設備使用情況、維護保養和故障處理,建立完整的設備檔案。
15 標準操作規程(SOP)
為確保測試結果的準確性和可靠性,請嚴格按照以下標準操作規程操作:
15.1 試驗前準備
試樣制備:按標準要求制備Φ36×50mm圓柱體試樣或相應尺寸長方體試樣,試樣兩端面需平整、平行且無可見裂紋。
設備檢查:檢查設備各部件是否完好,電源線、氣路連接是否可靠,測量傳感器是否正常。
工具準備:準備安裝試樣所需的工具,包括對中棒、陶瓷墊片、坩堝鉗等。
參數設置:根據測試標準在控制軟件中設置試驗參數,包括升溫速率(通常為5-6℃/min)、載荷大小(通常為0.2MPa)、保護氣體流量等。
15.2 試樣安裝
對中調整:將下墊片放置在支撐棒上,使用對中棒調整下墊片中心位置,確保與支撐棒同心。
放置試樣:將試樣小心放置在墊片上,確保試樣與墊片接觸良好。
安裝上墊片:將上墊片放置在試樣上,然后安裝壓棒,確保整個加載系統垂直對中。
移除對中棒:小心移除對中棒,避免擾動已安裝好的試樣和墊片。
調整位移計:調整位移計位置,使位移顯示在合適位置,通常預置2-3mm的測量余量。
15.3 試驗過程
施加載荷:通過控制系統施加預定的試驗載荷,確保載荷平穩施加,無沖擊。
爐膛預熱:通過溫控儀手動預熱爐膛至200℃左右,然后轉入自動運行。
開始試驗:在控制軟件中啟動自動測試程序,設備將按照設定的升溫速率開始加熱,同時自動記錄溫度、變形量和時間數據。
過程監控:觀察溫度-變形曲線變化,注意設備運行是否正常,如有異常立即中斷試驗。
試驗終止:當試樣變形達到預設值(如5mm)或溫度達到最高限值(1700℃)時,設備自動停止加熱。
15.4 試驗后操作
卸載載荷:試驗結束后,將載荷卸至零。
取出試樣:待爐溫冷卻至200℃以下后,小心取出試樣和墊片,觀察試樣形態。
數據保存:保存試驗數據,生成測試報告,包括特征溫度點、溫度-變形曲線等。
設備清潔:清潔設備,取出試樣殘留物,為下一次試驗做好準備。
設備狀態:長時間不使用時,關閉設備總電源和氣源。
15.5 數據處理
曲線分析:根據溫度-變形曲線,按標準方法確定開始變形溫度(T0)、特定變形量溫度(T0.5、T1、T2、T5等)和潰敗溫度。
結果驗證:檢查測試結果的重復性和合理性,如出現異常數據,分析可能原因。
報告生成:按照標準格式生成正式測試報告,包括試樣信息、測試條件、結果數據和曲線圖等。
16 專業操作強調
本荷重軟化溫度試驗爐需要專業人員操作使用,未經培訓合格人員嚴禁操作設備,以確保人身安全和設備正常運行。
16.1 人員資質要求
專業背景:操作人員應具備材料科學、無機非金屬材料或相關專業背景,熟悉耐火材料基本性能和測試原理。
培訓認證:操作人員必須接受制造商或實驗室內部的系統培訓,通過理論和實操考核,獲得設備操作授權證書。
持續培訓:定期參加設備更新培訓和標準變更培訓,確保掌握最新的操作要求和標準變化。
16.2 安全責任明確
持證上崗:嚴格執行"持證上崗"制度,未經授權人員不得操作設備,不得拆卸安全防護裝置。
責任落實:實驗室負責人對設備安全和操作安全負總責,確保所有操作人員遵守安全規程。
應急預案:制定完善的設備故障、人身傷害等突發事件應急預案,定期組織演練。
安全監督:設立專職或兼職安全員,負責監督日常操作安全,糾正違章行為。
16.3 技術能力要求
原理理解:操作人員應深入理解荷重軟化溫度測試的原理和方法,能夠解釋測試過程中的各種現象。
故障識別:具備識別設備常見故障的能力,能夠判斷異常情況并采取正確應對措施。
數據處理:掌握數據處理方法,能夠識別異常數據并分析可能原因。
維護技能:掌握日常維護保養技能,能夠完成簡單的故障排除和部件更換。
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