差頂桿法耐火材料高溫膨脹系數(shù)試驗(yàn)機(jī)：耐火材料熱膨脹試驗(yàn)爐
差頂桿法耐火材料高溫膨脹系數(shù)試驗(yàn)機(jī)技術(shù)方案
文件編號:STR-DIL-1600-20250605
版本號:V1.0
發(fā)布日期:2025 年 6 月 5 日
編制/批準(zhǔn):洛陽賽特瑞技術(shù)研發(fā)部
一、概述簡介
耐火材料熱膨脹試驗(yàn)爐為差頂桿法耐火材料高溫膨脹系數(shù)試驗(yàn)機(jī)
本耐火材料熱膨脹試驗(yàn)爐采用經(jīng)典“差頂桿(Push-Rod)”原理,在 50-1600 ℃ 范圍內(nèi)連續(xù)測定耐火材料、陶瓷、玻璃、金屬陶瓷等固體試樣的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)。配備高純剛玉(或 AlN/SiC 可選)頂桿-支撐系統(tǒng)、伺服加載恒接觸力、激光位移細(xì)分、B 型熱電偶雙閉環(huán)控溫及工業(yè) PC 實(shí)時采集,實(shí)現(xiàn)升溫-膨脹-冷卻全過程自動記錄,符合 GB/T 7320-2018、ISO 14420、ASTM E831 等標(biāo)準(zhǔn)要求,為質(zhì)檢、科研及新材料開發(fā)提供高精度熱膨脹數(shù)據(jù)。
二、遵循標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 7320-2018《耐火材料 熱膨脹試驗(yàn)方法》
ISO 14420:2020 耐火制品—線性熱膨脹測定
ASTM E831-14 固體材料線性熱膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法
JJG 141 工作用鉑銠熱電偶檢定規(guī)程
三、用途
耐火磚、不定形料、陶瓷、玻璃 1600 ℃ 以內(nèi)平均線膨脹系數(shù) α 及瞬時膨脹曲線測定;
材料燒結(jié)收縮-膨脹行為、相變點(diǎn)(石英 573 ℃ 等)定位;
研發(fā)階段配方篩選、結(jié)合劑/微粉對膨脹匹配性評價;
質(zhì)量仲裁、出廠檢驗(yàn)及熱應(yīng)力模擬輸入?yún)?shù)提供。
四、工作原理
將 直徑6-10 mm×L50 mm 圓柱或 5×5×50 mm 長方體試樣與參考頂桿同軸置于高純剛玉支撐管;頂桿另一端與激光位移傳感器相連;爐膛按設(shè)定速率升溫,試樣膨脹(或收縮)推動頂桿,位移傳感器實(shí)時輸出 ΔL;計(jì)算機(jī)按 α=ΔL/(L?·ΔT) 計(jì)算瞬時/平均 CTE,并繪制 ΔL-T、α-T 曲線。差頂桿結(jié)構(gòu)可自動扣除支撐管自身膨脹,精度≤±0.1×10-6 /K。
五、主要技術(shù)參數(shù)
| 序號 | 項(xiàng)目 | 參數(shù)值 |
|---|---|---|
| 1 | 設(shè)備名稱 | 差頂桿法耐火材料高溫膨脹系數(shù)試驗(yàn)機(jī) |
| 2 | 英文名稱 | Push-Rod Dilatometer for Refractories at High Temperature |
| 3 | 設(shè)備型號 | STR-DIL-1600-PR |
| 4 | 設(shè)備結(jié)構(gòu) | 立式管式爐+差頂桿組件+激光位移+伺服恒力+氣氛模塊 |
| 5 | 最高溫度 | 1600 ℃(短時 2 h) |
| 6 | 測試溫度范圍 | 50-1600 ℃ |
| 7 | 升溫速率 | 0.1-20 ℃/min 可設(shè) |
| 8 | 控溫精度 | ±1 ℃(保溫段) |
