新型耐火度試驗爐的應用

王東孫曉紅 董瑾 趙維平李明飛 朱榮華

（1.國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心，山東淄博255063 2.淄博市產品質量監督檢驗所，山東淄博， 255063)

新型耐火度試驗爐的應用

王東1孫曉紅1董瑾2趙維平1李明飛1朱榮華1

（1.國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心，山東淄博255063 2.淄博市產品質量監督檢驗所，山東淄博， 255063)

介紹了一種新型的耐火度試驗爐。新型耐火度試驗爐通過工業PC及全自動控制，加熱系統采用新型發熱體以及攝像系統的引入，實現了耐火度檢測的全程監控。實際應用表明，新型耐火度試驗爐與碳粒爐相比節能降耗，控溫精度高，提高了檢測的自動化程度，使結果更加準確。

耐火度 耐火度試驗爐 標準測溫錐 測定 應用

1 前言

耐火度是指耐火材料在無荷重時抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能，它是耐火材料使用性能的重要指標之一，在很多耐火材料的產品標準中都做了相應的技術指標規定[1]。目前，我國對耐火度的檢測依據是國家標準GB/T7322-2007，多數采用碳粒爐進行檢測。但是，當前的檢測存在多方面的不足，如能耗大，控溫精度差，肉眼觀測結果困難等，最突出的問題是無法確保標準測溫錐選擇的準確性。對于耐火度的檢測一般采用預先估測耐火度數值，然后選擇相應的標準測溫錐進行試驗，一旦估測值與試樣實際值差別過大，就無法準確測定試樣的耐火度。因此，對耐火度檢測的測試儀器和試驗方法進行改進，具有十分重要的現實意義。

2 耐火度檢測現狀

2.1 測定原理

我國的國家標準GB/T7322-2007(等同采用國際標準ISO 528:1983)規定了耐火度檢測的試驗方法，原理是：將由被測耐火原料或制品制成的試錐與已知耐火度的標準測溫錐一起栽在錐臺上，在規定的條件下加熱并比較試錐與標準測溫錐的彎倒情況，直至試錐頂部彎倒接觸底盤，此時與試錐同時彎倒的標準測溫錐可代表的溫度即為該試錐的耐火度[2]。試錐在不同熔融階段的彎倒情況如圖1所示。

圖1 試錐在不同熔融階段的彎倒情況

2.2 耐火度的檢測

首先，將待測試樣磨成粉末狀，用模具制作成試錐，然后選擇標準測溫錐，將他們一起栽在錐臺上。把裝有試錐和標準測溫錐的錐臺置于爐子中，在1.5～2 h內，將爐溫升至比估計試樣的耐火度低200℃的溫度，再按平均2.5℃/min勻速升溫，直至試驗結束。當任一試錐彎倒至其尖端接觸錐臺時，應立即觀察標準測溫錐的彎倒程度，直至最后一個試錐彎倒至其頂部接觸底盤，即停止試驗[2]。這種檢測方法簡單方便，升溫速度快，維護成本低，但是存在測試樣品少，消耗功率大，碳粒污染環境嚴重，升溫速率難以控制，直接觀測高溫爐內試錐容易傷害眼睛等方面的不足。

3 新型耐火度試驗爐

3.1 新型耐火度試驗爐的設計目的

在滿足測試要求的前提下，新型耐火度試驗爐應該盡可能地節能降耗，減少環境污染，實現試驗過程的可控化，操作自動化，便于觀察試驗結果，提高試驗數據的準確性。由洛陽市譜瑞慷達耐熱測試設備有限公司生產的NHD-03P型耐火度試驗爐彌補了碳粒爐的不足之處。見圖2。

