本發(fā)明屬于焦炭性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置。
背景技術(shù)：
焦炭在高爐中起四個作用：提供燃料、還原劑、滲碳劑和支撐爐料。采用煤粉噴吹技術(shù)后，高爐焦比大大降低。雖然煤粉可代替焦炭在高爐中提供燃料、還原劑和滲碳劑等消耗品，但焦炭的另一個極其重要的作用——支撐料柱，卻是煤粉無法取代的。
隨著噴煤技術(shù)的發(fā)展，焦比的降低，使焦炭負(fù)荷增加，同時，隨著煤比的提高，焦炭失碳率也呈上升趨勢，強度也會相應(yīng)降低。嚴(yán)重時，焦炭將因不能承受高爐內(nèi)部的壓力而嚴(yán)重破損，從而失去有效的骨架作用。在焦炭強度的測定方法及印象因素，許多工作者做了大量的研究工作。但是焦炭強度檢驗仍以米庫姆轉(zhuǎn)鼓試驗為主，而且試驗是在常溫下進行的，實驗條件與焦炭在高爐內(nèi)主要受擠壓的環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，因而從焦炭在高爐中的獨特作用出發(fā)，探討焦炭在不通失碳率下的高溫抗壓強度意義重大。
焦炭是冶金行業(yè)中不可代替的一種重要的原料，其中最重要的作用就是在冶煉過程中焦炭起到了料柱骨架的作用。對于研究焦炭在高溫冶金過程中的粉化、脆化、溶損等反應(yīng)。目前，該方面的研究手段十分有限，并且未見相近的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置，能夠有效的檢測焦炭的熱態(tài)抗壓強度，為焦炭熱態(tài)抗壓強度的研究提供了理想的實驗裝置。
本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：
一種焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置，至少包括：
開閉式加熱爐；
以及，伸入到所述開閉式加熱爐內(nèi)的壓力機測試裝置。
具體的，所述壓力機測試裝置包括：
升降柱；
設(shè)置在所述升降柱上的壓力機活動板和底板，所述底板位于所述壓力機活動板的下方；
帶動所述壓力機活動板升降的電機；
設(shè)置在所述電機的軸承上的減速器；
固定在所述壓力機活動板的下表面上的增壓缸；
固定在所述增壓缸的下表面的壓力傳感器；
設(shè)置在所述壓力傳感器的下方并與所述壓力傳感器連接的傳動壓桿；
設(shè)置在所述傳動壓桿下端的液壓頭；
固定在所述底板上并伸入到所述開閉式加熱爐內(nèi)的輔助加熱元件；
以及，固定在所述增壓缸上并位于所述增壓缸和所述底板之間的位移傳感器。
具體的，所述開閉式加熱爐包括：
爐膛；
伸入到所述爐膛內(nèi)的測溫?zé)犭娕迹?/p>
以及，設(shè)置在所述爐膛內(nèi)的耐火材料載物臺。
進一步的，所述耐火材料載物臺設(shè)置在載物臺升降裝置上，所述載物臺升降裝置設(shè)置在所述爐膛內(nèi)。
進一步的，焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置還包括：
連通所述爐膛的反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置；
設(shè)置在所述載物臺升降裝置下方的冷卻氣氣體循環(huán)裝置，冷卻氣氣體循環(huán)裝置由高壓氣體瓶、氣體減壓閥、轉(zhuǎn)子流量計和連接用導(dǎo)氣管等組成；
以及，設(shè)置在所述爐膛內(nèi)對所述爐膛的爐壁和所述壓力傳感器進行降溫的冷卻水循環(huán)裝置，冷卻水循環(huán)裝置主要由承接壓片、冷卻管、蠕動泵等組成，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在電阻爐內(nèi)部的循環(huán)流動力使得電阻爐接近爐壁以及壓力機升降軸和壓力感應(yīng)器部分溫度降低，防止高溫產(chǎn)生的熱輻射損壞數(shù)據(jù)采集裝置以及壓力感應(yīng)器，可直接保護數(shù)據(jù)采集裝置以及壓力感應(yīng)器不被破壞。
進一步的：
所述反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置設(shè)置有氣體閥門和轉(zhuǎn)子流量計，用于控制并調(diào)節(jié)氣體流量；
