专利名称：耐火材料高温热震性能测试用的加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及耐火材料的耐冷热冲击性能测试装置，更具体地说，涉及耐火材料高温热震性能测试用的加热装置。
背景技术：
耐火材料在使用过程中，经常会受到环境温度急剧变化的作用，这种温度剧变是造成耐火制品损坏的主要原因，因此，在生产的耐火材料被使用之前，必须对其进行热震性能进行测试。
目前，用于测试耐火材料热震性能的加热装置结构如图1a和图1b所示，以炉门2a作为待测耐火材料试样的夹持器，三块大小为230mm×114mm×65mm的标准耐火材料砖试样4a一端平行地插入并固定在炉门2a中，另一端则在炉门关闭时伸入炉膛1a内，通过炉膛1a内的发热体3a进行加热及保温。急冷时，则将炉门2a移出并旋转使试样4a浸入循环流动的冷水(在水槽5a)中或压缩空气流中。同时将另一个未夹持试样的活动炉门2a’移至炉口阻挡炉膛1a内的热量向外辐射。这种热震炉加热装置存在以下不足a)炉门2a经常开闭，炉内发热体3a因此受到频繁的冷冲击，而且炉温越高，发热体受到的冷冲击越强烈，因此这种热震炉不宜进行高温热震性能测试，常规的试验温度为1100℃，最高一般不超过1200℃；b)在试样4a进出炉膛的过程中，整个炉门打开，炉内热量向外辐射严重，操作环境差；c)因为试样3a必须一端夹持于炉门另一端伸进炉膛加热，因此试样的用料量大；d)试样从高温状态到进入冷水的时间较长，且该时间的长短因不同操作人员的操作速度而不同，试样的温度随之快速降低，所以这段时间越长，试样在进入冷水时的温度就越偏离预设的热震温度，试验结果越不准确；e)试样装卸不方便，不利于不同批次的试样在不停炉的情况下连续进行试验；f)即使是同炉进行测试的三块砖(见图1a)，中间一块试样的受热条件与其两侧试样的受热条件也不相同，对试验结果产生影响。
本实用新型申请人于2002年11月25日申请的专利02279826.9“蜂窝体热震性测试装置”涉及一种测试蜂窝体陶瓷材料热震性能的装置，通过不同的管路分别将高温空气和低温空气交替快速(每30秒钟交换一次冷热空气)鼓入装有蜂窝体的测试室中，模拟蜂窝体的使用工况，对蜂窝体的抗热震性能作出评价。这种蜂窝体热震性能测试装置存在两方面的不足a)可测试的温度范围有限，高温空气来源于鼓入的冷空气经电炉加热而成；b)装载蜂窝体的测试室与蜂窝体一样受到冷热空气快速交替的强热震冲击，测试室的墙体材料的寿命难以保证。
专利JP10170421“Method and Device for Testing Thermal Sock”(发明者三上隆男，申请人石川岛播磨重工业株式会社，
公开日期1998年6月26日)涉及一种可用于测试燃气涡轮机用的陶瓷件热震性能的装置，该装置从炉底进出试样，与上述现有耐火材料热震测试装置类似待测试样固定在活动炉底上，试样急冷时，要将整个活动炉底打开，以便将其固定的待测试样移出炉外进行急冷。在活动炉底打开的过程中，炉外的冷空气将与炉内的热空气进行强烈对流，造成炉温降低过快、炉衬及炉内发热体受到强烈冷冲击、炉外操作环境差等问题，而且随着炉温的升高，上述问题更严重，因此，此种炉型也不能用于较高温度(如＞1200℃)情况下的热震测试。试样从高温状态到进入急冷状态的时间同样也较长，试样的温度随之快速降低，使试样在急冷前的温度已远低于预设的热震温度，试验结果不准确。
国外另有较多关于机械部件、半导体元件等热震性能测试装置的专利，如US5167451，JP3194439，JP4048244，JP4194725，JP4022841，JP2000046711，JP2000046712，JP2000121526，JP5005688，JP2001174381等等，其热震的温度条件大致为50-500K(零下223℃-227℃)，采用气体或液体对试样进行冷却或加热，这种热震测试方法可测温差范围小，不能满足耐火材料高温热震的测试要求，而且其可测的低于0℃的热震性能对耐火材料性能评价没有实际意义。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述不足，提供一种便于测试高温下的热震、改善测试操作环境、降低试样用料、快速测试并使测试结果更加准确的耐火材料高温热震性能的加热装置。
