專利名稱：一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于耐火材料領(lǐng)域，主要涉及一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置。
背景技術(shù)：
耐火材料是高溫領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。絕大部分耐火材料在高溫下與熔體直接接觸， 熔渣對耐火材料的損毀程度將直接影響耐火材料的使用性能。在實(shí)際使用中，熔渣與耐火材料的相互作用十分復(fù)雜。熔渣與耐火材料最直接的作用是熔渣對耐火材料的化學(xué)侵蝕。溫度、壓強(qiáng)、氣氛等是影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素。高溫下熔渣和耐火材料的反應(yīng)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常溫，而且溫度越高反應(yīng)速度越快。一些化學(xué)反應(yīng)特別是一些氣相化學(xué)反應(yīng)受壓強(qiáng)的影響非常明顯。另外，工作環(huán)境所處的氣氛也影響熔渣對耐火材料的損毀程度。氧化性氣氛下熔渣中某些物質(zhì)成分與還原性氣氛截然不同，熔渣對耐火材料的侵蝕程度和作用機(jī)理也不盡相同。通常情況下，熔渣的流動、沸騰等都會產(chǎn)生與耐火材料的相對運(yùn)動，這種相對運(yùn)動長期作用則表現(xiàn)為熔渣對耐火材料的機(jī)械沖刷。高溫使用過程中，耐火材料機(jī)械強(qiáng)度降低，熔渣對耐火材料的沖刷程度加劇。另外，耐火材料內(nèi)部存在大量氣孔，高溫熔渣與耐火材料接觸后會逐漸隨氣孔從接觸面向材料內(nèi)部滲透，形成變質(zhì)層。變質(zhì)層部位材料的組織結(jié)構(gòu)與原材料結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)存在較大差異。當(dāng)使用過程中出現(xiàn)溫度波動時，由于二者熱膨脹系數(shù)失配，在其之間形成內(nèi)部裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致耐火材料在使用中剝落、掉塊?？梢?，熔渣對耐火材料的滲透行為也是耐火材料損毀的主要原因之一。耐火材料使用性能優(yōu)劣的最終判定需通過實(shí)際使用后方可得出。但在耐火材料的實(shí)際研發(fā)和生產(chǎn)過程中，針對耐火材料實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，開展實(shí)驗室試驗來進(jìn)行預(yù)測和評價是十分必要和普遍的。耐火材料的高溫抗侵蝕試驗?zāi)軌蜉^為直觀、真實(shí)地反映耐火材料在實(shí)際應(yīng)用中的損毀情況和損毀機(jī)理，是預(yù)測和評價耐火材料使用性能的最優(yōu)方法之一。目前，國內(nèi)外普遍采用的耐火材料抗侵蝕試驗檢測方法主要有靜態(tài)坩堝法、回轉(zhuǎn)渣蝕法、浸渣通氣法等。這些方法在評價耐火材料受高溫熔渣的侵蝕、滲透、沖刷方面均各有優(yōu)劣，但對一些耐火材料應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜的領(lǐng)域，仍有一些欠缺，無法貼切地模擬耐火材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，因而試驗結(jié)果的實(shí)用性受限。靜態(tài)坩堝法是將耐火材料制成坩堝狀，坩堝內(nèi)裝有爐渣，置于爐內(nèi)，高溫下爐渣與坩堝試樣發(fā)生反應(yīng)。以爐渣對試樣剖面的侵蝕量(深度、面積及面積百分率)和滲透量(深度、面積及面積百分率)評價材料抗渣性的優(yōu)劣。靜態(tài)坩堝法根據(jù)需要可在空氣氣氛下進(jìn)行，也可以在保護(hù)氣氛下進(jìn)行，但其無法實(shí)現(xiàn)渣液的及時更換；而且試驗過程中渣液幾乎靜止不動，也無法實(shí)現(xiàn)渣液對耐火材料的沖刷作用?