[发明专利]一种热态耐磨性测试仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于物理测试设备，主要提出一种热态耐磨性测试仪及测试方法。

背景技术

本发明的测试仪主要为了解决一些耐热材料如耐火材料在热态中的耐磨性的测试问题。材料的热态耐磨性的研究与探索由来已久，因为耐热材料的热态耐磨性的好坏直接影响其在热态中的使用性能，对工业生产安全也有着极大影响，如水泥窑用耐火材料、火电厂锅炉用耐火材料、炼钢用各种窑炉用耐火材料的热态耐磨性能的好坏，将直接影响到窑炉的使用寿命和生产安全。

在以往的耐磨性研究中，在常温下往往采用冲蚀磨损的方法来测试，我国为此制定了GB/T18301-2001《耐火材料常温耐磨性试验方法》标准。该标准主要引用了美国ASTM C704-2001《耐火材料常温耐磨性试验方法》标准。该标准只适用于常温的耐火材料的耐磨性试验。其原理是将规定形状尺寸试样的试验面垂直对着喷砂管，用压缩空气将磨损介质(即磨料)通过喷砂管喷吹到试样上，通过测量试样的磨损体积来评价试样的耐磨性。该方法原理清晰，操作方便，试验的可比性与重复性都较好，是常温下测试材料耐磨性的理想方法。但如果用该方法进行热态耐磨试验时，由于该方法的喷砂管与试样处于同一环境中，如果对试样加热，势必影响到喷砂管的使用，且由于试样与喷砂管处于同一气压下。当喷砂管对试样进行喷砂试验时，喷吹出的冷气会很快地将试样表面温度吹低，从而无法实现材料在热态中的耐磨性试验。

目前，我国的耐火材料耐磨性试验方法尚处于萌芽期，主要借鉴了国外的一些方法，发达国家的热态耐磨性试验方法主要有两种：一种是燃气加热试样，甩砂(砂子即为磨损介质)冲蚀磨损的方法如日本《BS 1902：saction 4.7：19851400℃高温下抗磨损指数的测定》标准。该方法的缺陷是试样的表面温度控制困难，甩砂冲蚀力小，结果的重现性不好，试样过程长且存在一定的危险。还有一种方法是将试样放在一个加热炉中加热，加热炉的上部有一种可供砂子流入的孔，当试样被加热到温度后，将位于相当高度(如二层楼高)的砂子从加热炉上方的孔中流入，靠砂子的位能冲蚀试样，该方法存在的缺陷是流砂的冲蚀效果有限、试验时间过长、试验受场地限制，所处环境的气压、温度、湿度及海拔高度都将对试验的结果产生影响。

发明内容

本发明提出的目的即是为了解决耐热材料在热态环境中的耐磨性测试问题，提供一种不受环境约束的能可靠、准确地测量材料的热态相对耐磨性的测试仪及测试方法。

本发明所提出的热态耐磨性测试仪主要由加热炉、样品室和低压室、喷砂枪及供砂机构构成；用于放置试样的样品室位于加热炉内其为密闭结构并通过稳压隔离孔与位于样品室外的低压室相通，与高压气源连接的喷砂枪其枪管的轴线与稳压隔离孔的轴线在一条直线上，喷砂枪其枪管的出口与稳压隔离孔之间具有间隙且二者之间的间距可调；供砂机构的供砂管与喷砂枪相连通；喷砂枪的枪管出口位于低压室内。

本发明所提出的热态耐磨性测试方法为：使试样位于密闭的加热炉样品室内并被加热到所需温度，样品室的温度由加热控制系统闭环控制将其控制在设定的试验温度范围；给喷砂枪通入高压气体使高压气体由喷砂枪喷出，其一部分通过稳压隔离孔进入样品室内并使样品室内的压力与喷砂枪所喷出气体的压力逐渐达到平衡；在样品室内的压力与温度稳定后，供砂机构给砂，使与供砂管连通的喷砂枪将砂粒吸入并由枪管喷出，使砂粒在高压气体作用下穿过稳压隔离孔进入样品室内，喷到试样的试验面上，对试样产生冲蚀作用，由低压室的排气孔将进入到低压室内的气体排出。

喷砂枪喷出的高压气体的一部分通过稳压隔离孔进入样品室，由于稳压隔离孔的作用使样品室内的压力逐渐增加至与喷砂枪所喷出的高压气体压力达到平衡并保持稳定，此后高压气体基本不再继续进入样品室内，供砂机构给砂，磨料(砂)被吸入喷枪内并在高压气体作用下从枪管管口喷出，由于从枪口喷出的砂子具有高密度高动能的特点，其将穿过稳压隔离孔周围的气体屏蔽区进入样品室内，喷到试样的试验面上，对试样产生冲蚀作用。由于喷砂枪的枪管口位于低压室内，其喷出的高压气体由排气孔排出，避免低压室内压力增高，对试验产生影响。