抗渣试验炉：耐火材料进行动态渣侵蚀测试实验炉

耐火材料进行动态渣侵蚀测试实验炉、高温动态抗渣试验炉

渣试验炉主要用于测定耐火材料在高温熔渣环境下的抗侵蚀和冲刷能力，是评估耐火材料性能的关键设备。

抗渣试验炉技术方案

（型号：STR DKZ-16；可完全覆盖 1600 ℃动态法、GB/T 8931-2007 方法 3、YB/T 4135-2005、ASTM C874 等主流标准）

1. GB/T 8931-2007《耐火材料 抗渣性试验方法》方法 3（转动试样通气法）
2. YB/T 4135-2005《连铸耐火材料抗渣性试验方法（旋转法）》
3. ASTM C874 Standard Test Method for Rotary Slag Testing of Refractory Materials
4. 设备安全与电气：GB 5226.1-2019、GB/T 10067.1-2019、CE 低压指令 2014/35/EU

1. 高温区：U 型 Si-Mo 棒二区独立加热，形成上/下双温区；通过隔热板与独立 PID 实现 ΔT 0-150 ℃可调，用于模拟热面/冷面梯度。
2. 渣液区：石墨或 Mo 坩埚（Ø210 mm×165 mm）盛放 80 mm 铁水+40 mm 熔渣；坩埚升降机构使试样在旋转过程中周期性浸入/脱离渣液。
3. 冲刷区：试样夹持器采用“行星+自转”机构，4 组 40 mm×40 mm×230 mm 条状试样同时测试，转速 5-30 rpm 连续可调，实现动态冲刷。
4. 气氛区：炉膛密封＜5 Pa·L/s，配双路质量流量计（0-10 L/min N₂/Ar），可在渣面形成微正压非氧化层。
5. 测量区：B 型 Pt30Rh-Pt6Rh 热电偶±1 ℃，排渣口溢流+称重传感器实时保持渣液面恒定；工业相机通过蓝宝石视窗在线记录侵蚀界面。

五、主要技术参数

额定温度:1700 ℃(连续 1600 ℃)

升温速率:RT-1300 ℃ 1-15 ℃/min;1300-1600 ℃ 1-5 ℃/min

控温精度:±1 ℃;恒温段波动 ≤±2 ℃

加热功率:≈16 kW(380 V 50 Hz 三相五线)

试样数量:标准 4 根,可扩展 6 根

旋转速度:5-30 rpm,精度 ±2 rpm

坩埚行程:150 mm,电动丝杆升降,定位精度 ±0.5 mm

气氛:Air、N2、Ar,切换响应时间 ≤30 s

冷却水:去离子水 0.2-0.4 MPa,8 L/min,进出水温差 ≤10 ℃

主机尺寸:L1200×W900×H1800 mm;质量 ≈650 kg

抗渣试验炉 标准遵循 用途 原理

抗渣试验炉 包装运输 注意事项 操作方法

抗渣试验炉 加热元件 使用注意事项 操作规程

抗渣试验炉技术方案

(型号示例:STR DKZ-16;可完全覆盖 1600 ℃动态法、GB/T 8931-2007 方法 3、YB/T 4135-2005、ASTM C874 等主流标准)

一、设备简介

抗渣试验炉是在高温、可控气氛及机械冲刷条件下,对耐火材料进行动态渣侵蚀评价的专用实验设备。通过模拟高炉、钢包、连铸等工况,定量测定材料的侵蚀深度、侵蚀速率及热震-侵蚀耦合损伤,为耐火材料研发、选型、失效分析提供数据支撑。

二、遵循标准

GB/T 8931-2007《耐火材料 抗渣性试验方法》方法 3(转动试样通气法)

YB/T 4135-2005《连铸耐火材料抗渣性试验方法(旋转法)》

ASTM C874 Standard Test Method for Rotary Slag Testing of Refractory Materials

设备安全与电气:GB 5226.1-2019、GB/T 10067.1-2019、CE 低压指令 2014/35/EU

三、用途

? 高炉、COREX、熔融还原炉炉衬材料筛选

? 钢包、中间包、RH 浸渍管工作衬配方优化

? 连铸三大件(长水口、塞棒、浸入式水口)抗侵蚀排序

? 煤化工气化炉、垃圾焚烧炉耐火内衬失效机理研究

? 高价值订单投产前的快速合格验证(≤24 h 出具比对报告)

