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荷重软化温度试验炉、黏土砖荷重软化温度测试炉

黏土砖荷重软化温度测试

一、测试目的

评估高温结构强度:测定黏土砖在恒定荷重下,随温度升高开始发生软化变形的临界温度点,以此评价其在高温窑炉等应用中抵抗负荷和温度共同作用的能力。

预测材料使用极限:确定黏土砖的荷重软化开始温度和特定变形量温度(如4%变形温度),为工业窑炉的设计、选材和安全使用温度范围的确定提供关键数据依据,避免因材料过早软化导致炉体结构失效。

质量控制与产品分级:作为黏土砖生产过程质量控制和成品出厂检验的核心项目,判断产品是否满足国家标准或订货技术协议,并可用于不同批次或不同配方产品之间的性能比较与分级。

研究材料组成与性能关系:通过分析测试结果,反馈指导黏土砖的配方优化与生产工艺改进,例如评估不同铝硅比、添加剂或烧结工艺对高温性能的影响。

二、测试范围

适用材料:本标准方法适用于致密定形黏土质耐火制品。

测试温度范围:通常从室温开始,直至试样发生溃败(变形急剧加速)或达到设备最高允许温度(如1700℃)。黏土砖的荷重软化开始温度通常高于1300℃,4%变形温度约在1400℃-1500℃之间,具体数值取决于其Al2O3含量和制品密度。

表征参数:

T0.5:示差升温曲线(ΔT-T)上,从最高点下降0.5℃时对应的温度。通常以此作为“荷重软化开始温度”。

T2:示差升温曲线(ΔT-T)上,从最高点下降2.0℃时对应的温度。

T4%:在非示差法变形曲线上,试样高度压缩4%时对应的温度。

溃败温度:试样迅速变形,无法再承受载荷时的温度。

三、测试设备

测试所需的核心设备为高温荷重软化温度测试仪,其主要组成部分见下表:

系统组成部分	技术要求与说明
1. 设备名称	赛特瑞高温荷重软化温度测试仪
2. 加热系统	加热炉:立式管式炉,最高工作温度≥1700℃。 加热元件:钼硅棒等优质电阻发热体。 炉衬:多层复合结构,采用氧化铝纤维等高性能隔热材料。
3. 加载系统	加载方式:机械或伺服电机加载。  载荷范围:0-5000N,可精确设定并保持恒定(如0.2MPa)。 压棒与支撑棒:高温下高强度的氧化铝材质,用于传递载荷。
4. 温度测量系统	热电偶:B型(铂铑30-铂铑6)热电偶,用于测量炉温。 示差热电偶:用于示差升温法,测量试样中心与炉膛的温差(ΔT)。 控温精度:±1℃。
5. 变形测量系统	位移传感器:光栅尺或LVDT,量程0-5mm,分辨率0.001mm,用于直接测量试样的轴向变形。
6. 控制系统	控制核心:PLC + 工业计算机。 软件功能:设定升温曲线(如5℃/min),自动采集温度、变形、ΔT数据,实时显示曲线,自动计算并输出报告。
7. 辅助系统	气路系统:提供保护气氛(如空气、氮气),防止试样或加热元件过度氧化。

四、测试流程(SOP级)

原则:本设备必须由培训合格的专人操作。

(一)试验前准备

1. 试样制备:

• 从黏土砖上钻取或切割加工出Φ36mm × 50mm的圆柱体试样。

• 试样上下两端面必须平整、平行且无可见裂纹。

2. 设备检查:

• 检查设备各部件连接是否正常,电源、气源是否稳定。

• 检查压棒、支撑棒、垫片是否清洁、完好,确保对中良好。

• 开机预热控制系统。

3. 软件设置:

• 在控制软件中设定测试参数:升温速率(5±0.5℃/min)、试验载荷(0.2MPa)、终止条件(如变形量达5mm或温度达1650℃)。

(二)装样

1. 对中:将下垫片放在支撑棒上,使用专用对中棒调整,确保下垫片中心与支撑棒同心。

2. 放置试样:小心将黏土砖试样放置在垫片上。

3. 安装上部件:依次放上上垫片和上压棒,再次用对中棒检查整个系统的垂直对中性。

4. 安装测量系统:小心移出对中棒,调整位移传感器位置,使其测头与上压棒接触,并预置2-3mm的测量余量。

(三)进行测试

1. 施加载荷:通过软件控制,平稳地施加到设定的试验载荷(0.2MPa)。

2. 开始加热:

• 温度(T)

• 示差温度(ΔT)

• 变形量(ΔL)

• 先通过温控仪手动低电流预热炉膛至约200℃,以防止热冲击。

• 在软件中启动自动测试程序。设备将按设定程序匀速升温,并开始自动记录:

3. 过程监控:操作人员应密切观察温度-变形曲线和温度-ΔT曲线的变化趋势,注意设备运行有无异常(异响、冒烟等)。

(四)试验终止与后续工作

1. 自动终止:当试样变形量达到设定最大值(如5mm)或温度达到上限时,设备自动停止加热并开始冷却。

2. 卸载:将试验载荷卸至零。

3. 取样:待炉温自然冷却至200℃以下后,方可打开炉门,小心取出被压碎的试样和垫片。

4. 数据保存与分析:

• 保存原始数据。

• 软件自动分析曲线,根据标准判定并报告T0.5、T2 等特征温度值。

5. 清理:清理炉膛内的试样残渣,清洁垫片和压棒,为下一次试验做好准备。

(五)数据处理与报告

1. 结果验证:检查测试曲线的合理性,若单次结果异常,需重新取样测试。

2. 报告生成:生成正式检测报告,内容应包括:试样信息、测试标准、测试条件、特征温度结果、温度-变形曲线等。

黏土砖荷重软化温度测试

黏土砖荷重软化温度测试主要依据国家标准GB/T 5988-2017《耐火材料荷重软化温度试验方法》进行。具体测试步骤如下：
试样制备：从黏土砖上切取直径50mm、高50mm的圆柱形试样
试验装置：将试样置于高温炉内的承压装置上
加载荷重：施加0.2MPa的恒定压力
升温程序：以4.5-5.5℃/min的速率升温
变形测量：连续记录试样高度变化
温度记录：记录试样开始变形、变形4%和破坏时的温度
测试过程中需严格控制升温速率和载荷稳定性，确保测试结果的准确性。

检测仪器

黏土砖荷重软化温度测试需要使用以下专用仪器设备：
高温荷重软化温度试验炉：最高温度可达1600℃
电子位移传感器：精度±0.01mm
压力加载系统：可保持0.2MPa恒定压力
温度控制系统：PID控制，精度±1℃
数据采集系统：实时记录温度和变形数据
试样加工设备：用于制备标准尺寸试样

黏土砖荷重软化温度测试适用范围:

工业窑炉用黏土砖

冶金行业用黏土耐火砖

锅炉内衬用黏土砖

化工设备用黏土耐火材料

其他高温环境下使用的黏土质耐火制品

该测试适用于各种规格和形状的黏土砖制品,包括标准砖、异型砖等。

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