；剞D(zhuǎn)抗渣法是將試樣組成斷面呈多邊形的試驗鑲板，作為回轉(zhuǎn)圓筒爐內(nèi)襯。加熱到試驗溫度，并按規(guī)定時間承受爐渣的侵蝕與沖刷作用。測量試驗前后試樣的厚度變化，以比較其抗渣性優(yōu)劣?；剞D(zhuǎn)抗渣法可以及時更新渣液，實(shí)驗過程中渣液對耐火材料也有一定的沖刷作用，但目前該方法只能通過燃?xì)饧訜幔柙诔ㄩ_的空氣環(huán)境中進(jìn)行，無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣氛下的抗渣試驗。浸渣通氣法是在敞開的爐膛內(nèi)放置一盛渣坩堝，將測試試樣作成中心帶孔的圓柱體，通過圓柱體試樣中心的孔向熔渣中通入氮?dú)鈹噭尤墼?，試樣可靜止也可以按規(guī)定的速度進(jìn)行正反轉(zhuǎn)動，經(jīng)一定的時間后，測定試樣被爐渣侵蝕的深度和面積。該種方法可以實(shí)現(xiàn)惰性氣氛下的抗渣，同時熔渣對耐火材料也有一定的沖刷作用，但該方法無法實(shí)現(xiàn)渣液的及時更新，而且每次僅能試驗一個試樣，多組試樣的平行對比試驗由于重現(xiàn)性差而可信度低。美國檢驗與材料協(xié)會(ASTM)曾頒布ASTM C768-1999耐火材料的抗渣性試驗方法——高溫滴渣法。該法將耐火材料制成坩堝狀，坩堝外壁切有流渣槽，將試驗樣置于氣氛爐內(nèi)，試驗過程中持續(xù)不斷地向坩堝內(nèi)加入爐渣，多余爐渣將沿流渣槽流入集渣器。以爐渣對坩堝試樣的侵蝕和滲透評價材料抗渣性的優(yōu)劣。該方法爐內(nèi)氣氛可控，渣液可流動而且可實(shí)現(xiàn)渣液的實(shí)時更新。該方法的實(shí)踐性不強(qiáng)，利用該方法進(jìn)行抗渣試驗在公開文獻(xiàn)中鮮 有報道，而且ASTM C768-1999目前也已經(jīng)被撤銷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，利用該試驗裝置能夠較好的模擬耐火材料的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)渣液的動態(tài)流動，及時更新渣液，高溫模擬實(shí)際環(huán)境下的氣氛，并且人為設(shè)置一些溫度波動，實(shí)現(xiàn)熱波動下的抗渣性測試，從而能更為直觀、真實(shí)地反映耐火材料在實(shí)際應(yīng)用中的損毀情況，較為準(zhǔn)確的評價耐火材料在實(shí)際應(yīng)用過程中的抗侵蝕性能。本實(shí)用新型為完成上述發(fā)明任務(wù)采用如下技術(shù)方案一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，所述的高溫抗侵蝕試驗裝置主要包括爐膛、設(shè)置在爐膛上部的儲渣加渣器和試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置在爐膛下部的坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；所述的爐膛為封閉式結(jié)構(gòu)，在所述的爐膛內(nèi)設(shè)置坩堝，并使坩堝位于坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的圓臺上，構(gòu)成所述的坩堝可隨坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)；在坩堝上沿與爐膛的爐蓋之間的間隙內(nèi)設(shè)置用以懸掛多個試樣的試驗臺；所述的試驗臺通過中心桿與位于爐膛上部的試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，使所述的試驗臺隨試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做上升下降的運(yùn)動、并做與坩堝的旋轉(zhuǎn)方向相反的水平旋轉(zhuǎn)；多個試樣懸掛在試驗臺上；儲渣加渣器所具有的加渣管穿過爐蓋，并使加渣管的出口對應(yīng)位于坩堝的上方；所述坩堝的上部具有排渣口，對應(yīng)排渣口設(shè)置盛渣器；所述的爐膛頂端和底端設(shè)置有通氣管道，用以通入和排出試驗氣體。