所述反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置的進氣管和出氣管位于所述爐膛的兩側(cè)；
所述冷卻氣氣體循環(huán)裝置設(shè)置有氣體閥門和轉(zhuǎn)子流量計，用于控制并調(diào)節(jié)氣體流量；
所述冷卻氣氣體循環(huán)裝置的進氣管和出氣管位于所述爐膛的兩側(cè)。
優(yōu)選的，所述傳動壓桿為高強氧化鋁陶瓷材質(zhì)，所述液壓頭為高強氧化鋁陶瓷材質(zhì)。
進一步的，所述開閉式加熱爐的兩側(cè)面設(shè)置有耐高溫可視窗，所述耐高溫可視窗的一側(cè)設(shè)置有輔助光源，所述耐高溫可視窗的另一側(cè)設(shè)置有圖像采集裝置。
進一步的，還包括測試數(shù)據(jù)處理裝置，所述測試數(shù)據(jù)處理裝置包括計算機、連接所述計算機的顯示器以及連接所述計算機的所述圖像采集裝置，所述計算機還分別連接所述壓力傳感器和所述位移傳感器。
進一步的，所述計算機安裝有可連續(xù)計算的壓力測試軟件，用于：根據(jù)所述壓力傳感器取的壓力值繪制焦炭抗壓過程中的壓力/壓強與測試時間的關(guān)系曲線，或者，根據(jù)所述壓力傳感器獲取的壓力值記錄焦炭破裂前所述承受的最大壓力/壓強，或者，根據(jù)所述壓力傳感器獲取的壓力值通過顯示器顯示焦炭破裂前所述承受的最大壓力/壓強；
所述計算機安裝有圖像采集軟件，用于根據(jù)所述圖像采集裝置獲取的圖像信息記錄受壓過程中的焦炭的圖像信息；
所述計算機安裝有數(shù)據(jù)記錄軟件，用于根據(jù)所述位移傳感器獲取的位移信息記錄焦炭垂直向受壓形變數(shù)據(jù)。
有益效果
本發(fā)明所提供的焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置，為滿足開閉式電阻爐測試焦炭熱態(tài)抗壓強度的溫度需求，壓力機測試裝置的傳動壓桿和液壓頭需采用氧化鋁陶瓷材質(zhì)；壓力機測試裝置有壓力感應(yīng)器與位移感應(yīng)器，電阻爐雙側(cè)有可視窗，通過可視窗使用圖像采集裝置記錄焦炭熱態(tài)抗壓強度測試過程中的形貌變化；反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置可以提供工作室內(nèi)的多種氣氛條件(惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛)；壓力機測試裝置中壓力感應(yīng)器具有連續(xù)測試模式，能夠自動繪制焦炭受力過程中的壓力/壓強與測試時間的關(guān)系，在焦炭受壓的過程中的以及破壞瞬間的數(shù)據(jù)并記錄。本發(fā)明可以對一組焦炭樣品進行連續(xù)的高溫狀態(tài)下的熱態(tài)抗壓強度在線測試，對研究焦炭在工業(yè)使用中的強度變化有著指導(dǎo)意義。同時對該裝置亦可用于其它爐料高溫?zé)釕B(tài)強度的檢測。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所提供的焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖1中，各標(biāo)號所代表的結(jié)構(gòu)列表如下：
1、開閉式加熱爐，2、反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置，3、冷卻氣氣體循環(huán)裝置，4、冷卻水循環(huán)裝置，5、升降柱，6、壓力機活動板，7、底板，8、壓力傳感器，9、傳動壓桿，10、液壓頭，11、輔助加熱元件，12、位移傳感器，13、爐膛，14、測溫?zé)犭娕迹?5、耐火材料載物臺，16、載物臺升降裝置，17、輔助光源，18、圖像采集裝置，19、計算機，20、顯示器，21、增壓缸。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
在一個具體實施方式中，如圖1所示，一種焦炭熱態(tài)抗壓強度在線測試裝置，包括：開閉式加熱爐1，壓力機測試裝置，反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置2，冷卻氣氣體循環(huán)裝置3，冷卻水循環(huán)裝置4，輔助光源17，測試數(shù)據(jù)處理裝置。
