STR-HL1350耐火材料熱線法導熱性能試驗爐（石墨加熱+鎢錸測溫）
方案信息
文件編號：STR-2025-HL1350-01
版本號：V1.0
發布日期：2025-05-12
編制單位：洛陽賽特瑞高溫儀器有限公司
文件適用：僅限內部學習
簡介
STR-HL1350熱線法導熱性能試驗爐采用石墨加熱+石墨爐膛，鎢錸-紅外測溫，最高溫度2000℃，在1350℃工況下對耐火材料、陶瓷、纖維制品進行熱線法導熱系數快速測定。設備符合GB/T 5990、ASTM C1113、ISO 8894-1等標準，單次試驗≤30 min，結果重復性≤±2 %，適用于質檢、研發及第三方實驗室。
遵循標準
1. GB/T 5990-2021《耐火材料 十字熱線法導熱系數試驗》
2. ASTM C1113-20《Standard Test Method for Thermal Conductivity of Refractories by Hot Wire》
3. ISO 8894-1:2021《Refractory products — Determination of thermal conductivity — Part 1: Hot-wire method》
4. EN 993-14《Methods for refractory products — Determination of thermal conductivity by hot-wire》
用途
1. 耐火磚、澆注料、纖維毯高溫導熱系數快速測定
2. 陶瓷基復合材料（CMC）隔熱性能評價
3. 第三方校準實驗室量值比對與溯源
4. 高校、科研院所高溫傳熱基礎研究
原理
將φ0.3 mm鉑銠熱線嵌入兩塊試樣之間，施加恒定電流，熱線溫度上升速率與試樣導熱系數成反比。通過測量熱線電壓變化，應用非穩態熱線公式λ=q/(4π·dT/dln t)自動計算導熱系數，軟件實時給出λ-T曲線。
主要技術參數
| 序號 | 項目 | 規格 |
|---|---|---|
| 1 | 設備名稱 | 1350度耐火材料熱線法導熱性能試驗爐 |
| 2 | 英文名稱 | 1350℃ Hot-Wire Thermal Conductivity Furnace for Refractories |
| 3 | 設備型號 | STR-HL1350 |
| 4 | 設備廠商 | 洛陽賽特瑞高溫儀器有限公司 |
| 5 | 設備結構 | 立式上開蓋水冷爐體+石墨加熱+石墨爐膛+鎢錸紅外測溫+測控柜 |
| 6 | 導熱系數范圍 | 0.03 – 5 W/(m·K) |
| 7 | 試驗溫度 | 室溫 – 1350 ℃ |
| 8 | 長期工作溫度 | ≤1320 ℃ |
| 9 | 控溫精度 | ±2 ℃（三段PID） |
| 10 | 升溫速率 | 0 – 20 ℃/min 可編程 |
| 11 | 恒溫區長度 | ≥120 mm，溫差 ≤±3 ℃ |
| 12 | 熱線材質 | Pt-Rh13%，φ0.3 mm，長度200 mm |
| 13 | 熱線電流 | 0 – 2 A，精度 ±0.1 %FS |
| 14 | 電壓采樣 | 1 MHz，分辨率 0.1 μV |
| 15 | 試樣尺寸 | 230×115×65 mm（標準耐火磚兩半）或φ50×50 mm圓柱 |
| 16 | 真空度 | ≤5×10?3 Pa（選配擴散泵） |
| 17 | 氣氛 | 空氣、Ar、N?（可選） |
| 18 | 電源 | AC 220 V 50 Hz，功率 4 kW |
| 19 | 冷卻水 | 去離子水，流量 ≥6 L/min |
| 20 | 外形/重量 | 900×600×1600 mm / 約 350 kg |
可增選配置
1. 擴散泵機組（10?3 Pa）——防止熱線氧化
2. 500×500 mm 大平臺——適配大磚
3. 高溫引伸計——同步測膨脹
4. 多路熱電偶巡檢——獲取溫度云圖
5. 21CFR Part11 審計追蹤軟件包
結構特點（模塊級）
1. 爐體模塊：立式上開蓋，雙層304水冷壁，內襯石墨氈+碳復合材料，外表面≤45℃。
2. 加熱模塊：STR-CF12-20石墨加熱棒12支，環形布置，電源≤40V安全電壓，壽命≥8000 h。
3. 測溫模塊：鎢錸熱電偶+雙色紅外測溫儀雙系統，自動切換，確保800-2000℃全量程精度。
4. 熱線驅動模塊：恒流源0-2 A，紋波≤0.01%，水冷電極快速插頭，1 min完成更換。
5. 真空/氣氛模塊：前級旋片泵+擴散泵（選配），不銹鋼波紋管，真空計復合Pirani/Cold Cathode。