試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所具有的旋轉(zhuǎn)軸軸心與坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所具有坩堝旋轉(zhuǎn)軸的軸心不在同一軸線上,為偏心結(jié)構(gòu)。試驗過程中可人為設(shè)置溫度波動，用以評價被檢測耐火材料試樣在熱波動下的抗熔渣侵蝕性能。一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗方法，具體步驟如下I)根據(jù)擬檢測耐火材料實(shí)際應(yīng)用工況，確定試驗試樣、試驗溫度和時間、試驗用洛、試驗氣氛、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、熱波動試驗頻度等試驗參數(shù)；2)向坩堝內(nèi)盛滿試驗用渣，將“T型”試樣懸掛固定在試樣臺，通過控制試樣臺的升降使試樣底端距坩堝上沿水平面1(T20 mm ；3)密閉爐膛，抽真空處理至爐膛內(nèi)壓強(qiáng)小于0.001 MPa，打開進(jìn)氣閥通入試驗氣體至0. IIMPa 0. 15 MPa，持續(xù)通入試驗氣體(可以為02、N2、Ar、H2、C0、C0和H2的混合氣體)并打開排氣閥，排出試驗氣體并對排出氣體進(jìn)行處理；4)設(shè)定試驗溫度和升溫控溫程序?qū)υ囼灎t爐膛進(jìn)行加熱，通過觀察窗觀測坩堝內(nèi)試驗用渣熔化后，打開儲 渣加渣器閥門，將試驗渣持續(xù)加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至坩堝排S 口，滴入盛洛器時，將試樣臺下降，使試樣一端沒入洛液，試樣沒入深度為試樣總長度的1/3 2/3，打開傳動裝置，分別調(diào)節(jié)試樣臺和坩堝在一定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速參考實(shí)際工況下熔渣與耐火材料的相對運(yùn)動速度)，開始記錄抗渣試驗時間；5)持續(xù)通入試驗氣體并持續(xù)向坩堝內(nèi)加入試驗渣，保持爐膛溫度為試驗設(shè)定溫度；6)為了測定試樣在熱波動下的抗渣能力，每間隔一段時間(0.5tT2h)，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面2(T30mm處，保持試樣臺旋轉(zhuǎn)，以便試樣各試樣所處的溫度場一致，5mirTl5min后再將試樣臺降至原試樣沒入渣液高度；7)抗渣試驗到達(dá)設(shè)定時間后，關(guān)閉爐膛加熱系統(tǒng)，儲渣加渣器停止加渣，停止試樣臺和坩堝的旋轉(zhuǎn)，將試樣臺升至試樣底端脫離渣液，以防渣液冷卻凝固后試樣無法剝離，為防止試樣和渣液被氧化，繼續(xù)通入試驗氣體至爐膛溫度達(dá)200°C以下，關(guān)閉進(jìn)氣閥和出氣閥；8)切斷電源，待爐膛溫度將至室溫后，對爐膛內(nèi)殘余試驗氣體進(jìn)行處理后(特別是易燃易爆氣體H2、CO、CO和H2的混合氣體)，打開爐膛，取出試樣；9)評價對比試樣受侵蝕狀況，以熔渣對試樣沒入端剖面的侵蝕量和滲透量評價材料抗渣性的優(yōu)劣。本實(shí)用新型提出的一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，該試驗裝置可實(shí)現(xiàn)1400 V 2000 V高溫下的耐火材料抗熔渣侵蝕試驗，可同時實(shí)現(xiàn)試驗渣及時更新，試驗氣氛可控，以及渣液對耐火試樣動態(tài)的侵蝕和熱波動下的侵蝕，而且可進(jìn)行多組試樣的平行抗渣對比試驗；從而可以更加貼切的模擬耐火材料實(shí)際應(yīng)用所處的環(huán)境，更為真實(shí)的反映耐火材料實(shí)際應(yīng)用中的損毀情況，探求損毀機(jī)理，為耐火材料的實(shí)驗室性能檢測和評價提供更切合實(shí)際的試驗依據(jù)。