四、工作原理

高温区:U 型 Si-Mo 棒二区独立加热,形成上/下双温区;通过隔热板与独立 PID 实现 ΔT 0-150 ℃可调,用于模拟热面/冷面梯度。

渣液区:石墨或 Mo 坩埚(?210 mm×165 mm)盛放 80 mm 铁水+40 mm 熔渣;坩埚升降机构使试样在旋转过程中周期性浸入/脱离渣液。

冲刷区:试样夹持器采用“行星+自转”机构,4 组 40 mm×40 mm×230 mm 条状试样同时测试,转速 5-30 rpm 连续可调,实现动态冲刷。

气氛区:炉膛密封<5 Pa·L/s,配双路质量流量计(0-10 L/min N?/Ar),可在渣面形成微正压非氧化层。

测量区:B 型 Pt30Rh-Pt6Rh 热电偶±1 ℃,排渣口溢流+称重传感器实时保持渣液面恒定;工业相机通过蓝宝石视窗在线记录侵蚀界面。

五、主要技术参数

额定温度:1700 ℃(连续 1600 ℃)

升温速率:RT-1300 ℃ 1-15 ℃/min;1300-1600 ℃ 1-5 ℃/min

控温精度:±1 ℃;恒温段波动 ≤±2 ℃

加热功率:≈16 kW(380 V 50 Hz 三相五线)

试样数量:标准 4 根,可扩展 6 根

旋转速度:5-30 rpm,精度 ±2 rpm

坩埚行程:150 mm,电动丝杆升降,定位精度 ±0.5 mm

气氛:Air、N?、Ar,切换响应时间 ≤30 s

冷却水:去离子水 0.2-0.4 MPa,8 L/min,进出水温差 ≤10 ℃

主机尺寸:L1200×W900×H1800 mm;质量 ≈650 kg

六、可增选配置

1700 ℃ 高纯刚玉管炉膛(替代 1600 ℃ 轻质 Al?O? 纤维)

真空机组:机械泵+扩散泵,极限真空 5×10?3 Pa

渣液快速淬火机构(试验结束 30 s 内渣池降温至 800 ℃)

激光在线测厚/侵蚀轮廓仪,精度 ±0.01 mm

尾气燃烧+碱洗系统,用于高硫渣或煤气化渣

远程 IoT 模块,支持手机 APP 报警、曲线云端存储

七、结构特点(模块化设计)

炉壳模块:双层 1Cr18Ni9Ti 不锈钢+空气夹层,外壁温升 ≤35 ℃;底部四只福马轮,可叉车搬运。

加热模块:

– 上、下区独立 Si-Mo 棒各 12 支,棒径 6/12 mm,热端长度 300 mm;

– 棒与导线采用 Al?O? 瓷管+不锈钢弹压接头,可在 5 min 内单支更换。

炉膛模块:上、下分体,上盖电动翻转 ≥80°;内衬 30 mm 1800 型多晶纤维+5 mm 高纯刚玉护板,可单独拆卸。

旋转-升降模块:

– 伺服电机+行星减速机,转速闭环;

– 旋转轴为 ?25 mm 重结晶 SiC,外套刚玉轴承,免润滑;

– 坩埚升降采用 316 L 丝杆+直线导轨,配置失电自锁。

气氛/加渣模块:

– 顶部 Φ50 mm 蓝宝石视窗,可承受 0.2 MPa;

– 螺旋送渣器(SS310)带冷却水套,防渣提前熔化堵塞;

– 排渣口+溢流称重,保持渣液面恒定 ±1 mm。

控制模块:

– 西门子 S7-1200 PLC+12" 彩色触摸屏;

– 50 段可编程序,支持 USB 导出、RJ45 远程;

– 超温、断偶、断棒、冷却水欠压、电机过载四重联锁。

八、标准配置清单

主机(含炉体、加热棒、温控柜) 1 套

石墨坩埚 ?210×165 mm 2 只(备用 1 只)

B 型热电偶 3 支(含备用 1 支)

刚玉试样夹持器 1 套(夹 4 根)

旋转轴(SiC) 1 根+刚玉轴承 2 只

循环水冷机组 1 台(风冷,3 kW)

质量流量计(N?/Ar 各 1 路) 1 套

工具包:坩埚钳、渣勺、耐高温手套、2 m 不锈钢管 1 套

出厂合格证、标定报告、软件备份 U 盘 1 份

使用说明书(含 SOP)、电气图、PID 参数表 1 套

九、易损件与寿命

名称 寿命/次数 备注

Si-Mo 加热棒 200-250 炉次 与升温速率、气氛相关

B 型热电偶 ≥100 炉次 头部侵蚀>2 mm 需更换

石墨坩埚 30-50 炉次 渣碱度>1.5 寿命降低 30%

刚玉轴承 80-100 炉次 出现裂纹或磨耗>0.5 mm 更换

SiC 旋转轴 ≥150 炉次 弯曲>0.2 mm 更换

高温纤维炉衬 3 年或 500 炉次 表面粉化>5 mm 更换

十、售后质保

? 整机质保 12 个月(加热棒、热电偶、坩埚等易损件除外);

