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耐火材料高温重烧试验炉技术方案
版本号:V1.0 发布日期:2025?10?05
1. 概述
本方案针对耐火材料在高温重烧(Re-heat)工艺中的线尺寸变化进行检测,提供一套符合国家标准、具备高温均匀性、可编程升温曲线、自动数据采集的实验平台。设备采用模块化设计,便于现场安装、维护及后期功能扩展。
2. 适用标准
GB/T 5988 2004《致密定形耐火制品重烧线变化试验方法》
GB/T 3997.1?98《隔热定形耐火制品重烧线变化试验方法》
相关安全与电气规范(GB?50054、GB?3836 等)
3. 用途
评价耐火砖、耐火浇注料、陶瓷型芯等在规定热处理后线尺寸的收缩/膨胀率。
为耐火材料研发、工艺优化提供可靠的实验数据。
生产线质量控制、出厂检验。
4. 原理
样品制备:依据 GB/T 5988,试样尺寸一般为 160±1mm×40±1mm×40±1mm,至少 3 件。
加热:在设定升温速率下将样品加热至目标温度(最高 1700~1800℃),保持恒温一定时间。
测量:使用高精度线性位移传感器(激光干涉仪或光栅尺)记录加热前后样品两端标记点的距离变化,计算线变化率。
数据处理:系统自动生成温度?时间?线变化曲线,输出报告。
| 序号 | 参数 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 设备名称 | 高温重烧试验炉 |
| 2 | 英文名称 | High‑Temperature Re‑heat Test Furnace |
| 3 | 设备型号 | STR RHT‑1800‑C(可根据客户需求定制) |
| 4 | 设备结构 | 炉体‑加热模块‑控制柜‑测量模块‑安全防护箱(模块化组合) |
| 5 | 温度范围 | 50 ~ 1800 ℃(可选 1700 ℃) |
| 6 | 最大升温速率 | 30 ℃/min(模糊控制技术) |
| 7 | 温度控制精度 | ±1 ℃(±2 ℃在 1800 ℃以下) |
| 8 | 加热功率 | 1 ~ 300 kW(依据最高温度选配) |
| 9 | 加热元件 | 硅‑钼棒(Si‑Mo) |
| 10 | 温度传感器 | 铂‑铑 B 型热电偶(耐高温) |
| 11 | 炉膛尺寸(可调) | 宽 300 mm × 深400 mm × 高 250 mm(可根据样品尺寸定制) |
| 12 | 位移测量装置 | 激光干涉仪或光栅尺,分辨率 0.01 mm,测量范围 0 ~ 10 mm |
| 13 | 控制系统 | PLC + 触摸屏,支持多段升温曲线、自动记录、软停机 |
| 14 | 电源要求 | AC 380 V,三相四线,功率因数 ≥ 0.9 |
| 15 | 安全保护 | 超温、过流、缺相、门锁互锁、急停、软启动等 |
| 16 | 外形尺寸 | 约 1200 mm × 800 mm × 2200 mm,重量约 600 kg |
| 17 | 环境温度 | 5 ~ 35 ℃,相对湿度 ≤ 80 % |
| 18 | 供气系统(可选) | 惰性气体(Ar/N₂)流量控制,防止氧化 |
6. 可增选配置
配置功能说明
惰性气氛控制单元氩气/氮气循环,适用于氧化敏感材料
多样品并行模块同时测试 2–4 件样品,提高实验效率
高精度激光干涉位移系统位移分辨率提升至 0.05?μm
远程监控与数据上传通过以太网/Wi?Fi 实时查看曲线、自动备份
自动样品装夹机构快速更换样品,降低人工误差
冷却水循环系统高温后快速降温,缩短循环时间
防护箱体(防火板)符合 GB/T 3836 防护要求,提升操作安全性
7. 结构特点(模块与结构详细描述)
炉体模块:采用高密度莫来石保温砖 + 纤维复合保温层,外壳为耐高温不锈钢,内部加热元件均匀分布于两侧壁,保证温度均匀性 ≤?±1?℃。
加热模块:SiMo 电阻棒可拆卸,便于更换;采用模糊控制技术,实现快速升温且无超调。
测量模块:位于炉膛两端的非接触式激光位移传感器,配合防护窗设计,避免高温辐射对仪器损伤。
控制柜:PLC 主控,配备触摸屏、人机交互界面,内置多段程序、报警日志、数据存储。