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中爐膛部位的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中待檢測試樣的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，I、儀表控制柜，2、儲渣加渣器，3、試樣臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，4、爐膛，5、坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，6、配氣柜，7、真空泵，8、坩堝旋轉(zhuǎn)軸，9、盛渣器，10、坩堝，11、發(fā)熱體，12、保溫隔熱耐火材料，13、爐蓋，14、加渣管，15、觀察窗，16、中心桿，17、進(jìn)/出氣孔，18、試樣臺，19、試樣，20、測溫裝置，21、圓臺。
具體實(shí)施方式
[0032]結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型加以說明如圖I、圖2所示，一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，所述的高溫抗侵蝕試驗裝置主要包括爐膛4、設(shè)置在爐膛上部的儲渣加渣器2和試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3以及設(shè)置在爐膛下部的坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5 ;所述的爐膛4為封閉式結(jié)構(gòu)，在爐膛4的內(nèi)壁上具有一層保溫隔熱耐火材料12 ;在所述的爐膛4內(nèi)設(shè)置坩堝10，在爐膛內(nèi)環(huán)圍坩堝10設(shè)置有用以給坩堝加熱的發(fā)熱體11，并設(shè)置測溫裝置20，對應(yīng)所述測溫裝置20設(shè)置有儀表控制柜I ;所述的坩堝10位于圓臺21上，所述的圓臺21與坩堝旋轉(zhuǎn)軸8相連，即所述坩堝旋轉(zhuǎn)軸8的上端與耐火材料圓臺21相連，下端與坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5相連，坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5與爐膛通過密封軸承鑲嵌連接，構(gòu)成所述的坩堝可隨坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，爐膛底部中心設(shè)有軸承座，坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與爐膛通過密封軸承通過軸承座鑲嵌連接；在所述坩堝10的上沿設(shè)有排渣口，對應(yīng)排渣口設(shè)置盛渣器9，所述的盛渣器9為水平放置的圓環(huán)狀金屬槽，盛渣器9與耐火材料圓臺21之間通過密封軸承鑲嵌連接；在盛渣器的底部鋪有細(xì)沙，用于冷卻和收集多余的熔渣；設(shè)置排渣口的目的在于保持坩堝內(nèi)熔渣液面高度的穩(wěn)定，使多余的熔渣通過排渣口流入盛渣器，實(shí)現(xiàn)熔渣的實(shí)時更新。在坩堝上沿與爐膛4的爐蓋13之間的間隙內(nèi)設(shè)置用以懸掛多個試樣19的試驗臺18 ;結(jié)合圖3，所述的試樣19為T形結(jié)構(gòu)；所述的試驗臺18通過中心桿16與位于爐膛上部的試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3相連,使所述的試驗臺隨試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做上升下降的運(yùn)動、并做與坩堝的旋轉(zhuǎn)方向相反的水平旋轉(zhuǎn)，試驗過程中可將懸掛有試樣19的試樣臺18提拉到坩堝上沿與爐膛4的爐蓋13之間的間隙內(nèi)停留一段時間，然后再放置于坩堝內(nèi)旋轉(zhuǎn)，如此做周期循環(huán)，可起到在熱波動條件下模擬耐火材料抗侵蝕性的效果；這是因為，坩堝上部空間與坩堝內(nèi)熔渣具有較大的溫度差，試樣在這樣的運(yùn)動過程中將經(jīng)受較為明顯的熱波動；坩堝的水平旋轉(zhuǎn)方向與試樣臺的水平旋轉(zhuǎn)方向相反的目的是用于加大試樣與熔渣的相對運(yùn)動速度，更好地模擬熔渣對耐火材料的沖刷；試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)3所具有旋轉(zhuǎn)軸的軸心與坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5所具有的坩堝旋轉(zhuǎn)軸8的軸心不在同一軸線上，為偏心結(jié)構(gòu)，其目的在于避免同心旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的熔渣攪拌不勻、形成渦流等；儲渣加渣器2所具有的加渣管14穿過爐蓋13，并使加渣管的出口對應(yīng)位于坩堝10的上方。