專利名稱：一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐以及使用該試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，尤其屬于一種用于直接檢測 耐火磚砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱應(yīng)力的模擬試驗(yàn)爐以及使用該試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn) 裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外有多種形式的耐火磚模擬試驗(yàn)爐，這些試驗(yàn)爐從供熱方式上 看，有采用電解熱的，也有采用煤氣或燃油加熱的。使用這些試驗(yàn)爐的目 的主要是為研究單體耐火材料抵抗化學(xué)侵蝕能力和其他物理性能，現(xiàn)有專 利技術(shù)中，也有一種模擬試驗(yàn)爐是為了通過模擬高溫環(huán)境，通過在電爐中 安裝應(yīng)力傳感器來檢驗(yàn)?zāi)突饑娧a(bǔ)料噴補(bǔ)效果的。各種模擬試驗(yàn)爐由于其目 的不同，在結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)特性上業(yè)各不相同。
在鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備中，存在大量內(nèi)襯環(huán)形結(jié)構(gòu)耐火磚的工業(yè)爐。如高 爐、熱風(fēng)爐、千熄焦、轉(zhuǎn)爐、鋼包、RH等。其耐火材料的用量，占鋼鐵生
產(chǎn)消耗耐火材料的75%以上。工業(yè)爐內(nèi)襯的耐火材料，其使用壽命和效果， 對鋼鐵生產(chǎn)的安全、產(chǎn)量、質(zhì)量和成本都有著很大的影響。
研究表明耐火材料使用壽命主要取決于兩種形式的破損 一種是化 學(xué)性侵蝕，另一種是熱應(yīng)力性破壞。研究和經(jīng)驗(yàn)表明就破壞程度而言， 耐火材料結(jié)構(gòu)中熱應(yīng)力性破壞要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)性侵蝕的破壞作用。但是對 于這種存在于耐火磚結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的熱應(yīng)力，到目前為止，學(xué)術(shù)界只有理論 上的研究和成果，缺少實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支撐，其根本原因是缺少實(shí)驗(yàn)所必要的 專用模擬設(shè)備。
所以說，現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，能夠在高溫條件 下對環(huán)形耐火磚砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)力的檢測的技術(shù)和設(shè) 備。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐以及使用該試驗(yàn)爐的模 擬實(shí)驗(yàn)裝置，能夠在高溫條件下對環(huán)形耐火磚砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行 熱應(yīng)力的檢測。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐以及使用該試 驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括一電爐、若干應(yīng)力傳感器和實(shí)驗(yàn)砌體，該電爐是 圓柱體結(jié)構(gòu)，其還包括 一底墊，設(shè)置于電爐底部； 一爐蓋，設(shè)置于電爐頂 部； 一加熱體，設(shè)置在電爐的中央、底墊與爐蓋之間；所述應(yīng)力傳感器包括 一多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器，沿實(shí)驗(yàn)砌體半徑方向多點(diǎn)設(shè)置； 一對徑向應(yīng)力傳 感器，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體外圓上徑向?qū)?yīng)的兩點(diǎn)上。
優(yōu)選地，所述底墊中央設(shè)有上凹臺(tái)；所述爐蓋中央設(shè)有下凸臺(tái)，下凸臺(tái) 的肩臺(tái)周圍環(huán)向設(shè)置若干上壓塊。
優(yōu)選地，還包括一滑動(dòng)層，環(huán)向布設(shè)在底墊上端面、上凹臺(tái)的外圍；一 緩沖層，環(huán)向布設(shè)在上壓塊底部。
優(yōu)選地，所述內(nèi)部充填材料的加熱體，限位于上凹臺(tái)與下凸臺(tái)之間。
優(yōu)選地，所述底墊底部設(shè)有框架，電爐殼體的內(nèi)壁設(shè)有一保溫層。
