用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置，更特别的，本发明涉及的大管径高温加热装置不仅用于材料软化点等特征温度测试，还可用于材料耐火度测试。
【背景技术】
[0002]高温显微镜，也叫高温物性仪，与常温显微镜不同，它可以在加热与冷却过程中观察试样组织变化的动态过程，通过直接观察试样组织变化的各种现象可以揭示材料的相变及动力学过程。高温显微镜主要用于测量玻璃、陶瓷、耐火材料、保护渣、炉渣、煤灰的烧结、软化、融化、流动性以及润湿性等高温物理性能，定量测量高温熔体材料的特征温度(例如烧结温度、烧成温度、软化点、球化、半球化和熔融等)及在固体表面的润湿角等。
[0003]现有技术中，大部分真空气氛管式炉都是如专利文献I所述，以石英材料为炉管，通过硅钼丝等进行加热，最高加热温度为160(TC，无法再达到更高温度。专利文献2和专利文献3所公开的石墨真空气氛管式炉，温度可达2400°C和3000°C，但是由于管径小，无法满足耐火度测试要求。
[0004]现有技术:
专利文献:
专利文献1:中国专利公开CN 204165388U ；
专利文献2:中国专利公开CN 103673610A ；
专利文献3:中国专利公开CN 85202601。
【发明内容】
[0005]鉴于以上存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置，可提供室温至2000°C的温度测试范围。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置，包括:石墨管式真空气氛加热炉、分别设于所述加热炉的两端侧的石英观察窗、以及插入于所述加热炉内的石墨样品支架；所述加热炉形成为复合多层结构，所述石墨样品支架与一侧的所述石英观察窗相连。
[0007]本发明的大管径高温石墨加热装置可实现最高30°C /min升温速率，具有设计结构简单、操作方便、升温速率快等特点，并能实现材料耐火度测量。具体而言，采用本发明的大管径高温石墨加热装置的优点在于:
(1)升温速率范围为O?30°C/min ；
(2)在1000°C?2000°C范围内可提供均温区长度为30mm?90mm，加热功率为0.8?
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[0008]又，在本发明中，也可以是，所述加热炉的外层为不锈钢外壁，中间层为石墨毡保温层，内层为石墨加热器；优选地，所述加热炉的内层还包括套设于所述石墨加热器外的氧化招保护套。
[0009]根据本发明，加热炉形成为复合层，石墨加热器外套设氧化铝保护套的作用是在石墨加热器与石墨毡保温层之间起绝缘作用。
[0010]又，在本发明中，也可以是，所述不锈钢外壁形成为内外双层结构，所述不锈钢外壁的外层设有冷却水进口和冷却水出口，所述不锈钢外壁的内外层之间为冷却循环水。
[0011]根据本发明，不锈钢外壁的内外层之间流通冷却循环水，由此可防止加热过程中炉体外壁过热，提高设备操作过程安全性，并防止炉体外壳水冷套与炉体端面水冷套间橡胶密封圈因受热失效。
[0012]又，在本发明中，也可以是，所述石墨加热器形成为两端为与铜电极相连的夹持段，中间为螺旋结构；优选地，所述石墨加热器的两端通过氧化铝支撑盘与所述不锈钢外壁连接。
[0013]根据本发明，石墨加热器的位于中间的螺旋结构形成为加热段，螺旋结构的作用是提高石墨加热器电阻，并提高设备均温区长度。另外，石墨加热器的两端通过氧化铝支撑盘与不锈钢外壁连接，以此可将该石墨加热器固定于加热炉中。
[0014]又，在本发明中，也可以是，所述石英观察窗的管壁形成为内外双层结构，所述石英观察窗的管壁的外层设有冷却水进口和冷却水出口，所述管壁的内外层之间为冷却循环水。
[0015]根据本发明，石英观察窗的管壁的内外层之间流通冷却循环水，由此可防止加热过程中石英玻璃窗外壁过热，提高设备操作过程安全性，并防止石英观察窗、炉体端面水冷套以及石英玻璃两两间橡胶密封圈因受热失效。
[0016]又，在本发明中，也可以是，所述一侧的石英观察窗的管壁设有保护气进气口、压力传感器接口，所述一侧的石英观察窗的内壁为螺纹结构；另一侧的石英观察窗的管壁设有真空栗接口、泄压阀接口以及热电偶插口。