所述坩堝具有良好的抗渣侵蝕性能，材質(zhì)可為石墨、氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、金屬鎢、金屬鑰。所述的爐膛頂端和底端設(shè)置有通氣管道，用以通入和排出試驗氣體；設(shè)置有用以給爐膛提供不同試驗氣體的配氣柜6，設(shè)置有真空泵2 ;在爐膛4上具有用以觀察試樣侵蝕情況的觀察窗15。實(shí)施例I :煤的氣化技術(shù)是一項重要的潔凈煤利用技術(shù)，它以煤等含碳物質(zhì)為原料來制備CO和H2等工業(yè)氣體。水煤漿氣化爐是煤氣化的關(guān)鍵裝置，該爐的主體爐襯材料為高鉻耐火材料。水煤漿氣化爐工作時，爐膛內(nèi)溫度約為140(Tl50(TC，爐內(nèi)充滿了生成的CO和H2，煤熔渣含有大量酸性氧化物雜質(zhì)，沿爐壁向下流淌，對耐火材料具有較為嚴(yán)重的侵蝕和沖刷。而且，由于頻繁的開停爐操作時有發(fā)生，爐內(nèi)溫度波動較為頻繁和劇烈。水煤漿氣化爐用高鉻耐火材料損毀十分嚴(yán)重。耐火材料工作者希望通過研究，開發(fā)更為優(yōu)質(zhì)的高鉻耐火材料以期提高水煤漿氣化爐爐襯壽命。采用抗侵蝕試驗，用以評價新研制高鉻耐火材料的優(yōu)劣。根據(jù)實(shí)際工況，設(shè)定抗侵蝕試驗的溫度為1500°C，試驗氣氛為CO和H2混合氣體，試驗用渣為水煤漿氣化爐爐渣。選用了 4種的高鉻耐火材料，編號依次為1#、2#、3#、4#。采用上述耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，該實(shí)施例中發(fā)熱體為石墨材質(zhì)，坩堝選用金屬鑰材質(zhì)，坩堝為圓筒形結(jié)構(gòu)，設(shè)有排渣口。通過設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)向?qū)③釄宓乃叫D(zhuǎn)方向設(shè)定為俯視順時針方向，試樣臺水平旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為俯視逆時針方向。坩堝上沿距爐蓋高度為試樣長度的I. 5倍。試樣臺中心桿軸心與盛渣用坩堝旋轉(zhuǎn)軸軸心相距距離為坩堝10半徑的三分之一。具體試驗方法如下I)準(zhǔn)備了 4個試驗配方的高鉻磚試樣，分別為按照圖3試樣結(jié)構(gòu)圖制備試樣，試樣的橫截面為25X25 mm,長為210 mm;2)向鑰坩堝內(nèi)盛滿試驗用渣，該渣為水煤漿氣化爐排出廢渣；3)將四支試樣懸掛固定在試樣臺，通過控制升降試樣臺至試樣底端距坩堝上沿水平面15 mm ；4)密閉爐膛，抽真空處理至爐膛內(nèi)壓強(qiáng)小于0.001 MPa，打開進(jìn)氣閥通入⑶和比混合氣體至0. 13 MPa左右，持續(xù)通入CO和H2混合氣體并打開排氣閥，通過防爆試驗合格后，將排出的氣體點(diǎn)燃；5)設(shè)定實(shí)驗溫度為1500°C并設(shè)定升溫控溫程序?qū)υ囼灎t爐膛進(jìn)行加熱，通過觀察窗觀測坩堝內(nèi)熔渣熔化后，打開儲渣加渣器閥門，將試驗渣持續(xù)加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至坩堝排渣口，滴入盛渣器時，將試樣臺下降，使試樣一端沒入渣液，試樣沒入深度為70 mm,打開傳動裝置，分別調(diào)節(jié)試樣臺和坩堝在一定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)打開傳動裝置，分別調(diào)節(jié)試樣臺轉(zhuǎn)速為15 r/min,;t甘禍轉(zhuǎn)速為5 r/min,開始記錄抗洛試驗時間；6)持續(xù)通入CO和H2氣并持續(xù)向坩堝內(nèi)加入試驗渣，保持爐膛溫度為1500°C ；7)每間隔0. 