優(yōu)選地，所述爐蓋的下邊緣壓接保溫層的上端面。
一種使用熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括一電爐、若干應(yīng)力傳 感器和實(shí)驗(yàn)砌體，該電爐是圓柱體結(jié)構(gòu)，其還包括 一底墊，設(shè)置于電爐底 部； 一爐蓋，設(shè)置于電爐頂部； 一加熱體，設(shè)置在電爐的中央、底墊與爐蓋 之間；所述應(yīng)力傳感器包括 一多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器，沿實(shí)驗(yàn)砌體半徑方 向多點(diǎn)設(shè)置； 一對徑向應(yīng)力傳感器，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體外圓上徑向?qū)?yīng)的兩點(diǎn) 上； 一組砌體測溫?zé)犭娕?，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體內(nèi)，測試實(shí)驗(yàn)砌體的溫度； 一爐 內(nèi)測溫?zé)犭娕迹O(shè)置在電爐上部，測試爐內(nèi)的溫度； 一綜合測試儀，電連接 砌體測溫?zé)犭娕己蜖t內(nèi)測溫?zé)犭娕迹邮軘?shù)據(jù)。
優(yōu)選地，還包括一冷水箱，通過冷卻水出水管連通多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感 器； 一循環(huán)水泵，通過冷卻水進(jìn)水管分別連通冷卻水箱和多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳 感器。
優(yōu)選地，還包括一電源控制柜，通過電源進(jìn)線連接電爐，為其供電。 優(yōu)選地，所述綜合測試儀電連接一計(jì)算機(jī)，傳輸、記錄溫度數(shù)據(jù)。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果能夠在高溫條件下對環(huán)形耐火磚砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)力的 檢測，大大加強(qiáng)了檢測熱應(yīng)力的效率，拓展了檢測熱應(yīng)力的功能。


此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的 一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu) 成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。
在附圖中
圖1為本實(shí)用新型的電爐部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型的電爐部分的截面示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的測試原理圖。
圖4為本實(shí)用新型的示意圖。
附圖標(biāo)號(hào) [1]電爐 [4]加熱體上凹臺(tái) [10]滑動(dòng)層 [13]綜合測試儀 [16]冷水箱 [19]電源進(jìn)線 [22]實(shí)驗(yàn)砌體 [25]冷卻水出水管底墊 [5]上壓塊 [8]下凸臺(tái) [11]充填材料 [14]電爐外殼 [17]循環(huán)水泵 [20]計(jì)算機(jī) [23]框架爐蓋多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器徑向應(yīng)力傳感器爐內(nèi)測溫?zé)犭娕计鲶w測溫?zé)犭娕茧娫纯刂乒癖貙永鋮s水進(jìn)水管
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖l-4來具體介紹一種本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，使用本實(shí) 用新型測試三層、三列排列的耐火磚砌體(實(shí)驗(yàn)體)在高溫下的各點(diǎn)的熱應(yīng) 力。如圖1所示，在直徑1450咖，高500mm的電爐1的底部設(shè)置底墊2，頂 部設(shè)置爐蓋3。底墊2中央設(shè)有上凹臺(tái)7，直徑700mm;爐蓋3中央設(shè)有下凸 臺(tái)8，直徑700mm;下凸臺(tái)8的四周設(shè)置若干上壓塊5，安裝時(shí)上壓塊5的上 表面與下凸臺(tái)8的非凸出下表面相貼。上凹臺(tái)7與下凸臺(tái)8所對應(yīng)的中心位 置設(shè)置內(nèi)部充填材料ll的加熱體4。底墊2上端面、上凹臺(tái)7的外圍環(huán)向布 設(shè)滑動(dòng)層10;在上凹臺(tái)與下凸臺(tái)之間的金屬爐殼14內(nèi)表面環(huán)向布設(shè)保溫層 21?；瑒?dòng)層10以上保溫層21內(nèi)側(cè)環(huán)形排列實(shí)驗(yàn)砌體22，但塊試驗(yàn)磚高度為 65mm，長度為115腿。底墊2底部設(shè)有框架23。