安全防护箱:外层防火板、内部散热口,防止高温辐射对操作人员及控制仪表的影响。
气氛模块(选配)?:独立气体入口、流量计、阀组,可实现惰性气体置换或真空环境。
模块化结构使得设备在现场可快速拆装、维修或功能升级。
8. 标准配置
炉体(含保温层)
SiMo 加热棒(功率 1?~?300?kW)
铂?铑 B 型热电偶 × 4(温度监控)
PLC 控制系统 + 触摸屏
激光位移传感器(或光栅尺)
安全互锁、急停、过温、过流保护
基本气体入口(空气)
标准软件(实验参数设定、自动记录、报告生成)
| 零部件 | 失效机理 | 建议更换周期 |
|---|---|---|
| Si‑Mo 加热棒 | 高温氧化、热疲劳 | 约 2000 h 连续运行后检查 |
| 铂‑铑热电偶 | 膜层老化、腐蚀 | 12 个月或出现偏差时 |
| 炉门密封垫(耐高温纤维) | 高温老化、裂纹 | 2 年或出现泄漏 |
| 位移测量探头(光栅尺/激光) | 光学元件污染、机械磨损 | 18 个月或精度下降 |
| 防护箱体防火板 | 高温热冲击 | 5 年或出现裂纹 |
10. 使用寿命
整体设备:在正常维护下预计使用寿命 ≥10?年。
加热元件:约 2000?h 连续高温运行后需检修或更换。
热电偶:约 12个月更换一次,以保证温度精度。
| 项目 | 质保期限 |
|---|---|
| 整机(硬件) | 12 个月(含免费更换易损件) |
| 控制系统软件 | 24 个月免费升级 |
| 现场技术培训 | 交付后 3 天内完成 |
| 备件供应 | 质保期后 5 年内提供原厂配件 |
12. 包装运输
小件(传感器、热电偶、控制柜配件):采用 木箱 加防潮包装。
大件(炉体、加热模块):采用 简易木框 + 泡沫/PE 防护,外覆防水油布,配备吊装孔位,便于叉车搬运。
| 环境因素 | 要求 |
|---|---|
| 环境温度 | 5 ~ 35 ℃ |
| 相对湿度 | ≤ 80 %(无腐蚀性气体) |
| 通风条件 | 良好,防止局部氧化 |
| 电源 | AC 380 V,三相四线,频率 50 Hz |
| 场地 | 平整、干燥,预留 1.5 m 周边空间用于维护 |
开机前检查:确认炉门密封、加热棒无破损、热电偶连接牢固、气体阀门状态。
防护装备:操作人员必须佩戴耐高温手套、防护眼镜、阻燃工作服。
加热元件:首次升温速率不宜超过 5 ℃/min,以防热冲击导致 Si‑Mo 棒裂纹。
气氛切换:更换惰性气体前必须先排空炉内残余空气,防止氧化。
安全互锁:炉门未完全闭合时系统自动停电;急停按钮随时可切断主电源。
定期校准:热电偶每 6 个月校准一次,位移传感器每 12 个月进行线性校验。
清洁保养:每次实验结束后清理炉膛杂质,检查保温砖是否出现裂纹或脱落
| 步骤 | 操作要点 |
|---|---|
| 1. 准备 | (a) 检查电源、气源、冷却水; (b) 穿戴防护装备; (c) 将样品按 GB/T 5988 规定放置在样品支架上,记录初始标记距离。 |
| 2. 参数设定 | 在触摸屏输入:目标温度、升温速率、保温时间、测量点数;可选气氛模式(空气/Ar/N₂)。 |
| 3. 启动升温 | 按 “Start” 启动,系统自动执行升温曲线;监控温度曲线,若出现超温报警立即停机。 |
| 4. 保温 & 测量 | 达到目标温度后保持设定保温时间,位移传感器实时记录两端标记点距离变化。 |
| 5. 降温 | 保温结束后,程序自动进入降温阶段(降温速率 ≤ 5 ℃/min),防止样品热冲击。 |
| 6. 数据处理 | 实验结束后系统自动生成《线变化率报告》,包括温度‑时间‑位移曲线、线变化率 (%)、实验日志。 |
| 7. 结束清理 | 关闭电源、排除残余气体;取出样品,清理炉膛,检查密封垫与加热棒是否有异常。 |
| 8. 记录与维护 | 将实验记录存档,填写《设备运行日志》,并在每月例行检查中核对易损件状态。 |
本设备必须由经过专业培训的技术人员操作使用,严禁未经授权的人员自行调试或维修。
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