[发明专利]一种检测干式捣打耐火材料烧结性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种检测干式捣打耐火材料烧结性能的装置及方法。

背景技术

干式捣打耐火材料在使用过程应当具有良好的烧结梯度，即：高温表面应该快速烧结形成坚固、具有高温强度的烧结层，抵抗钢水运动产生的机械应力和钢水、熔渣侵蚀渗透；内部适当部位形成未烧结层，一方面可以充当保温层减缓热量损失，另一方面可以有效阻止烧结层产生裂纹时金属液的进一步渗漏从而防止事故发生。干式捣打料被广泛应用于冶炼行业的感应电炉工作衬、电炉炉底及中间工作衬材料等。干式捣打料的烧结性能主要体现在烧结温度、密度、气孔及烧结层厚度与未烧结层厚度比例等。其烧结强度过高、烧结层太厚对应的未烧结层较薄，热量散失较快不利于节能环保，同时使用过程中材料整体易于断裂；反之烧结层太薄反映烧结强度低，抵抗熔渣侵蚀、钢水剪切及机械磨损作用较弱，容易导致炉衬损毁，因而适宜的烧结性是反映干式捣打料性能的关键指标。

目前评价感应电炉、中间包及电炉炉底等用干式捣打耐火材料的烧结性能，基本是通过现场使用经验或脱离使用环境的下的测试(在电炉内分温度段全烧结的方法)，没有贴近其使用条件的具体有效的量化评价方式，导致干式捣打耐火材料的开发周期长，使用效果不理想。专利(CN104897715A)公开了一种检测引流砂烧结性能的方法及其装置，其中提到该装置可用于评价感应电炉、中间包干式捣打料在单面受热使用情况下的烧结状态。利用该装置可在一定程度上测试干式捣打料的烧结情况，但该方法主要针对于模拟钢包用引流砂在钢水静压力作用下的烧结与使用状态，进行其他干式捣打料烧结性能实验时，一次只能测试一个试样，缺乏平行对比试验，对于开发新型干式捣打料研究时间长，工作量大，消耗费用高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测干式捣打耐火材料烧结性的装置及方法，模拟感应电炉、中间包、炼钢电炉等高温设备在使用过程中干式捣打料烧结状态，直观评价、预测干式捣打料烧结温度、烧结层强度、厚度、抗侵蚀状态及与未烧结层比例等与使用状态密切相关的性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种检测干式捣打耐火材料烧结性能的装置，包括高温电炉、移动装料工作台及振动捣打装置，高温电炉底部设有移动装料工作台作为高温电炉炉膛底部结构，可与电炉对接或移走，振动捣打装置对移动装料工作台上试样进行振动捣打成形，高温电炉内采用硅钼棒发热体安装于炉膛顶部，高温电炉由计算机控温系统控温。

所述移动装料工作台上部由耐火衬砖砌筑，移动装料工作台上设有若干个试样槽，试样槽内放置用于承装试样的坩埚。

所述的振动捣打装置包括振动电机、上振动板、下振动板、弹簧、捣料柱，上、下振动板之间设有弹簧，上振动板上方固定连接振动电机，下振动板下方固定连接与试样槽位置对应的捣料柱。

所述的高温电炉工作温度为25℃～1700℃。

所述的试样槽为4～10个。

所述的捣料柱直径小于坩埚内径。

一种检测干式捣打耐火材料烧结性能的方法，其实施步骤如下：

1)打开炉门，将移动装料工作台从高温电炉内移出并且固定；

2)根据试验材料的要求，选择适当材质及数量的坩埚，坩埚内装入试验用的干式捣打料，充填高度距坩埚上沿5～8mm；

3)将装有试样的坩埚放入移动装料工作台的试样槽内，坩埚与试样槽的空隙部位用捣打料散料充满捣实；

4)将振动捣打装置放在移动装料工作台上方，将捣料柱分别压在坩埚内的试样上面，启动振动电机，根据需要确定振动时间；

5)振动停止后，竖直向上将振动捣打装置脱离移动装料工作台，记录振捣后试样上面与坩埚上沿的距离；

6)将移动装料工作台推至电炉炉膛下部并与炉膛对接并且锁紧，关闭炉门，如有缝隙用耐火纤维材料密封；

7)在计算机内设定电炉升温、恒温与降温曲线，启动电炉电源开关，试样单面烧结试验开始；

8)试样单面烧结实验结束待炉温降至室温后，解除移动工作台与电炉之间的锁紧装置，打开炉门，将移动装料工作台移出，取出坩埚；

9)测量并记录各个试样表面与相应坩埚上沿距离，并与试验前数据对比，该数据反映试样的烧结过程中膨胀特性；

10)从坩埚内取出烧结后试样，观察测量各试样烧结强度、烧结及未烧结层厚度、烧结层断裂情况，若试样与坩埚粘接，可采用金刚石切割机纵向切开进行观察测量。