耐火砖水冷自动抗热震性试验炉、耐火砖水冷自动抗热震性试验机：水冷法 风冷法

抗热震性是指材料抵抗温度急剧变化而导致损伤的能力，是力学性能和热学性能在温度变化条件下的综合表现。

耐火材料在使用的过程中，经常会受到环境温度的急剧变化的作用，其热冲击性能的优劣直接影响耐火材料的使用寿命，同时也关系到生产安全。因此热震稳定性能是反映耐火材料优劣的重要指标。

耐火材料自动水冷热震试验机是一款应用于对耐火材料水急冷法试验的自动化设备。具有自动化程度高、易于操作、工作可靠、外形美观的特点，各项指标优越，拥有良好的性价比。

该耐火砖水冷自动抗热震性试验机可实现水冷抗热震性测试的自动运行，10寸液晶触摸屏控制，手动、自动两种模式，运行平稳，故障率低;

试样夹持器自动翻转至固定位置，便于人工观察。可配备高清晰度工业摄像头采集系统，对热震后的试样进行照片拍摄并保存记录，以便于原始记录的查询观察:可配备激光扫描系统，自动判断断裂破损情况并记录。

耐火材料在承受急冷急热过程中受其产生的内热应力的反复作用，引起结构的破坏，产生裂纹甚至剥落。对这种温度急剧变化所产生破坏的抵抗性能称为抗热震性、抗急热急冷性能或热震稳定性。
测试材料抗热震性试验方法有：水急冷法、压缩空气急冷法、空气冷却法 、风冷法、残余强度法等等。
试样的尺寸和形状各异，有标砖、小方块、柱状、球状、板状、管状、棒状等

全自动热震测试炉（热震实验炉，高温热震测试炉）炉膛尺寸：250×150mm×200长宽高

热震测试炉技术性能

耐火材料抗热震性实验方法(水急冷法)

一、概述

抗热震性测量耐火材料制品在加热至规定温度保温一段时间后，对温度迅速变化所产

生损伤的抗抵性能的一项指标，即材料经受剧烈的温度变化而不破坏的性能称之为抗热震

性能，其大小是以试样在保持不破坏的条件下能够经受的最高温度来表示之。

二、定义

1.抗热震性

thermal shock resistance

耐火材料制品对温度急剧变化所产生破损的抗抵性能。

2.水急冷法

试样经受急热后，以 5~35°C 的流动水作为冷却介质急剧冷却的方法。

三、原理

在规定的试验温度和水冷介质条件下，一定形状和尺寸的试样，经受急冷急热的温度

突变后，通过测量其受热端面破损程度来确定耐火材料制品的抗热震性。

炉体结构：炉体由金属壳体、保温材料、炉衬、加热元件及测温元件所组成。炉衬用高级氧化铝制品，保温材料用耐火纤维和轻质砖。

四、仪器设备

1. 采用电加热炉。炉温满足试样急热过程。

2. 装样区炉温分布均匀，保证试样受热端面任意两点之间的温度不大于 15°C，均温区

应足以容纳三块以上试样同时进行试验。

3. 电热偶：采用 S 型热电偶，且一端应封闭。封闭端距试样受热端面保持 10~20mm。(加热元件用硅碳棒，测温元件用 S 型铂铑-10 铂热电偶)。

4. 温度控制仪：1 级。(主要由 T2100 智能温控仪及专用可控硅电压调整触发板组成)。

5. 流动水槽。至少可容纳三块以上试样同时可以进行急冷并保证流入与流出水槽水的温度不大于 10°C。

6. 试样夹持器可用同时可夹持三块以上试样并能调节试样入炉、放入水深度，机械部分主要由送样机构、试样夹与轨道架及水槽组成。

主要技术指标：

温度：1100°C

教学实验中心 无机材料基础实验讲义 耐火材料抗热震性实验方法(水急冷法)

炉膛尺寸：350×300×150mm

升温速度：0~10°C/min

使用功率：10KVA/380V

水冷法，一个机械手

五、试样

1. 样品按国家标准取之。

2. 形状尺寸：采用长 200~230mm，宽 100~150mm，厚 50~100mm 直形砖。

3. 试样制备，从每块样品中各切取或磨取一块试样，试样的受热端面为制品的工作面，

并作很好标记，不得有因制样而造成的裂纹等缺陷。

六、试验程序

1.试样在 110±5°C 或允许的较高温度下烘干至恒重。(恒量是指相隔一小时的最后二次称量之差不大于前次的 0.1%)。

2. 装样：将试样在试样夹持器上，一次最多装 6 块，试样之间的距离不小于 10mm，

但试样不得叠放，要保证试样 50mm 长一段能够经受急热急冷，在试样夹持部分试样之间须用厚度大于 10mm 的隔热材料填充，用方格网测量试样受热端面的方格数。

3. 急热急冷过程：

a. 将加热炉升至 1100±10°C 保温 15 分钟后，迅速将试样移入炉膛内，受热端面距炉门内侧应为 50±5mm，距发热体表面不小于 30mm，用隔热材料及时堵塞试样及炉门间隙。