6. 測控柜：24-bit ADC，1 MHz采樣；Win 10中文界面，自動計算λ-T曲線，導出*.xls/*.csv。
標準配置清單
| 名稱 | 數量 |
|---|---|
| 主機爐體（石墨爐膛） | 1 套 |
| 石墨加熱棒 | 12 支（含備件 2 支） |
| Pt-Rh 熱線 | 2 根（含備件） |
| 熱線驅動模塊 | 1 套 |
| 鎢錸熱電偶+紅外測溫儀 | 各 1 支 |
| 內置冷水機 5 P | 1 臺 |
| 試樣升降臺 | 1 套 |
| 差分熱電偶 | 4 支 |
| 電腦+軟件+打印機 | 1 套 |
| 制樣模具 | 1 套 |
| 工具包 | 1 套 |
易損件與使用壽命
| 名稱 | 壽命參考 | 備注 |
|---|---|---|
| Pt-Rh 熱線 | ≥300 次（1350 ℃） | 避免機械拉扯 |
| 石英觀察窗 | 1 – 1.5 年 | 定期拋光 |
| 差分熱電偶 | 500 – 800 次 | 絲徑變細或接頭氧化更換 |
| O 形圈 | 1 年 | 龜裂或彈性下降更換 |
售后質保
整機 1 年（熱線除外）；終身技術支持；軟件終身免費升級；48 h 響應，7 d 到場。
包裝運輸
小件木箱熏蒸，大件鋼邊膠合板+纏繞膜，頂部吊環，底部叉車槽；符合 ISPM15。
使用注意事項（含加熱元件）
1. 禁止 400 – 700 ℃ 長期停留，防 MoSi? 粉化
2. 爐溫 >300 ℃ 禁止斷水；試驗結束先停加熱，待 <200 ℃ 再關水冷機
3. 熱線安裝必須無應力，防止高溫斷裂
4. 真空試驗先機械泵再擴散泵，破空前充 Ar 至常壓，防止油蒸汽污染
操作方法（SOP級）
1. 開機：冷水機→真空/氣氛→控溫→電腦軟件
2. 制樣：耐火磚對剖，中線開槽 0.4 mm，埋入熱線
3. 裝樣：升降臺定位，壓緊力 50 N
4. 排氣：抽真空至 10 Pa，回充 Ar 至 0.05 MPa（如用）
5. 設置：升溫速率 10 ℃/min，電流 1 A，采樣 1 MHz
6. 測試：軟件自動采集電壓-時間，計算 λ-T 曲線
7. 結束：爐溫 <200 ℃ 破空，取出熱線，酒精清潔
特別強調
本設備含 1350 ℃ 高溫、微伏級弱電及真空系統，必須由接受過廠家培訓并考核合格的專業人員操作；未經培訓人員擅自開機造成的一切損失，廠方不承擔質保責任。
選型與采購提示
1. 若僅測 1000 ℃ 以下，可選硅碳棒爐型，成本降 20 %
2. 大磚試樣請選 500×500 mm 平臺，需提前確認尺寸
3. 真空需求必須在簽約前聲明，后期改造費用高
4. 簽訂合同時明確是否含第三方計量證書（可溯源至 NIM），避免二次收費
熱線法導熱性能試驗爐對加熱元件和爐膛環境均有明確且嚴格的要求，原因如下：
一、對加熱元件的要求
材料選擇：高溫穩定性優先
常用：鉑銠合金、鉬、鎢、石墨等，熔點高、蒸汽壓低，避免在高溫下與試樣或氣氛發生反應。
標準規定：熱線直徑≤0.35 mm，熱電偶絲徑≤熱線直徑，熱端需小而圓，以減少熱慣性。
布置方式：必須嵌入試樣中線
熱線需埋設在試樣中線，形成線熱源，確保一維徑向傳熱模型成立。
不允許爐膛輻射直接作用于熱線，否則破壞非穩態導熱假設。
電氣性能：低噪聲、高穩定
恒流源紋波≤0.01%，電壓采樣分辨率≥0.1 μV，確保微伏級信號可信。
二、對爐膛環境的要求
溫度均勻性
標準規定：裝樣區任意兩點溫差≤10℃，試驗溫度偏差≤±5℃；在測量熱線溫升期間，爐溫波動≤0.1℃。
加熱元件不得直接輻射試樣；爐膛應設均熱襯里或反射屏，避免點熱源效應。
氣氛與真空
默認空氣；若材料易氧化，應提供Ar/N?或低真空（≤100 Pa），防止熱線高溫腐蝕。
爐膛須密封，氧分壓可控，避免碳-氧反應導致熱線脆斷。
爐膛結構與尺寸
爐膛需容納2-3塊試樣，底部設導熱支座（125×10×20 mm），支座材質不與試樣反應。
有效加熱區≥120 mm，三段獨立控溫，保證縱向溫度梯度<±3℃。
升溫與恒溫控制
升溫速率可編程（0-20 ℃/min），恒溫時控溫熱電偶應位于發熱元件近旁，熱端置于試樣區半高。
熱線法試驗的核心是**“一維徑向非穩態導熱模型”**，任何來自加熱元件的直接輻射、溫度不均或氣氛污染都會破壞該模型，導致λ值偏差>±10%。因此：
加熱元件必須“隱于試樣”，不能成為額外輻射源；
爐膛環境必須“均勻、穩定、潔凈”，溫度波動需控制在0.1℃級。
只有在上述條件下，熱線法才能發揮其“快速、微損、高精度”的優勢。
推薦內容
NEWS
