高溫抗折試驗(yàn)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(jì)量質(zhì)檢中心，山東濟(jì)南 250101）

經(jīng)驗(yàn)交流

高溫抗折試驗(yàn)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(jì)量質(zhì)檢中心，山東濟(jì)南 250101）

開發(fā)了高溫抗折試驗(yàn)機(jī)重?zé)€變化率，燒后抗折強(qiáng)度及常溫抗折強(qiáng)度3項(xiàng)檢驗(yàn)功能，通過(guò)對(duì)設(shè)備控制程序的改進(jìn)，可以按照設(shè)定的程序自動(dòng)控制升溫速率，推送樣品，均勻加荷，自動(dòng)化程度高，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了項(xiàng)目檢驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

高溫抗折試驗(yàn)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(píng)價(jià)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(yàn)機(jī)功能單一，只能做高溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)室實(shí)際需要檢驗(yàn)高溫抗折強(qiáng)度項(xiàng)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(yàn)機(jī)其他的幾項(xiàng)檢驗(yàn)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(duì)升溫、保溫、加荷、送樣、停機(jī)、事故診斷、報(bào)警等高可靠高精度全過(guò)程控制。實(shí)現(xiàn)了抗折試驗(yàn)機(jī)能夠按照國(guó)標(biāo)要求恒定的加荷速率進(jìn)行加荷，開發(fā)了3項(xiàng)常規(guī)試驗(yàn)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(cè)，擴(kuò)大了設(shè)備的檢驗(yàn)范圍。

2 試驗(yàn)機(jī)開發(fā)的功能

根據(jù)國(guó)標(biāo)中耐火制品高溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法的規(guī)定，首先對(duì)軟件的程序進(jìn)行了改進(jìn)，控制程序在原來(lái)的1個(gè)高溫抗折試驗(yàn)控制程序基礎(chǔ)上增加3個(gè)，分別為燒后抗折試驗(yàn)控制程序、重?zé)囼?yàn)控制程序、常溫抗折試驗(yàn)控制程序。在仔細(xì)分析了各個(gè)試驗(yàn)的全部工作過(guò)程基礎(chǔ)上，將試驗(yàn)分為5個(gè)階段，以升溫和加荷為主要階段，并作為重點(diǎn)控制過(guò)程，在燒后抗折試驗(yàn)程序中增加了自動(dòng)加荷裝置的控制程序、自動(dòng)推送試樣程序的設(shè)計(jì)和自動(dòng)記錄試樣斷裂示值程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)又滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)爐的主要工作過(guò)程為升溫階段、保溫階段、加荷階段、連續(xù)推送樣等過(guò)程，共設(shè)計(jì)了4套工作過(guò)程，程序如圖1所示。

圖1 高溫抗折試驗(yàn)機(jī)工作控制程序

高溫抗折試驗(yàn)工作程序和燒后抗折試驗(yàn)過(guò)程基本相似，只是少了降溫程序；常溫抗折強(qiáng)度試驗(yàn)程序?yàn)椋杭雍伞B續(xù)推送樣→試驗(yàn)結(jié)束為燒后抗折的后半部分；重?zé)囼?yàn)工作程序：升溫→保溫→降溫為燒后抗折的前半部分，由于4項(xiàng)試驗(yàn)有幾項(xiàng)控制過(guò)程是相同的，所以將這幾個(gè)試驗(yàn)功能通過(guò)同一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此設(shè)備具備了檢驗(yàn)多項(xiàng)指標(biāo)的功能。

該設(shè)備由主機(jī)、計(jì)算機(jī)、控制柜、試驗(yàn)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(dòng)變速箱，經(jīng)絲桿螺母使橫梁移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的加荷。測(cè)力傳感器經(jīng)水冷隔熱裝置與專用夾頭連接，具有動(dòng)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(dòng)碳化硅質(zhì)推桿推動(dòng)爐內(nèi)載樣滑板，使?fàn)t內(nèi)的試樣移動(dòng)，安全限位開關(guān)確保了推樣機(jī)構(gòu)的活動(dòng)范圍。試驗(yàn)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(jí)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(dòng)均勻加荷裝置及其控制程序，能對(duì)每個(gè)試樣按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求連續(xù)均勻地加荷；增加了自動(dòng)推送試樣裝置及其控制程序，高溫抗折試驗(yàn)及燒后抗折試驗(yàn)時(shí)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(dòng)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)；增加了氮?dú)獬淙胙b置，同時(shí)考慮到設(shè)備運(yùn)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?dú)猓ㄟ€原性）氣氛，替代埋碳試驗(yàn)，為高溫抗折試驗(yàn)、重?zé)€變化和燒后抗折強(qiáng)度試驗(yàn)提供良好的非氧化環(huán)境，同時(shí)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(yàn)機(jī)的系統(tǒng)誤差，進(jìn)行了大量的比對(duì)試驗(yàn)。選用有代表性的物料進(jìn)行了燒后抗折強(qiáng)度比對(duì)試驗(yàn)，2組試驗(yàn)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(yàn)機(jī)與抗折強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)可以看出，高溫抗折試驗(yàn)機(jī)和重?zé)囼?yàn)爐、抗折試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果一致性很好，前者相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于后者。高溫抗折試驗(yàn)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(yàn)機(jī)檢驗(yàn)燒后抗折強(qiáng)度時(shí)，可以直接由此設(shè)備完成，縮短了燒后抗折的檢驗(yàn)時(shí)間。

大量的比對(duì)試驗(yàn)表明，高溫抗折試驗(yàn)機(jī)和普通高溫抗折試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果一致性很好，2種設(shè)備試驗(yàn)結(jié)果不存在明顯差異，設(shè)備高溫抗折檢驗(yàn)項(xiàng)目符合標(biāo)準(zhǔn)要求；高溫抗折試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行常溫抗折強(qiáng)度檢驗(yàn)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(yàn)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(yǔ)

開發(fā)了高溫抗折試驗(yàn)機(jī)的3個(gè)常規(guī)及檢驗(yàn)量大的檢驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)備加荷速率及升溫控制均符合國(guó)標(biāo)要求，功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，從而降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了項(xiàng)目檢驗(yàn)時(shí)間，工作效率大幅度提高，最大限度減少了試驗(yàn)過(guò)程中人為因素的影響，保證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

［1］全國(guó)耐火材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，中國(guó)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(guó)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(cè)量專業(yè)。現(xiàn)為濟(jì)鋼計(jì)量質(zhì)檢中心工程師，從事耐火材料物理性能檢測(cè)工作。