[发明专利]一种耐火材料抗熔渣和蒸汽侵蚀性试验方法及试验装置

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种耐火材料抗熔渣和蒸汽侵蚀性试验方法及试验装置。涉及的一种耐火材料抗熔渣和蒸汽侵蚀性试验方法是将周围填充有渣样的待检测耐火材料圆柱体试样固定在密封组件中，将密封组件一端置于炉膛加热区，另一端伸出炉墙，对耐热钢密封组件进行加热过程中形成熔渣及其蒸汽并在耐火材料试样上产生温度梯度，以评价特定温度和时间范围内熔渣及蒸汽对耐火材料的侵蚀性；所述的密封组件为由2段圆筒构成的L型拼接体，包括相互连通的垂直段和水平段，垂直段装入的耐火待测试样浸入渣液中进行熔体抗渣侵蚀，水平段装入的试样进行抗蒸汽渗入侵蚀。本发明易操作、直观，试验装置简单、安全。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种耐火材料抗熔渣和蒸汽侵蚀性试验方法及试验装置。

背景技术

耐火材料是高温窑炉中重要的组成，其具有较高的耐火度，故而常作为高温窑炉向火面的炉衬材料；由于高温窑炉常作为冶金、煤气化、玻璃等的制备容器，过程中炉衬材料必然与炉内原料或渣进行接触，该过程是多因素耦合的复杂过程，具体表现包括熔渣对材料表面的化学侵蚀；炉内固、液、气体沿材料气孔对材料内部的物理渗透；以及化学侵蚀和物理渗透引发的材料物理、化学性质改变，最终可能引起材料的损毁。为了提升耐火材料在高温窑炉中的服役寿命，对于耐火材料高温抗渣性能的试验和评价一直是炉衬耐火材料服役性能的重要参考指标之一。

现行国家标准GB/T8931-2007 耐火材料抗渣性试验方法提出多种抗渣性试验方法，其中应用最为广泛的是静态坩埚法，其将耐火材料制备成一定规格的坩埚，在坩埚中填入渣，热处理至一定温度使高温下熔渣与坩埚壁直接接触反应并沿坩埚气孔向坩埚内部渗透，根据接触面侵蚀面积和渗透层面积来判定材料的抗渣性能。该方法简单易操作，可以直观对比渣对不同种耐火材料的侵蚀和渗透程度，试验可重复性强，然而其也具有一定的局限：一方面，坩埚热处理时需整体放入炉膛内，靠炉体发热元件加热，坩埚壁不存在温度梯度，从而渣与材料的反应处于单一影响因素下；另一方面，试验仅可模拟渣在高温下对于材料表面的侵蚀行为和材料内部的渗透行为，对于实际生产中存在的气相侵蚀或渗透无法正确捕捉。另一种较为常用的抗渣性试验方法为回转渣蚀法，其将多块耐火材料切割拼凑成中空的棱柱型，并置于回转炉内部，通过单向火焰加热炉体，在试验过程中炉体不断转动，通过人工加渣、倒渣的方式模拟渣对材料的侵蚀和渗透行为。该方法可以模拟熔渣对于材料表面的冲刷作用，是一种动态抗渣试验方法，较之静态法更为贴合实际工况，然而其也具有局限性，主要包括：一、由于试验材料被制备为中空棱柱型，整个试验过程为敞开式，温度波动难以控制，过程气氛难以调控；二、熔渣与材料仅有直接接触，不存在多相侵蚀过程，尤其是气相会随敞开环境流失；三、试验时间跨度长，试验成本过高，试验风险较大。

抗渣性为耐火材料关键的服役性能，由于渣与材料作用过程为多因素共同影响，研究人员基于现行标准对抗渣性试验做出了针对性的优化和改进。中国专利一种耐火材料高温抗侵蚀试验方法及试验装置（申请号 201110331284.9）提出一种将材料悬挂并整体浸入坩埚容器中，容器中为熔渣，悬挂材料不断旋转来模拟材料受渣冲刷的效果，为一种动态抗渣性试验方法，其相对回转渣蚀法气氛和温度更为可控，但是仍存在仅有液相熔渣与材料接触的问题；中国专利一种耐火材料抗渣试验方法(申请号 201610018216.X)提出一种采用中频炉加热的静态抗渣性试验方法，其将材料制成环状壁，围绕组成中空圆环，在圆环内填入铁块和渣，利用中频炉电磁加热的方式，熔化铁块，使抗渣试验的温度由内及外传递，可实现材料环状壁上的温度梯度变化，但由于铁块等金属的熔化温度在1450℃以上，其抗渣性试验温度必须高于铁块熔化温度，导致其使用范围受到影响。