壓力機測試裝置包括：升降柱5；設(shè)置在升降柱5上的壓力機活動板6和底板7，底板7位于壓力機活動板6的下方；帶動壓力機活動板6升降的電機；設(shè)置在電機的軸承上的減速器；固定在壓力機活動板6的下表面上的增壓缸21；固定在增壓缸21的下表面的壓力傳感器8；設(shè)置在壓力傳感器8的下方并與壓力傳感器8連接的傳動壓桿9；設(shè)置在傳動壓桿9下端的液壓頭10；固定在底板7上并伸入到開閉式加熱爐1內(nèi)的輔助加熱元件11；固定在增壓缸21上并位于增壓缸21和底板7之間的位移傳感器12。傳動壓桿9為高強氧化鋁陶瓷材質(zhì)，液壓頭10為高強氧化鋁陶瓷材質(zhì)。
開閉式加熱爐1包括：爐膛13；伸入到爐膛13內(nèi)的測溫?zé)犭娕?4；設(shè)置在爐膛13內(nèi)的耐火材料載物臺15。耐火材料載物臺15設(shè)置在載物臺升降裝置16上，載物臺升降裝置16設(shè)置在爐膛13內(nèi)。
反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置2連通爐膛13。冷卻氣氣體循環(huán)裝置3設(shè)置在載物臺升降裝置16下方的。在爐膛13內(nèi)設(shè)置對爐膛13的爐壁和所述壓力傳感器8進行降溫的冷卻水循環(huán)裝置4。
反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置2設(shè)置有氣體閥門和轉(zhuǎn)子流量計，可調(diào)節(jié)氣體流量，其進氣管和出氣管位于爐膛13的兩側(cè)。冷卻氣氣體循環(huán)裝置3設(shè)置有氣體閥門和轉(zhuǎn)子流量計，可控制調(diào)節(jié)氣體流量，述其進氣管和出氣管也位于爐膛13的兩側(cè)。
開閉式加熱爐1的兩側(cè)面設(shè)置有耐高溫可視窗，耐高溫可視窗的一側(cè)設(shè)置有輔助光源17，耐高溫可視窗的另一側(cè)設(shè)置有圖像采集裝置18。
測試數(shù)據(jù)處理裝置包括計算機19、連接計算機19的顯示器20以及連接計算機19的圖像采集裝置18，計算機19還分別連接壓力傳感器8和位移傳感器12。
計算機19安裝有可連續(xù)計算的壓力測試軟件、圖像采集軟件和數(shù)據(jù)記錄軟件。
壓力測試軟件可根據(jù)壓力傳感器8取的壓力值繪制焦炭抗壓過程中的壓力/壓強與測試時間的關(guān)系曲線，可根據(jù)壓力傳感器8獲取的壓力值記錄焦炭破裂前承受的最大壓力/壓強，也可根據(jù)壓力傳感器8獲取的壓力值通過顯示器20顯示焦炭破裂前承受的最大壓力/壓強。
圖像采集軟件可根據(jù)圖像采集裝置18獲取的圖像信息記錄受壓過程中的焦炭的圖像信息。
數(shù)據(jù)記錄軟件可根據(jù)位移傳感器12獲取的位移信息記錄焦炭垂直向受壓形變數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的焦炭熱態(tài)抗壓強度測試裝置的工作原理包括以下內(nèi)容：
將焦炭放在爐膛內(nèi)與液壓頭對應(yīng)的載物臺上(壓力機為斷點測試模式，在測試物體破壞的一瞬間會停止加壓并且記錄數(shù)據(jù))；將液壓頭調(diào)整至合適的位置，打開輔助光源和圖像采集裝置，讀取此時的壓力數(shù)據(jù)，及溫度數(shù)據(jù)；對開閉式加熱爐加熱升溫，同時由反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置通入惰性氣體進行保護；當(dāng)溫度達(dá)到實驗要求時，通入反應(yīng)氣體(如水蒸氣或CO2)圖像采集裝置開始工作，位移感應(yīng)器與壓力感應(yīng)器開始記錄并存儲實時數(shù)據(jù)至計算機，計算機運行軟件進行整合記錄；冷卻水循環(huán)裝置啟動，利用蛇形冷卻管對電阻爐以及壓力機的傳動壓桿進行降溫，以保護爐身和壓力感應(yīng)器不被實驗高溫影響；焦炭樣品破壞時，壓力機停止加壓，冷卻水循環(huán)裝置繼續(xù)工作，反應(yīng)氣及保護氣供氣裝置開始通入惰性氣體，爐膛內(nèi)的載物臺升降裝置開始下降，將焦炭樣品迅速帶離恒溫區(qū)域，以液氮為冷媒的冷卻氣氣體循環(huán)裝置開始工作，使樣品溫度迅速降低至實驗預(yù)設(shè)溫度；繼續(xù)通入惰性保護氣體，同時使?fàn)t身降溫，待其冷卻至室溫后，取出焦炭樣品，實驗結(jié)束。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。