b. 试样入炉后，炉温降低不大于 50°C，并在 5 分钟内恢复至 1100°C 并保温 20 分钟。

c. 试样急热后迅速将其浸入 5~35°C 的流动的水中 50±5mm 深、距水槽底不小于20mm，调节水流量，使流入与流出水槽的水温不大 10°C。

d. 试样在水槽中急剧冷却 3 分钟后取出，在空气中放置时间不小于 5 分钟，急冷时应关闭炉门，使炉温保持在 1100±10°C 内。

e. 试样反复热交替过程，当试样在空气中保持 5 分钟炉温恢复 1100°C 时即将试样受热端移入炉内，反复进行急热急冷过程直至结束。

七、结果计算及处理

1. 试样受热端面破损率的计算，用方格网直接测量。试验前试样受热端面的方格数 A1和破损后的方格数 A2。按下列公式计算受热端面破损率： p= A2/A1 *100%。

2. 结果处理：

a. 当 P=(50±5)%时称试样受热端面破损一半。

b. 在急冷过程中，试样受热端面破损一半时，该次急热急冷循环作为有效计算。

c. 在试验过程中，试样受热端面受机械磨损或碰撞面破损时，则试验作废。

教学实验中心 无机材料基础实验讲义 耐火材料抗热震性实验方法(水急冷法)

八、试验报告(应包括)

1. 委托部门

2. 试样名称及牌号

3. 试样编号

4. 试验条件，如 1100°C，水冷

5. 报告热震性的单值，若受热端面未破损一半，则需分别报告抗热震性次数及破损率。

6. 试验单位与日期。

7. 试验人员

砖试样热震

一、水急冷法-直形砖试样
1、适用范围
适用于致密硅酸铝质耐火材料，不适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、显气孔率大于45%的耐火材料或与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗热震性能优劣的耐火材料。以直形砖为试样。
2、试样
采用230mm×114mm×65（75）mm的直形砖试样。
定形耐火制品试样的制备按照GB/T7321的规定进行。当砖型较大时，可以在大砖上切取符合上述尺寸要求的试样，每块制品上只能切取一个试样。
不定形耐火材料试样的制备按YB/T5116、YB/T5202.1或相关规定进行。
二、水急冷法-小试样
1、适用范围
适用于致密硅酸铝质耐火材料，不适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、显气孔率大于45%的耐火材料、与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗热震性能优劣的耐火材料。以50mm×50mm的圆柱体或40mm×40mm×160mm的长方体为试样。
2、试样
定形制品采用50mm×50mm的试样，每块制品上只能钻取一个试样。不定形耐火材料采用40*40*160mm的试样。
三、空气急冷法
1、适用范围
该方法适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗热震性能优劣的耐火材料。同时也适用于致密硅酸铝质耐火材料，但测得的抗热震次数与水急冷法测得的抗热震次数不同，二者之间无可比性。该方法不适用显气孔率大于45%的耐火材料。
2、试样
采用（114±3）mm×（64±2）mm×（64±2）mm的长方体试样，试样长度方向的两相对面应平于，张力面和压力面的平行度允许偏差不大于0.5mm，试样中部横切面的两对边平行度允许偏差不大0.2mm。
从每个样品上切取1个试样，且试样应从制品的工作端的角部制取，长度沿制品的工作面，若工作面长度不足114mm，则可以沿制品的长度方向制取。制品的工作面为试样的喷吹面和张力面，应做好标记，不得有因制样而造成的裂纹及水化等缺陷，否则需重新制样。
四、空气自然冷法
1、适用范围
该方法适用于测定显气孔率大于45%的耐火材料的抗热震性。
2、试样
选棱角完整、没有裂纹的230mm×114mm×65（75）mm的直形砖，当砖型较大时，可以在大砖上切取符合上述尺寸要求的试样，每块制品上只能切取一个试样。如果不能取得上述尺寸的样品，可用与之尺寸接近的直形砖代替。

抗热震性试验机

抗热震性试验机是一种用于测试材料在受到温度变化（尤其是急剧变化）的情况下，抵抗热应力和热冲击能力的设备。热震性是指材料在经历快速温度变化时，能够承受由温度梯度引起的内部应力而不发生破裂或其他结构性损伤的能力。此类试验广泛应用于陶瓷、金属、玻璃、耐火材料等行业，以验证材料的耐热性、热稳定性以及在高温环境中的应用性能。

