高溫抗折試驗機功能的開發及應用

高帥

（濟鋼集團有限公司計量質檢中心，山東濟南 250101）

經驗交流

高溫抗折試驗機功能的開發及應用

高帥

（濟鋼集團有限公司計量質檢中心，山東濟南 250101）

開發了高溫抗折試驗機重燒線變化率，燒后抗折強度及常溫抗折強度3項檢驗功能，通過對設備控制程序的改進，可以按照設定的程序自動控制升溫速率，推送樣品，均勻加荷，自動化程度高，降低了操作人員的勞動強度，縮短了項目檢驗時間，試驗結果準確可靠。

高溫抗折試驗機；重燒線變化率；燒后抗折強度；常溫抗折強度

1 前言

高溫抗折強度是評價耐火材料在高溫熱態下質量的重要指標。目前傳統的高溫抗折試驗機功能單一，只能做高溫抗折強度試驗，而實驗室實際需要檢驗高溫抗折強度項目的樣品量又較少，為了提高設備的使用效率，濟鋼開發了高溫抗折試驗機其他的幾項檢驗功能。應用變頻技術并使用了性能穩定的拉壓力傳感器，對升溫、保溫、加荷、送樣、停機、事故診斷、報警等高可靠高精度全過程控制。實現了抗折試驗機能夠按照國標要求恒定的加荷速率進行加荷，開發了3項常規試驗功能，包括重燒線變化率、常溫抗折強度和燒后抗折強度指標的檢測，擴大了設備的檢驗范圍。

2 試驗機開發的功能

根據國標中耐火制品高溫抗折強度試驗方法的規定，首先對軟件的程序進行了改進，控制程序在原來的1個高溫抗折試驗控制程序基礎上增加3個，分別為燒后抗折試驗控制程序、重燒試驗控制程序、常溫抗折試驗控制程序。在仔細分析了各個試驗的全部工作過程基礎上，將試驗分為5個階段，以升溫和加荷為主要階段，并作為重點控制過程，在燒后抗折試驗程序中增加了自動加荷裝置的控制程序、自動推送試樣程序的設計和自動記錄試樣斷裂示值程序的設計，同時此設備還具有力值標定和溫度標定的功能，既滿足國家標準又滿足國際標準。試驗爐的主要工作過程為升溫階段、保溫階段、加荷階段、連續推送樣等過程，共設計了4套工作過程，程序如圖1所示。

圖1 高溫抗折試驗機工作控制程序

高溫抗折試驗工作程序和燒后抗折試驗過程基本相似，只是少了降溫程序；常溫抗折強度試驗程序為：加荷→連續推送樣→試驗結束為燒后抗折的后半部分；重燒試驗工作程序：升溫→保溫→降溫為燒后抗折的前半部分，由于4項試驗有幾項控制過程是相同的，所以將這幾個試驗功能通過同一臺設備實現，因此設備具備了檢驗多項指標的功能。

該設備由主機、計算機、控制柜、試驗爐和變壓器5部分組成。主機部分：變速箱置于底座內，由交流電機帶動變速箱，經絲桿螺母使橫梁移動，實現對試樣的加荷。測力傳感器經水冷隔熱裝置與專用夾頭連接，具有動橫梁行程開關及壓棒提升高度的限位開關。推樣機構由絲桿螺母帶動碳化硅質推桿推動爐內載樣滑板，使爐內的試樣移動，安全限位開關確保了推樣機構的活動范圍。試驗爐部分：由爐體、二硅化鉬發熱元件、氮化硅結合碳化硅底板、載樣滑板等組成。氮化硅結合碳化硅底板和載樣滑板，設備使用溫度為1 400℃，最高1 450℃；爐體采用耐高溫抗熱震性能良好的氧化鋁空心球制品作為內襯，周圍使用耐高溫低導熱的高級保溫材料，不僅使用溫度高，且均溫性能好。設備增加了自動均勻加荷裝置及其控制程序，能對每個試樣按照國際標準要求連續均勻地加荷；增加了自動推送試樣裝置及其控制程序，高溫抗折試驗及燒后抗折試驗時試樣加熱到程序設定的溫度后，能夠按照設定程序自動進行后續試驗；增加了氮氣充入裝置，同時考慮到設備運行安全性，在加荷部位、推送樣機構及爐門位置增加了密封圈，以增加爐膛的氣密性，有利于保持爐膛的氮氣（還原性）氣氛，替代埋碳試驗，為高溫抗折試驗、重燒線變化和燒后抗折強度試驗提供良好的非氧化環境，同時也利于爐膛的溫度控制，并增加了循環水降溫裝置，以保證密封圈的使用壽命。

3 應用情況

為分析高溫抗折試驗機的系統誤差，進行了大量的比對試驗。選用有代表性的物料進行了燒后抗折強度比對試驗，2組試驗樣品取樣、制樣條件完全相同，樣品總體質量均衡穩定。從高溫抗折試驗機與抗折強度試驗機試驗結果比對可以看出，高溫抗折試驗機和重燒試驗爐、抗折試驗機試驗結果一致性很好，前者相對標準偏差小于后者。高溫抗折試驗機的精密度小于標準偏差±2%，符合標準要求。高溫抗折試驗機檢驗燒后抗折強度時，可以直接由此設備完成，縮短了燒后抗折的檢驗時間。

大量的比對試驗表明，高溫抗折試驗機和普通高溫抗折試驗機試驗結果一致性很好，2種設備試驗結果不存在明顯差異，設備高溫抗折檢驗項目符合標準要求；高溫抗折試驗機進行常溫抗折強度檢驗的標準偏差為1.33，變異系數為6.68%，常溫抗折強度屬于第二類變異系數制品，變異系數范圍在5%＜ν≤15%［1］，為中偏差類別產品，試驗變異系數在標準要求的范圍內，符合標準規定要求。

4 結語

開發了高溫抗折試驗機的3個常規及檢驗量大的檢驗項目，設備加荷速率及升溫控制均符合國標要求，功能強大，實現了全自動控制，從而降低了操作人員的勞動強度，縮短了項目檢驗時間，工作效率大幅度提高，最大限度減少了試驗過程中人為因素的影響，保證了試驗結果的準確性和可靠性。

［1］全國耐火材料標準化技術委員會，中國標準出版社第五編輯室.耐火材料標準匯編（下）［M］.4版.北京：中國標準出版社，2010.

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1004-4620（2014）03-0076-01

2014-05-04

高帥，女，1968年生，1991年畢業于黑龍江工程學院工程測量專業。現為濟鋼計量質檢中心工程師，從事耐火材料物理性能檢測工作。