为实现上述目的，避免现有技术中炉门开闭带来的热量损失、对环境的热污染以及对炉膛内发热体的冷气冲击等问题，本实用新型提供一种耐火材料高温热震性能的加热装置，该装置取消现有技术的炉门，通过炉本体前壁上设置进样口、进样塞以及推杆来实现耐火材料试样的送入和向炉本体的炉膛内推进。为保证被加热后的试样能够直接进入水槽水冷，本实用新型装置在炉本体的底壁上开设有出样口，出样口通过穿过炉本体后壁开口的抽板堵塞，当试样需要从出样口到水槽测试时，抽板可沿炉本体后壁上的开口向后抽拉，从而使抽板脱离出样口，保证试样从出样口顺利掉落至炉本体底壁下的水槽中。同时，为保证试样被推杆向后朝出样口推进时不至于偏离进入出样口的路线，炉本体底壁上的炉底砖具有沿前后方向设置的凹槽。
本实用新型的优点在于1)由于进样用的进样口较现有技术的炉门口径明显偏小，同时出样时避免再次打开炉门造成内外热交换，提高保温性能，从而使本实用新型装置可测试超过1200℃温度的热震，最高可测试温度达到1600℃；2)由于炉本体底部出样口的设置，大大减少试样从高温状态到进入冷水的时间，减少试样进入急冷状态前的温降，使试样在接近预设的目标热震温度下进行急冷试验误差小；3)测试过程中不必像现有技术那样频繁打开炉门，减少炉内高温向外辐射，改善操作环境；4)由于试样直接放置在炉本体的炉底砖上，不必被抓持在炉门体上，因此测试试样可用料量较少；5)可在不停炉的情况下连续测试不同种类耐材的热震性能；6)每一块试样所受的冷热处理条件相同，测试结果更准确稳定；7)炉衬及发热体受到的冷冲击小，有效延长使用寿命；8)可观察试样在炉内的状态。
图1a是现有耐火材料高温热震性能测试用的加热装置结构横向(水平)剖面示意图；图1b现有耐火材料高温热震性能测试用的加热装置结构纵向(垂直)剖面示意图，显示了炉门打开后试样进行水冷和空冷的位置；图2是本实用新型的耐火材料高温热震性能测试用的加热装置结构横向剖面示意图；图3是本实用新型的耐火材料高温热震性能测试用的加热装置结构纵向剖面示意图，显示了出样口与水槽的对应位置；图4是图2中炉底砖沿前壁向后壁方向看过去的剖面图，显示了其用于在上面放置试样的凹槽。
参考标识1—炉本体11—炉膛 12—底壁 13—前壁 14—后壁 15—侧壁 16—顶壁121—出样口 131—进样口 141—开口2—发热体3—炉底砖 31—凹槽4—进样塞 41—贯通孔5—推杆6—抽板7—试样8—急冷槽9—观测孔具体实施方式
如图2～4所示，在本实用新型的一个优选实施例中，提供一种耐火材料高温热震性能测试用的加热装置，该装置包括炉本体1、发热体2、炉底砖3、进样塞4、推杆5、抽板6。该炉本体1内设有炉膛11，该炉膛11由炉本体1的底壁12、顶壁16、前壁13、后壁14和两侧壁15围成；在炉本体1的前壁13上设有2个进样口131；在炉本体1的后壁14上设有2个开口141，各开口141分别与各进样口131前后对应设置，且开口141的上表面与进样口131的下表面位于同一水平面上；在炉本体1的底壁12上靠近后壁14处设有与后壁上的各开口141前后相对应的2个出样口121。发热体2设置于所述炉本体1的炉膛11内，并沿两侧壁15分布。炉底砖3，活动安装于所述炉本体1的底壁12上，其上具有沿前后方向设置的2条平行的圆弧形(或V形)凹槽31，该2条凹槽分别与2个进样口131相对应，该凹槽用于将被测的耐火材料试样7放置于其上。当试样7沿进样口131被送入炉膛11内，并位于炉底砖3上的凹槽31中时，2个进样塞4可堵塞于所述炉本体1的进样口131，在每一进样塞4中心处设有贯通孔41，该2个贯通孔41与所述炉底砖3上对应的2条凹槽31分别位于同一轴线上。为了便于操作炉膛11内的试样7，推杆5插装于所述进样塞4的贯通孔41中，并可前后抽拉移动。2个抽板6分别位于所述炉本体1的后壁14的各开口141中，其前端堵住所述炉本体底壁12的出样口121，后端作为抽拉端可将抽板6沿所述开口141向外抽拉脱离出样口121。
当需要对试样7进行加热测试时，首先使封闭的炉膛11升温到预设的温度，拔出进样塞4，将试样7依次放入进样口131中，插入进样塞4并将试样7推入炉膛11内的炉底砖3上，再用推样杆5继续推动试样7到预定位置，试样在炉内保温规定的时间后，用推杆5将最前面的一个试样推至抽板6上，然后快速向外拔抽板6，使试样直接从出样口121中落入急冷槽8中，再迅速向炉膛11内方向(即向前壁14方向)推移抽板6使其关闭出样口121。然后再将炉膛11内剩余的各试样依上述步骤分别推入急冷槽12中。急冷后的试样或新进入热震循环的试样，均可如前再次从炉本体前壁13上的进样口131中放入炉内，重复以上步骤，直至试验完毕。