抗热震性试验机的工作原理：

抗热震性试验机通过模拟材料在极端温度变化下的实际工作环境，帮助评估其耐热震性能。工作原理通常包括如下步骤：

温度控制：

试验机将样品暴露在不同的温度条件下。设备通常包括一个加热单元，用于迅速加热样品，另一个冷却单元用于将样品迅速冷却。通过设定加热和冷却速率，可以模拟快速的温度波动。

急剧温差变化：

样品在加热和冷却过程中，温度变化较为急剧（通常几百度的温差变化），以观察材料在这些急速变化的条件下是否能维持其结构稳定性。

裂纹与破裂监测：

在测试过程中，抗热震性试验机会监测样品的物理状态，包括外观上的裂纹、破裂或者形变等。通过对比不同温度条件下的表现，评估材料的热震耐性。

数据记录与分析：

试验机会记录温度变化过程中的各项数据（如温度、时间、样品的物理变化等），并提供分析报告。这些数据可以帮助工程师或研究人员进一步分析材料的热稳定性和应用前景。

抗热震性试验机的主要功能：

快速温度变化模拟：能模拟材料在实际工作中可能经历的快速加热和冷却，尤其适用于高温环境下的应用。

自动化控制：现代抗热震性试验机通常具备自动化控制系统，可以精准设定温度变化速率、时间以及其他试验参数，确保测试的一致性和准确性。

多种温控模式：包括恒温、升温、降温、急冷等多种工作模式，可根据材料的特性选择不同的测试方式。

样品损伤监测：通过视觉监测、应力传感器等方式，能够实时监控样品的状态变化，并及时记录和分析热震过程中可能发生的裂纹、破损等现象。

抗热震性试验机的应用：

陶瓷材料：

在陶瓷工业中，抗热震性试验机广泛应用于测试耐火砖、陶瓷纤维、电子陶瓷等材料的热震性能。这些材料常常暴露在极高温度和快速温差变化的环境下，必须具有优良的抗热震性才能确保在实际应用中不会发生破裂或劣化。

金属材料：

对于一些金属材料（如铝、钢、合金等），抗热震性试验机可以帮助测试其在热交换过程中的稳定性，特别是用于高温条件下的发动机零部件、燃气轮机叶片等部件的性能评估。

玻璃与耐火材料：

玻璃和耐火材料常常应用于高温炉窑、反应堆、火箭发动机等高温领域，抗热震性试验机帮助确认其在温度波动下的耐受能力，确保这些材料在实际应用中具有良好的稳定性。

涂层与复合材料：

用于测试涂层和复合材料的耐热性和热震性能。例如，电子设备外壳、汽车发动机涂层等在热负荷变化下的表现。

抗热震性试验机的结构组成：

加热系统：

采用高温加热元件（如电炉、激光加热等），能够迅速将样品加热到设定的高温。加热速率通常需要精确控制，以模拟快速温度变化的环境。

冷却系统：

采用水冷或气体冷却系统（如氮气、空气冷却），以迅速降低样品的温度。这一过程可以模拟材料从高温环境转入低温环境的温度变化。

控制系统：

配备温控仪器，能够精准控制加热与冷却过程中的温度变化速率和温差范围，保证测试的精确性。控制系统还可包括数据记录和分析功能，实时监控试验过程并自动生成报告。

样品夹持系统：

用于固定样品并确保其在加热和冷却过程中不会发生位移或受到外力影响，从而获得准确的测试数据。

监测与记录装置：

配备裂纹检测系统、应变仪、视觉监控等装置，实时检测样品在热震测试过程中的物理变化，记录裂纹产生、变形等情况。

抗热震性试验机的技术要求与挑战：

温控精度：抗热震性试验机需要具备较高的温控精度，才能确保温度变化过程符合测试要求，否则可能导致试验结果的不准确。

高温环境耐受性：设备必须能够承受高温操作环境，确保加热和冷却系统的稳定性及耐用性。

快速反应时间：加热和冷却的速度需要快速响应，以模拟现实应用中的急剧温差变化，确保测试过程符合实际情况。

样品适应性：试验机需要能够适应多种材料样品，包括金属、陶瓷、玻璃等不同特性的材料。

总结：

抗热震性试验机是用于测试材料耐受急剧温差变化的能力的重要设备。它广泛应用于陶瓷、金属、玻璃、耐火材料等领域，在高温环境下的稳定性评估中发挥着关键作用。通过精确的温控、快速的加热和冷却系统，抗热震性试验机能够有效模拟实际工作环境，帮助研究人员和工程师评估材料的热稳定性和热冲击承受能力，从而确保材料在实际应用中的可靠性与安全性。