? 质保期内免费更换缺陷零件,24 h 响应,72 h 到场(国内);

? 终身提供技术支持与软件升级;

? 质保外按“成本价+单程差旅”收费,关键件 10 年备品保障;

? 安装调试后提供 4 h 现场培训,颁发操作 SOP 考核合格证。

十一、包装与运输

? 主机:缠绕膜+珍珠棉+五层出口免熏蒸胶合板箱,外部打 9 mm 钢带,内置干燥剂,满足 GB/T 13384-2008;

? 控制柜:独立木箱,内置泡沫模,防雨标识“向上、怕湿、重心”;

? 大件(>100 kg)底部预留 100 mm 叉车位,吊装位置贴 ISO 起吊标识;

? 随机文件用防水袋固定在箱内顶部,运输允许-20 ℃~+60 ℃、湿度 ≤93 %RH;

? 出口可选真空铝箔袋+熏蒸木箱,符合 ISPM15。

十二、使用注意事项(含加热元件)

硅钼棒在 400-700 ℃ 存在“塑性-脆性转变”,严禁此温区长时间(>30 min)停留,防止粉化。

升温速率 ≤15 ℃/min;降温阶段 1000 ℃以上自然冷却,禁止强制风冷。

炉膛须在氧化或中性气氛下使用;若通 Ar/N?,氧分压须 ≤10 ppm,否则棒体寿命急剧下降。

冷却水流量报警后必须立即停机,防止炉壳过热变形。

旋转机构每月注 1 次高温润滑脂(FLUORO 250),严禁含石墨润滑剂,避免导电。

渣液最高液面距排渣口 10 mm,严禁渣液触及刚玉轴;试验结束必须先降坩埚后停转,防止试样折断。

更换加热棒必须整体断电、炉温<100 ℃;棒与夹头扭矩 5 N·m,过紧易断,过松打火。

严禁熔融金属或碱金属碳酸盐直接进入石墨坩埚,以防爆裂。

十三、操作方法(SOP 级,可上墙)

A. 试验前准备

A1 检查冷却水压力 0.2-0.4 MPa,流量 ≥8 L/min。

A2 校准天平,称取渣样 200 g ±1 g,铁样 400 g ±2 g。

A3 加工试样 40×40×230 mm,干燥 110 ℃×4 h,冷却至室温后编号、拍照、测初始尺寸。

A4 装试样:打开炉盖→装入夹持器→扭紧刚玉压盖→确认旋转无卡滞。

A5 降下坩埚→放入石墨坩埚→加入铁样→关闭炉盖→检查 O-ring 无缺损。

B. 开机程序

B1 合上总闸→开启控制柜电源→启动触摸屏→选择配方曲线(50 段已预存)。

B2 设定目标温度:上区 1350 ℃,下区 1500 ℃,ΔT=150 ℃。

B3 通冷却水→通 Ar 2 L/min 洗炉 10 min→设定工作流量 0.5 L/min。

B4 按“自动启动”,系统自检(水、气、限位、热电偶)→全部绿灯后进入升温。

C. 试验段

C1 下区升至 1350 ℃ 报警提示“可加渣”,打开螺旋送渣器加入渣样。

C2 待渣完全熔化液面稳定→按“旋转启动”,转速 15 rpm,计数器清零。

C3 试验时间 2 h(可设定),系统实时记录温度、转速、侵蚀图像、溢流重量。

D. 结束段

D1 时间到→先停止旋转→提升坩埚 150 mm→关闭加热→通 N? 5 L/min 快速冷却。

D2 1000 ℃ 以下停 N?→<200 ℃ 关闭冷却水→开炉取样→拍照→标记侵蚀面。

D3 清理坩埚残渣,用专用铣刀修整坩埚壁,留 5 mm 安全厚度,记录使用次数。

E. 数据后处理

E1 沿试样轴线切开,扫描仪获取截面图像,ImageJ 测侵蚀深度、面积。

E2 计算平均侵蚀速率 mm/h、侵蚀指数(%)。

E3 出具原始记录+检测报告,保存电子档 ≥5 年。

F. 紧急停机

F1 超温、断水、断偶、炉壳温升>50 ℃任意一项触发,系统自动切断加热并声光报警。

F2 操作员立即关闭总闸,保持冷却水,填写《异常记录表》,通知售后。