如圖2、圖3所示，在實(shí)驗(yàn)砌體22內(nèi)設(shè)置多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器6，測 試在高溫情況下，實(shí)驗(yàn)砌體22在其內(nèi)部的A-l、 A-2、 A-3三點(diǎn)的環(huán)向壓力(參 見圖3)，環(huán)向應(yīng)力傳感器最大量程為2000kg，精度為lkg。在底墊2與爐 蓋3之間、環(huán)形排列的實(shí)驗(yàn)砌體22的外圓對稱設(shè)置兩個(gè)徑向應(yīng)力傳感器9， 測試在高溫情況下，實(shí)驗(yàn)砌體22在電爐1內(nèi)部的A-4、 A-5兩點(diǎn)的徑向壓力 (參見圖3)，徑向應(yīng)力傳感器最大量程為2500kg，精度為lkg，并將結(jié)果 傳送到綜合測試儀13。
如圖4所示，在電爐1外壁設(shè)置砌體測溫?zé)犭娕?5，在電爐1上部設(shè)爐 內(nèi)測溫?zé)犭娕?2，砌體測溫?zé)犭娕?5記錄下第一層磚中心B-2、第二層磚中 心B-3、第三層磚中心B-4、實(shí)驗(yàn)磚與爐殼之間保溫層B-5 (參見圖3)的溫 度，爐內(nèi)測溫?zé)犭娕?2記錄下爐內(nèi)B-1的溫度，熱電偶全部采用K型的，兩 者與綜合測試儀13通過信號(hào)線連接，向綜合測試儀13發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，綜合 測試儀13將得到的數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)20，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的記錄。多點(diǎn)式環(huán) 向應(yīng)力傳感器6通過冷卻水出水管25連通冷水箱16;通過冷卻水進(jìn)水管24 依次連通循環(huán)水泵17和冷水箱16。電源控制柜18通過電源進(jìn)線19為電爐1 供電。
將實(shí)驗(yàn)砌體22以三層、三列的方式排列，環(huán)向鋪設(shè)在保溫層21以內(nèi)與 滑動(dòng)層10以上，通過上壓塊5將其相對定位。在加熱體的作用下，爐內(nèi)的溫 度不斷升高，實(shí)驗(yàn)砌體22也在熱脹冷縮的屬性下產(chǎn)生膨脹，相互之間形成了 環(huán)向和徑向兩個(gè)方向上的壓力。通過多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器6的三個(gè)測試點(diǎn) A-l、 A-2、 A-3分別對每一列實(shí)驗(yàn)砌體22進(jìn)行壓力測試，通過徑向應(yīng)力傳感 器9的兩個(gè)測試點(diǎn)A-4、 A-5，測試實(shí)驗(yàn)砌體22的徑向壓力。同時(shí)，砌體測溫?zé)犭娕?5記錄下此時(shí)的第一層磚中心B-2、第二層磚中心B-3、第三層磚 中心B-4的溫度、實(shí)驗(yàn)磚與爐殼之間保溫層B-5的溫度，爐內(nèi)測溫?zé)犭娕?2 記錄下此時(shí)的爐內(nèi)B-l的溫度，并全部發(fā)送給綜合測試儀13后交由計(jì)算機(jī) 20對其進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非 對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改 或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神， 其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，包括一電爐(1)、若干應(yīng)力傳感器和實(shí)驗(yàn)砌體，其特征在于該電爐(1)是圓柱體結(jié)構(gòu)，其還包括一底墊(2)，設(shè)置于電爐(1)底部；一爐蓋(3)，設(shè)置于電爐(1)頂部；一加熱體(4)，設(shè)置在電爐(1)的中央、底墊(2)與爐蓋(3)之間；所述應(yīng)力傳感器包括一多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器(6)，沿實(shí)驗(yàn)砌體半徑方向設(shè)置；一對徑向應(yīng)力傳感器(9)，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體外圓上徑向?qū)?yīng)的兩點(diǎn)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，其特征在于所述底墊(2)中 央設(shè)有上凹臺(tái)(7);所述爐蓋(3)中央設(shè)有下凸臺(tái)(8)，下凸臺(tái)(8)的 肩臺(tái)周圍環(huán)向設(shè)置若干上壓塊(5)。
