高溫抗折試驗機(jī)功能的開發(fā)及應(yīng)用

高帥

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司計量質(zhì)檢中心，山東濟(jì)南 250101）

經(jīng)驗交流

高溫抗折試驗機(jī)功能的開發(fā)及應(yīng)用

高帥

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司計量質(zhì)檢中心，山東濟(jì)南 250101）

開發(fā)了高溫抗折試驗機(jī)重?zé)€變化率，燒后抗折強(qiáng)度及常溫抗折強(qiáng)度3項檢驗功能，通過對設(shè)備控制程序的改進(jìn)，可以按照設(shè)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(qiáng)度，縮短了項目檢驗時間，試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

高溫抗折試驗機(jī)；重?zé)€變化率；燒后抗折強(qiáng)度；常溫抗折強(qiáng)度

1 前言

高溫抗折強(qiáng)度是評價耐火材料在高溫?zé)釕B(tài)下質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前傳統(tǒng)的高溫抗折試驗機(jī)功能單一，只能做高溫抗折強(qiáng)度試驗，而實驗室實際需要檢驗高溫抗折強(qiáng)度項目的樣品量又較少，為了提高設(shè)備的使用效率，濟(jì)鋼開發(fā)了高溫抗折試驗機(jī)其他的幾項檢驗功能。應(yīng)用變頻技術(shù)并使用了性能穩(wěn)定的拉壓力傳感器，對升溫、保溫、加荷、送樣、停機(jī)、事故診斷、報警等高可靠高精度全過程控制。實現(xiàn)了抗折試驗機(jī)能夠按照國標(biāo)要求恒定的加荷速率進(jìn)行加荷，開發(fā)了3項常規(guī)試驗功能，包括重?zé)€變化率、常溫抗折強(qiáng)度和燒后抗折強(qiáng)度指標(biāo)的檢測，擴(kuò)大了設(shè)備的檢驗范圍。

2 試驗機(jī)開發(fā)的功能

根據(jù)國標(biāo)中耐火制品高溫抗折強(qiáng)度試驗方法的規(guī)定，首先對軟件的程序進(jìn)行了改進(jìn)，控制程序在原來的1個高溫抗折試驗控制程序基礎(chǔ)上增加3個，分別為燒后抗折試驗控制程序、重?zé)囼灴刂瞥绦颉⒊乜拐墼囼灴刂瞥绦颉Ｔ谧屑?xì)分析了各個試驗的全部工作過程基礎(chǔ)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(shè)計和自動記錄試樣斷裂示值程序的設(shè)計，同時此設(shè)備還具有力值標(biāo)定和溫度標(biāo)定的功能，既滿足國家標(biāo)準(zhǔn)又滿足國際標(biāo)準(zhǔn)。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(xù)推送樣等過程，共設(shè)計了4套工作過程，程序如圖1所示。

圖1 高溫抗折試驗機(jī)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(qiáng)度試驗程序為：加荷→連續(xù)推送樣→試驗結(jié)束為燒后抗折的后半部分；重?zé)囼灩ぷ鞒绦颍荷郎亍亍禍貫闊罂拐鄣那鞍氩糠郑捎?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(shè)備實現(xiàn)，因此設(shè)備具備了檢驗多項指標(biāo)的功能。

該設(shè)備由主機(jī)、計算機(jī)、控制柜、試驗爐和變壓器5部分組成。主機(jī)部分：變速箱置于底座內(nèi)，由交流電機(jī)帶動變速箱，經(jīng)絲桿螺母使橫梁移動，實現(xiàn)對試樣的加荷。測力傳感器經(jīng)水冷隔熱裝置與專用夾頭連接，具有動橫梁行程開關(guān)及壓棒提升高度的限位開關(guān)。推樣機(jī)構(gòu)由絲桿螺母帶動碳化硅質(zhì)推桿推動爐內(nèi)載樣滑板，使?fàn)t內(nèi)的試樣移動，安全限位開關(guān)確保了推樣機(jī)構(gòu)的活動范圍。試驗爐部分：由爐體、二硅化鉬發(fā)熱元件、氮化硅結(jié)合碳化硅底板、載樣滑板等組成。氮化硅結(jié)合碳化硅底板和載樣滑板，設(shè)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(nèi)襯，周圍使用耐高溫低導(dǎo)熱的高級保溫材料，不僅使用溫度高，且均溫性能好。設(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求連續(xù)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(shè)定的溫度后，能夠按照設(shè)定程序自動進(jìn)行后續(xù)試驗；增加了氮氣充入裝置，同時考慮到設(shè)備運行安全性，在加荷部位、推送樣機(jī)構(gòu)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?zé)€變化和燒后抗折強(qiáng)度試驗提供良好的非氧化環(huán)境，同時也利于爐膛的溫度控制，并增加了循環(huán)水降溫裝置，以保證密封圈的使用壽命。

3 應(yīng)用情況

為分析高溫抗折試驗機(jī)的系統(tǒng)誤差，進(jìn)行了大量的比對試驗。選用有代表性的物料進(jìn)行了燒后抗折強(qiáng)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(zhì)量均衡穩(wěn)定。從高溫抗折試驗機(jī)與抗折強(qiáng)度試驗機(jī)試驗結(jié)果比對可以看出，高溫抗折試驗機(jī)和重?zé)囼灎t、抗折試驗機(jī)試驗結(jié)果一致性很好，前者相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于后者。高溫抗折試驗機(jī)的精密度小于標(biāo)準(zhǔn)偏差±2%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。高溫抗折試驗機(jī)檢驗燒后抗折強(qiáng)度時，可以直接由此設(shè)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(jī)和普通高溫抗折試驗機(jī)試驗結(jié)果一致性很好，2種設(shè)備試驗結(jié)果不存在明顯差異，設(shè)備高溫抗折檢驗項目符合標(biāo)準(zhǔn)要求；高溫抗折試驗機(jī)進(jìn)行常溫抗折強(qiáng)度檢驗的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.33，變異系數(shù)為6.68%，常溫抗折強(qiáng)度屬于第二類變異系數(shù)制品，變異系數(shù)范圍在5%＜ν≤15%［1］，為中偏差類別產(chǎn)品，試驗變異系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

4 結(jié)語

開發(fā)了高溫抗折試驗機(jī)的3個常規(guī)及檢驗量大的檢驗項目，設(shè)備加荷速率及升溫控制均符合國標(biāo)要求，功能強(qiáng)大，實現(xiàn)了全自動控制，從而降低了操作人員的勞動強(qiáng)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(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

［1］全國耐火材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第五編輯室.耐火材料標(biāo)準(zhǔn)匯編（下）［M］.4版.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

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TH87

B

1004-4620（2014）03-0076-01

2014-05-04

高帥，女，1968年生，1991年畢業(yè)于黑龍江工程學(xué)院工程測量專業(yè)。現(xiàn)為濟(jì)鋼計量質(zhì)檢中心工程師，從事耐火材料物理性能檢測工作。