5h，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面25 mm處，保持試樣臺旋轉(zhuǎn)，5min后再將試樣臺降至試樣沒入深度為70 mm ；8)抗渣試驗72h后，關(guān)閉爐膛加熱系統(tǒng)，儲渣加渣器停止加渣，停止試樣臺和坩堝的旋轉(zhuǎn)，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面15 mm,繼續(xù)通入CO和H2混合氣體至爐膛溫度達(dá)200°C以下，改通N2氣，將爐膛內(nèi)殘余CO和H2混合氣體排空后，關(guān)閉進(jìn)氣閥和出氣閥；9)切斷電源，待爐膛溫度將至室溫后，對爐膛內(nèi)殘余試驗氣體進(jìn)行處理后，打開爐膛，取出試樣；10)評價對比試樣受侵蝕狀況，將試樣三相界面處(即據(jù)試樣一端70mm處附近)沿25X25 mm平面剖開，測量剖面面積，通過殘余剖面面積與原試樣截面積比值計算侵蝕百分量，對比評價材料抗渣性的優(yōu)劣。實(shí)施例2 特種鋼的冶煉中，鋼液上部存在浮渣，浮渣與耐火材料接觸部位(俗稱渣線部位)損毀最為嚴(yán)重。該特種鋼的冶煉溫度為1600°C，冶煉過程中通入Ar防止金屬鐵等高溫下被氧化。希望通過抗侵蝕試驗，選擇合適的用于渣線部位的耐火材料。根據(jù)實(shí)際工況，設(shè)定抗侵蝕試驗的溫度為1600°C，試驗氣氛為Ar氣體，試驗用渣為特種鋼冶煉工業(yè)廢渣。經(jīng)理論分析后，計劃從以下4種材質(zhì)中進(jìn)行選擇1#高鉻磚、2#高鋁磚、3#高純剛玉磚、4#高純氧化鋯磚。該實(shí)施例采用上述耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，該實(shí)施例中發(fā)熱體采用二硅化鑰發(fā)熱棒。坩堝選用氧化鋁材質(zhì)，坩堝為圓筒形結(jié)構(gòu)，設(shè)有排渣口。通過設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)向?qū)③釄宓乃叫D(zhuǎn)方向設(shè)定為俯視順時針方向，試樣臺水平旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為俯視逆時針方向。坩堝上沿距爐蓋高度為試樣長度的I. 5倍。試樣臺中心桿軸心與盛渣用坩堝旋轉(zhuǎn)軸軸心相距距離為坩堝半徑的三分之一。[0052]試驗方法如下I)準(zhǔn)備了 4種材質(zhì)的試樣，1#高鉻磚、2#高鋁磚、3#高純剛玉磚、4#高純氧化鋯磚，分別為按照圖3試樣結(jié)構(gòu)圖制備試樣,試樣的橫截面為25X25 mm,長為210 mm ;2)向氧化鋁坩堝內(nèi)盛滿試驗用渣；3 )將四支試樣懸掛固定在試樣臺，通過控制升降試樣臺至試樣底端距坩堝上沿水平面10 mm ；4)密閉爐膛，抽真空處理至爐膛內(nèi)壓強(qiáng)小于0.001 MPa，打開進(jìn)氣閥通入高純Ar氣體至0. 11 MPa左右，持續(xù)通入Ar氣體并打開排氣閥，排出Ar氣體；5)設(shè)定實(shí)驗溫度為1600°C并設(shè)定升溫控溫程序?qū)υ囼灎t爐膛進(jìn)行加熱，通過觀察窗觀測坩堝內(nèi)熔渣熔化后，打開儲渣加渣器閥門，將試驗渣持續(xù)加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至坩堝排渣口，滴入盛渣器時，將試樣臺下降，使試樣一端沒入渣液，試樣沒入深度為140 mm后，打開傳動裝置，分別調(diào)節(jié)試樣臺轉(zhuǎn)速為10 r/min,;fcH■禍轉(zhuǎn)速為5 r/min,開始記錄抗洛試驗時間；6)持續(xù)通入Ar氣并持續(xù)向坩堝內(nèi)加入試驗渣，保持爐膛溫度為1600°C ；7)每間隔2h，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面20 