3. 如權(quán)利要求2所述的熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，其特征在于還包括一滑動(dòng)層，環(huán)向布設(shè)在底墊(2)上端面、上凹臺(tái)(7)的外圍； 一保溫層，環(huán)向布設(shè)在殼體內(nèi)表面、上壓塊(5)的下部。
4. 如權(quán)利要求3所述的熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，其特征在于所述內(nèi)部充填材料 (ll)的加熱體(4)，限位于上凹臺(tái)(7)與下凸臺(tái)(8)之間。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，其特征在于所述底墊(2)底 部設(shè)有框架，底墊(2)以上電爐(1)的殼體內(nèi)壁設(shè)有一保溫層。
6. 如權(quán)利要求5所述的熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐，其特征在于所述爐蓋(3)的 下邊緣壓接保溫層的上端面。
7. —種使用熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括一電爐(1)、若干應(yīng)力傳感器和實(shí)驗(yàn)砌體，其特征在于該電爐(1)是圓柱體結(jié)構(gòu)，其還包括 一底墊(2)，設(shè)置于電爐(1)底部； 一爐蓋(3)，設(shè)置于電爐(1)頂部；一加熱體(4)，設(shè)置在電爐(1)的中央、底墊(2)與爐蓋(3)之間；所述應(yīng)力傳感器包括一多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器(6)，沿實(shí)驗(yàn)砌體半徑方向設(shè)置； 一對徑向應(yīng)力傳感器(9)，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體外圓上徑向?qū)?yīng)的兩點(diǎn)上； 一砌體溫度測熱電偶，設(shè)置在電爐(1)外壁，測試實(shí)驗(yàn)砌體和保溫 層的溫度；一爐內(nèi)溫度測熱電偶，設(shè)置在電爐(1)上部，測試爐內(nèi)的溫度； 一綜合測試儀，連接砌體測溫?zé)犭娕己蜖t內(nèi)測溫?zé)犭娕?，接受?shù)據(jù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的使用熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于 還包括一冷水箱，通過冷卻水出水管連通多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器(6);一循環(huán)水泵，通過冷卻水進(jìn)水管分別連通冷卻水箱和多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器(6)。
9. 如權(quán)利要求8所述的使用熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于 還包括一電源控制柜，通過電源進(jìn)線連接電爐(1)，為其供電。
10. 如權(quán)利要求9所述的使用熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述綜合測試儀電連接一計(jì)算機(jī)，傳輸、記錄溫度和應(yīng)力數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型介紹了一種熱應(yīng)力模擬試驗(yàn)爐以及使用該試驗(yàn)爐的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括一電爐、若干應(yīng)力傳感器和實(shí)驗(yàn)砌體，該電爐是圓柱體結(jié)構(gòu)，其還包括一底墊，設(shè)置于電爐底部；一爐蓋，設(shè)置于電爐頂部；一加熱體，設(shè)置在電爐的中央、底墊與爐蓋之間；所述應(yīng)力傳感器包括一多點(diǎn)式環(huán)向應(yīng)力傳感器，沿實(shí)驗(yàn)砌體半徑方向設(shè)置；一對徑向應(yīng)力傳感器，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)砌體外圓上徑向?qū)?yīng)的兩點(diǎn)上。本實(shí)用新型能夠在高溫條件下對環(huán)形耐火磚砌體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行熱應(yīng)力的檢測，大大加強(qiáng)了檢測熱應(yīng)力的效率，拓展了檢測熱應(yīng)力的功能。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201359583SQ20082015723
公開日2009年12月9日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者華 姜, 李澤亞, 誼 鄧, 金從進(jìn) 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司