| 9 | 爐溫均勻性 | ±5 ℃(均溫帶 100 mm,9 點(diǎn)) |
| 10 | 位移量程 | ±5000 μm(可擴(kuò)展) |
| 11 | 位移分辨率 | 0.01 μm(激光細(xì)分) |
| 12 | CTE 精度 | ≤±0.1×10?? /K(標(biāo)樣 Al?O?) |
| 13 | 試樣尺寸 | ?6-10 mm×L50 mm 或 5×5×50 mm(可依標(biāo)準(zhǔn)定制) |
| 14 | 頂桿材質(zhì) | 高純剛玉(標(biāo)配);AlN、SiC、Pt10Rh 可選 |
| 15 | 恒接觸力 | 0.05-0.5 N 伺服可調(diào),防止彎曲或壓痕 |
| 16 | 熱電偶 | 雙 B 型,溯源證書隨貨 |
| 17 | 加熱元件 | U 型硅鉬棒,8 支,圓周均布 |
| 18 | 爐襯材質(zhì) | 氧化鋁空心球+多晶纖維復(fù)合,厚度≥120 mm |
| 19 | 觀測窗 | φ50 mm 石英玻璃風(fēng)冷套 |
| 20 | 數(shù)據(jù)接口 | USB+以太網(wǎng),CSV/PDF/EXCEL,含 ΔL-T、α-T 曲線 |
| 21 | 電源 | AC380V±10%,50Hz,三相五線,功率 8 kVA |
| 22 | 外形/重量 | 850×700×1650 mm / 約 280 kg |
六、可增選配置
| 名稱 | 功能 | 價格代碼 |
|---|---|---|
| 質(zhì)量流量氣氛系統(tǒng) | N?/Ar/空氣,0-2 L/min,防氧化 | STR-GAS |
| 真空機(jī)組 | 10?2 mbar,機(jī)械泵+擴(kuò)散泵 | STR-VAC |
| 高純 AlN 頂桿組 | 1700 ℃ 級,低膨脹背景 | STR-ALN |
| 激光測位移擴(kuò)展 | 量程 ±10 000 μm | STR-RNG |
| 第三方溫度校準(zhǔn) | 1600 ℃ TUS+SAT 報(bào)告 | STR-CAL |
七、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(模塊化)
立式管式爐:硅鉬棒 8 支圓周均布,輻射受熱,溫差≤2℃;
差頂桿組件:剛玉支撐管+剛玉頂桿,同軸度≤0.02 mm,可拆卸清洗;
伺服恒力機(jī)構(gòu):磁懸浮平衡+直線導(dǎo)軌,0.05-0.5 N 無級可調(diào),自動補(bǔ)償熱漂移;
激光位移細(xì)分:632 nm 激光干涉,分辨率 0.01 μm,采樣頻率 1 kHz;
氣氛模塊:不銹鋼密封爐管,水冷法蘭,O-ring 快速裝夾;
電控箱:強(qiáng)弱電分離,SCR 調(diào)功,PID 雙閉環(huán),EMC 屏蔽,UPS 斷電續(xù)接。
八、標(biāo)準(zhǔn)配置清單
表格復(fù)制
| 名稱 | 數(shù)量 |
|---|---|
| 主機(jī)(爐體+頂桿臺) | 1套 |
| 激光位移傳感器 | 1套 |
| 伺服恒力機(jī)構(gòu) | 1套 |
| B型熱電偶 | 2支 |
| 硅鉬棒 | 8支(已裝) |
| 剛玉頂桿+支撐管 | 1套(φ8×50 mm) |
| 高純剛玉標(biāo)樣 | 1根 |
| 工業(yè)PC+23″顯示器 | 1套 |
| 中文操作手冊+SOP | 1份 |
| 合格證/校準(zhǔn)證書 | 1份 |
九、易損件與壽命
| 名稱 | 參考壽命 | 備注 |
|---|---|---|
| 硅鉬棒 | 1500 h@1600 ℃ | 單根可換 |
| B型熱電偶 | 12 個月 | 提供溯源比對 |