如图4所示，为减少试样的用料量，试样7可制作成小的圆柱体或球体，如φ50mm×50mm的圆柱体或50mm的球体，便于试样进出炉本体1的炉膛11。炉本体1的底壁12采用一块活动炉底砖3，方便损坏后更换。活动炉底砖3的上表面有两条平行的圆弧形凹槽31，用于在其上放置试样7，凹槽31的直径比试样7的直径大10-20mm。
为测试耐火材料更高温度下的热震性能，应减少炉内发热体2及炉膛内壁的材料受到过多、过强的冷冲击，并减少炉内热量向外大量辐射，以保持炉温及改善操作环境，因此对试样进出炉膛11的方式进行了改进在炉门上设置两个进样口131，试样经进样口131放入炉内后，立即用进样塞4密封进样口131，以防止炉内热量向外辐射及炉外冷空气进入炉内对发热体及炉衬产生冷冲击。试样出炉则通过炉本体底壁12的出样口121实现，试样出炉后，立即用抽板6封闭出样口121，同样起到防止炉内热量的散失及遭受炉外空气的冷冲击。在测试过程中，试样进出炉膛11的进样口131和出样口121散热面积相对较小，而且试样快速进出炉膛，上述开口快速关闭，保证炉膛11及发热体尽可能少地受到炉外冷空气的冲击，以实现炉温的提高及延长炉体的使用寿命，同时也改善了外部操作环境。
待测试样7从炉底壁12以自由落体运动经过出样口121进入急冷装置，例如急冷槽8，与现有的加热炉相比，试样从炉内的高温状态进入急冷状态的时间大为缩短，基本可在0.5秒以内实现(0.5秒可自由落体1.2米)，基本实现了试样在预设温度下的急冷。
急冷后的试样或新进入热震循环的试样，均可如前所述再次从炉本体前壁13上的进样口131中放入炉内，重复以上步骤。可在不停炉的情况下连续测试不同种类耐材的热震性能，而且炉内发热体2及炉底砖3上的凹槽31呈对称分布，所以各试样的受热条件完全相同，减少了试验误差。
为了更准确判断试样的热震寿命，了解试样在急冷前的状态，还可以在炉本体后壁14上对应试样的位置，设置了两个小的观测孔9，用于观察试样在出炉前的状态。
权利要求1.一种耐火材料高温热震性能测试用的加热装置，包括炉本体，内设有炉膛，该炉膛由炉本体的底壁、顶壁、前壁、后壁和两侧壁围成；发热体，设置于所述炉本体的炉膛内，并沿两侧壁分布；其特征在于，所述炉本体的前壁上设有进样口；在炉本体的后壁上设有开口，该开口与所述进样口前后对应设置，且其上表面与进样口的下表面位于同一水平面上；在炉本体的底壁上靠近后壁处设有与后壁上的所述开口前后相对应的出样口；该装置还包括炉底砖，安装于所述炉本体的底壁上，其上具有沿前后方向设置的凹槽；进样塞，可活动设置于所述炉本体的进样口，在该进样塞中心处设有贯通孔，该贯通孔与所述底砖上的凹槽在同一轴线上；推杆，插装于所述进样塞的贯通孔内并可前后移动；抽板，位于所述炉本体后壁的所述开口中，其前端堵住所述炉本体底壁的所述出样口，后端作为抽拉端可将抽板沿所述开口向外抽拉脱离出样口。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述炉底砖相对于炉本体的底壁可活动。
3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述炉本体的后壁上还设有观测孔。
4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述炉本体前壁上的进样口为2个。
5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述炉底砖上含有一条或2条平行的圆弧形或V形凹槽，该2条凹槽分别与所述进样口相对应。
专利摘要耐火材料高温热震性能测试用的加热装置，包括炉本体，内设有炉膛，由炉本体的底壁、顶壁、前壁、后壁和两侧壁围成；发热体，设置于炉本体的炉膛内；其中，炉本体的前壁上设有进样口；后壁上设有开口，开口与进样口前后对应设置；炉本体的底壁上设有出样口；该装置还包括具有凹槽的炉底砖，安装于炉本体的底壁上；进样塞，可活动设置于炉本体的进样口，在进样塞中心处设有贯通孔；推杆，插装于进样塞的贯通孔内并可前后移动；抽板，穿过开口由其前端堵住炉本体底壁的出样口，后端作为抽拉端可使抽板脱离出样口。该装置可进行高温加热、减少热能损失、改善操作环境和提高测试准确性等。
文档编号G01N3/60GK2842403SQ20052004615
公开日2006年11月29日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者何平显, 陈荣荣, 饶文涛 申请人:宝山钢铁股份有限公司