mm處，保持試樣臺旋轉(zhuǎn)，15min后再將試樣臺降至試樣沒入深度為140 mm ；8)抗渣試驗24h后，關(guān)閉爐膛加熱系統(tǒng)，儲渣加渣器停止加渣，停止試樣臺和坩堝的旋轉(zhuǎn)，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面10 mm，繼續(xù)通入Ar氣至爐膛溫度達(dá)200°C以下，關(guān)閉進(jìn)氣閥和出氣閥；9)切斷電源，待爐膛溫度將至室溫后，對爐膛內(nèi)殘余試驗氣體進(jìn)行處理后，打開爐膛，取出試樣；10)評價對比試樣受侵蝕狀況，將試樣三相界面處(即據(jù)試樣一端140mm處附近)沿25X25 mm平面剖開，測量剖面面積，通過殘余剖面面積與原試樣截面積比值計算侵蝕百分量，對比評價材料抗渣性的優(yōu)劣。實(shí)施例3 金屬鎳的熔煉溫度約為2000°C，為防止熔煉過程中金屬鎳被氧化，同時還原一些金屬氧化物雜質(zhì)，通常采用H2為保護(hù)氣體。氧化鋯耐火材料是用于金屬鎳熔煉較為理想的耐火材料。希望通過抗侵蝕試驗，評價對比幾種規(guī)格氧化鋯耐火材料用于金屬鎳熔煉的優(yōu)劣。根據(jù)實(shí)際工況，設(shè)定抗侵蝕試驗的溫度為2000°C，試驗氣氛為H2氣體，試驗用渣為工業(yè)金屬鎳粉。選用了 4種規(guī)格的氧化鋯耐火材料，編號依次為1#、2#、3#、4#。耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置如實(shí)施例1，該實(shí)施例中發(fā)熱體為銅管，采用中頻感應(yīng)加熱，坩堝選用石墨材質(zhì)。試驗方法如下I)準(zhǔn)備了 4個試驗配方的高純氧化鋯磚試樣，分別為按照圖3試樣結(jié)構(gòu)圖制備試樣，試樣的橫截面為25X25 mm,長為210 mm ；2)向石墨坩堝內(nèi)盛滿試驗用渣，該渣為工業(yè)級金屬鎳粉；3 )將四支試樣懸掛固定在試樣臺，通過控制升降試樣臺至試樣底端距坩堝上沿水平面20 mm ；4)密閉爐膛，抽真空處理至爐膛內(nèi)壓強(qiáng)小于0. OOlMPa,打開進(jìn)氣閥通入高純H2氣體至0. 15 MPa左右，持續(xù)通入H2氣體并打開排氣閥，通過防爆試驗合格后，將排出的H2氣體點(diǎn)燃；5)設(shè)定實(shí)驗溫度為200(TC并設(shè)定升溫控溫程序?qū)υ囼灎t爐膛 進(jìn)行加熱，通過觀察窗觀測坩堝內(nèi)熔渣熔化后，打開儲渣加渣器閥門，將試驗渣持續(xù)加入坩堝內(nèi)，待渣液面升至坩堝排渣口，滴入盛渣器時，將試樣臺下降，使試樣一端沒入渣液，試樣沒入深度為100 mm后，打開傳動裝置，分別調(diào)節(jié)試樣臺轉(zhuǎn)速為10 r/min,;fcH■禍轉(zhuǎn)速為5 r/min,開始記錄抗洛試驗時間；6)持續(xù)通入H2氣并持續(xù)向坩堝內(nèi)加入試驗渣，保持爐膛溫度為2000°C ；7)每間隔lh，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面30 mm處，保持試樣臺旋轉(zhuǎn),5min后再將試樣臺降至試樣沒入深度為100 mm;8)抗渣試驗48h后，關(guān)閉爐膛加熱系統(tǒng)，儲渣加渣器停止加渣，停止試樣臺和坩堝的旋轉(zhuǎn)，將試樣臺升至試樣底端距坩堝上沿水平面20 mm,繼續(xù)通入H2氣至爐膛溫度達(dá)200 °C以下，改通N2氣，將爐膛內(nèi)殘余H2氣排空后，關(guān)閉進(jìn)氣閥和出氣閥；9)切斷電源，待爐膛溫度將至室溫后，對爐膛內(nèi)殘余試驗氣體進(jìn)行處理后，打開爐膛，取出試樣；10)評價對比試樣受侵蝕狀況，將試樣三相界面處(即據(jù)試樣一端IOOmm處附近)沿25X25 mm平面剖開，測量剖面面積，通過殘余剖面面積與原試樣截面積比值計算侵蝕百分量，對比評價材料抗渣性的優(yōu)劣。實(shí)施例4 為了研究試驗溫度和試驗氣氛對材料抗侵蝕性能的影響，采用如實(shí)施例I試驗方法及裝置，區(qū)別在于試驗的溫度為1400°C，試驗氣氛為N2。實(shí)施例5 為了研究試驗氣氛對材料抗侵蝕性能的影響，采用如實(shí)施例2試驗方法及裝置，區(qū)別在于試驗氣氛為N2。