| 剛玉頂桿 | 500 次或 2 年 | 彎曲>0.05 mm 更換 |
| 石英觀測窗 | 2 年 | 失透即更換 |
十、售后質(zhì)保
十、售后質(zhì)保
整機(jī) 12 個月;
現(xiàn)場安裝調(diào)試+培訓(xùn) 2 人天;
24 h 響應(yīng),72 h 到場(國內(nèi));
軟件終身免費(fèi)升級;
10 年備件保障,質(zhì)保期外僅收成本費(fèi)。
十一、包裝運(yùn)輸
木箱+防震泡沫+纏繞膜,防雨標(biāo)識;
吊裝位置貼“重心”“向上”,嚴(yán)禁倒置;
運(yùn)輸溫度 -20-+60 ℃,相對濕度 ≤85 %。
十二、使用環(huán)境要求
室內(nèi) 5-40 ℃,濕度 ≤80 %RH 無凝露;
海拔 ≤2000 m,地面平整,承重 ≥300 kg;
電源 AC220V±10%,50 Hz,接地電阻 ≤4 Ω;
無強(qiáng)磁場、無腐蝕性氣體、無振動源。
十三、使用注意事項(xiàng)(含加熱元件)
首次烘爐:≤5 ℃/min 升至 300 ℃ 保溫 2 h,隨后 ≤10 ℃/min 升至 1000 ℃ 空燒 1 h;
硅鉬棒在 400-700 ℃ 存在塑性-脆性轉(zhuǎn)變,嚴(yán)禁振動或快冷;
升溫速率 >10 ℃/min 時,1600 ℃ 段必須降速至 ≤5 ℃/min;
禁止 >1600 ℃ 時打開爐門,防止棒氧化膜破壞;
頂桿必須同軸,偏心 >0.1 mm 將導(dǎo)致數(shù)據(jù)漂移;
每月檢查母排緊固力矩 2 N·m,發(fā)現(xiàn)棒彎曲 >3° 立即更換;
熱電偶每半年與標(biāo)準(zhǔn)偶比對,誤差 >±2 ℃ 更換;
試驗(yàn)結(jié)束 1000 ℃ 以下方可開排風(fēng),600 ℃ 以下半開門,200 ℃ 以下完全開門。
十四、標(biāo)準(zhǔn)操作方法(SOP級)
步驟1 開機(jī)前檢查
電源、接地、冷卻風(fēng)正常;
棒、偶、頂桿、位移傳感器完好;
爐膛清潔,頂桿同軸。
步驟2 裝樣
按 GB/T 7320 制樣 ?8×50 mm,編號→輸入 PC→自動推樣至均溫帶。
步驟3 程序設(shè)定(示例)
| 段號 | 目標(biāo)℃ | 速率℃/min | 保溫min | 事件 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 300 | 5 | 120 | 烘爐 |
| 2 | 1000 | 10 | 30 | — |
| 3 | 1600 | 5 | 30 | 測試段 |
| 4 | 50 | -10 | — | 結(jié)束 |
步驟4 啟動
按“RUN”→二次確認(rèn)→自動執(zhí)行;
實(shí)時顯示 ΔL、α-T 曲線。
步驟5 結(jié)束與取樣
溫度 <200 ℃ 聲光提示,戴高溫手套取出試樣;
關(guān)閉電源。
步驟6 數(shù)據(jù)與維護(hù)
報(bào)告自動保存至 D:/DIL/日期/;
每月填寫《點(diǎn)檢表》—棒、偶、頂桿、傳感器、爐襯 5 項(xiàng)。
十五、強(qiáng)制性聲明
本設(shè)備為 1600 ℃級高溫強(qiáng)電精密儀器,所有操作、維護(hù)與工藝參數(shù)調(diào)整必須由經(jīng)過培訓(xùn)并考核合格的專業(yè)人員進(jìn)行。非授權(quán)人員禁止打開電柜、拆卸加熱元件或更改控制程序,否則將導(dǎo)致保修失效并可能造成嚴(yán)重人身傷害。
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