[0017]根据本发明，保护气进气口可通过软管与高压气瓶链接，压力传感器接口可通过真空卡箍与电阻硅压力传感器链接，真空栗接口可通过不锈钢波纹管与真空栗链接，泄压阀接口可通过真空卡箍与泄压阀链接。
[0018]又，在本发明中，也可以是，所述石墨样品支架包括与一侧的所述石英观察窗相连的石墨管架和设于所述石墨管架的梢端处的石墨样品台。
[0019]根据本发明，通过将石墨管架与一侧的石英观察窗相连，以此使石墨样品支架固定于石英观察窗。
[0020]又，在本发明中，也可以是，所述石墨管架形成为与所述石英观察窗相连的一端为螺纹结构，另一端为半管式结构，中间为全管式结构段。
[0021]根据本发明，石墨管架的与石英观察窗相连的一端为螺纹结构，以此可与石英观察窗的内壁的螺纹结构相螺合，从而有利于将石墨管架固定于石英观察窗内。另外，石墨管架的另一端为半管式结构，从而可将石墨样品台安装在该半管式结构的另一端上。此外，中间为全管式结构段的作用是提高石墨管架支撑强度，防止石墨管架发生弯折。
[0022]又，在本发明中，也可以是，所述石墨样品台包括耐火度温锥样品台和/或软化测试样品台。
[0023]根据本发明，石墨样品台包括耐火度温锥样品台和/或软化测试样品台，以此可在该石墨样品台上进行耐火度测试和/或软化测试。
[0024]又，在本发明中，也可以是，所述石墨管架的中间全管式结构段上设有3?5个通气孔。
[0025]根据本发明，石墨管架的中间全管式结构段上设有3?5个通气孔的作用是可使保护气氛能够均匀的充满炉体内部。
[0026]根据下述【具体实施方式】并参考附图，将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。
【附图说明】
[0027]图1是根据本发明一实施形态的用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置的结构示意图；
图2是图1所示的大管径高温石墨加热装置中的石墨样品支架的结构示意图，图2中的(a)图为从该样品支架的梢端向轴方向观察的视图，图2中的(b)图为该样品支架的轴向剖视图；
图3是图1所示的大管径高温石墨加热装置中的石墨加热器的结构示意图；
图4为根据本发明实施例1的大管径高温石墨加热装置的炉管中心位置温度分布曲线图；
附图标记:
1.炉体外壳不锈钢水冷套；
2.石墨加热器；
3.氧化铝保护套；
4.氧化铝支撑盘；
5.炉体端面水冷套；
6-1.左侧石英观察窗；
6-2.右侧石英观察窗；
7.铜电极；
8.石墨毡保温层；
9.石墨样品台；
10.石墨管架；
11.石英观察窗水冷进口 ；
12.石英观察窗水冷出口；
13.炉体外壳水冷进口 ；
14.炉体外壳水冷出口；
15.炉体端面水冷套进口 ；
16.炉体端面水冷套出口；
17.保护气进气口 ；
18.压力传感器接口 ；
19.真空栗接口 ；
20.泄压阀接口 ； 21.右侧石英观察窗热电偶插口 ；
22.热电偶；
23.样品；
A.与石英观察窗连接的螺纹段；
B.全管段；
C.半管段；
D.氧化铝支撑盘夹持段；
E.铜电极夹持段；
F.氧化铝保护套夹持段；
G.加热段。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0029]为了克服现有技术中无法兼顾管径与加热温度的缺陷，本发明提供了一种用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置，包括:石墨管式真空气氛加热炉、分别设于所述加热炉的两端侧的石英观察窗、以及插入于所述加热炉内的石墨样品支架；所述加热炉形成为复合多层结构，所述石墨样品支架与一侧的所述石英观察窗相连。本发明的大管径高温石墨加热装置可实现最高30°C /min升温速率，具有设计结构简单、操作方便、升温速率快等特点，并能实现材料耐火度测量。
[0030]图1是根据本发明一实施形态的用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置的结构示意图；图2是图1所示的大管径高温石墨加热装置中的样品支架的结构示意图，图2中的(a)图为从该样品支架的梢端向轴方向观察的视图，图2中的(b)图为该样品支架的轴向剖视图；图3是图1所示的大管径高温石墨加热装置中的石墨加热器的结构示意图。
[0031]如图1所示，本实施形态中的用于高温显微镜和耐火度测试的大管径高温石墨加热装置包括石墨管式真空气氛加热炉、左右侧的石