權(quán)利要求1.一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，其特征在于所述的高溫抗侵蝕試驗裝置主要包括爐膛、設(shè)置在爐膛上部的儲渣加渣器(2)和試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)以及設(shè)置在爐膛下部的坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5);所述的爐膛為封閉式結(jié)構(gòu)，在所述的爐膛內(nèi)設(shè)置坩堝(10)，并使坩堝位于坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)的圓臺上，構(gòu)成所述的坩堝可隨坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)；在坩堝(10)上沿與爐膛的爐蓋之間的間隙內(nèi)設(shè)置用以懸掛多個試樣(19)的試驗臺(18);所述的試驗臺(18)通過中心桿與位于爐膛上部的試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)相連，使所述的試驗臺隨試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做上升下降的運(yùn)動、并做與坩堝的旋轉(zhuǎn)方向相反的水平旋轉(zhuǎn)；多個試樣懸掛在試驗臺(18)上；儲渣加渣器(2)所具有的加渣管(14)穿過爐蓋(13)，并使加渣管(14)的出口對應(yīng)位于坩堝(10)的上方；所述坩堝的上部具有排渣口，對應(yīng)排渣口設(shè)置盛渣器(9);所述的爐膛頂端和底端設(shè)置有通氣管道，用以通入和排出試驗氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，其特征在于試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)所具有的旋轉(zhuǎn)軸軸心與坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)所具有坩堝旋轉(zhuǎn)軸的軸心不在同一軸線上，為偏心結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于耐火材料領(lǐng)域，提出一種耐火材料高溫抗侵蝕試驗裝置，主要包括爐膛、設(shè)置在爐膛上部的儲渣加渣器(2)和試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)以及設(shè)置在爐膛下部的坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)；坩堝(10)位于坩堝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)的圓臺上，在坩堝(10)上沿與爐膛的爐蓋之間的間隙內(nèi)設(shè)置用以懸掛多個試樣(19)的試驗臺(18)；試驗臺(18)通過中心桿與位于爐膛上部的試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(3)相連，使試驗臺隨試驗臺升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做上升下降的運(yùn)動、并做與坩堝的旋轉(zhuǎn)方向相反的水平旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可同時實(shí)現(xiàn)試驗渣及時更新，試驗氣氛可控，以及渣液對耐火試樣動態(tài)的侵蝕和熱波動下的侵蝕，而且可進(jìn)行多組試樣的平行抗渣對比試驗。
文檔編號G01N17/00GK202383050SQ20112041585
公開日2012年8月15日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者何濤, 孫紅剛, 李鵬濤, 王剛, 王晗, 石干, 耿可明, 閆雙志 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司