圖2 NHD-03P型耐火度試驗爐

3.2 新型耐火度試驗爐的結構

新型耐火度試驗爐主要由三部分組成。

（1) 控制系統

采用工業PC機進行全自動控制，在溫度控制中應用了專家模糊控制算法，達到了較高的控溫精度?？勺詣佑涗浉鱾€錐體彎倒的過程圖像并自動判斷試錐的彎倒溫度，并在試樣全部彎倒后自動停機。可自動記錄測試結果，具有圖像存儲、圖像打印、歷史數據查詢等功能。具有完善的報警處理功能，可進行斷偶、斷棒、過電流、過電壓等事故報警和處理，并可對報警信息進行查詢。

（2) 加熱系統

采用了最高溫度可達到1 900℃的全纖維內襯和進口硅鉬棒發熱體，爐體保溫效果好;額定功率為4.4 kW，僅為碳粒爐功率的十分之一，既清潔又節能。溫度采集方面，采用雙鉑銠熱電偶測溫，爐膛內部均溫性6℃以內，控溫準確。發熱體在爐膛后部橫向排列，作為熱源的同時還可以作為背景光源，有效地提高了錐體在高溫狀態下的分辨率和成像效果。另外，這種排列方式與結構使試樣受熱均勻，測試效果更為理想。

（3) 攝像系統

采用了水平成像的方式，可同時對6個試樣進行測量。由于試樣與發熱體同為橫向排列，以發熱體作為背景光源，通過高溫成像系統，可以清晰地觀測到試樣彎倒以及試錐接觸到錐臺的圖像。配備自動切換濾光鏡裝置，使得高溫成像系統在不同的光線條件下均可達到理想的攝像效果。

4 新型耐火度試驗爐的應用

使用新型耐火度試驗爐進行測試，首先進行制樣栽錐。由于采用計算機控溫測溫系統，因此不需要用標準測溫錐進行比較，所以最多可以同時進行6個試樣的測量。錐臺為一長方體，栽好試錐后放置在爐內。根據檢測要求設計好升溫曲線，由電腦控制，通電后自動運行。當試驗溫度達到1 100℃時，儀器自動進行圖像采集，當試錐彎倒后，軟件自動進行識別，記錄當前溫度，直至試驗結束。試錐在爐中的情況見圖3。

圖3 試錐在高溫下采集到的圖像

利用這種新型的耐火度試驗爐，以標準測溫錐為例分別進行了3次平行測定，檢測結果見表1。從表1中我們可以看出，檢測結果穩定性比較好，而且與標準值差距小(≤3℃)，完全符合檢測要求。

表1 耐火度檢測結果

5 結論

5.1 實際應用表明，新型耐火度試驗爐額定功率僅為4.4 kW，降低了能耗。

5.2 爐內均溫性在6℃以內，控溫精度高。

5.3 可一次進行6個試樣的檢測，增大了檢測量。

5.4 實現了試驗過程的全程監控，減輕了操作強度，提高了自動化程度，使測試結果更加準確。

5.5 取消了對標準測溫錐的使用，節約了成本。

5.6 新型耐火度試驗爐的應用具有比較好的效果，有待進一步推廣。

[1]李紅霞.耐火材料手冊[M].北京：冶金工業出版社，2007：64.[2]GB/T7322-2007,耐火材料耐火度試驗方法[S].

Application of New Type Refractoriness Testing Furnace

Wang Dong,Sun Xiaohong,Dong Jin,Zhao Weiping,Li Mingfei,Zhu Ronghua

The paper introduces a new type of refractoriness testing furnace fully automatically controlled by industrial PC.With new heating elements and a camera system,an overall monitoring of refractoriness inspection is achieved.Practical application shows,compared to cryptol furnace,new refractoriness testing furnace,with high temperature-control precision,improves inspection automation level and yields more accurate results.

refractoriness,refractoriness testing furnace,standard pyrometric cone,measurement,application

（收稿 2010－09－30 責編 趙實鳴)

王東，男?，F在國家陶瓷與耐火材料產品質量監督檢驗中心從事陶瓷、耐火材料產品的研究及檢測工作。