一種焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置的製作方法
2024-03-31 21:24:05 1
本發明屬於焦炭性能測試技術領域，具體涉及一種焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置。
背景技術：
焦炭在高爐中起四個作用：提供燃料、還原劑、滲碳劑和支撐爐料。採用煤粉噴吹技術後，高爐焦比大大降低。雖然煤粉可代替焦炭在高爐中提供燃料、還原劑和滲碳劑等消耗品，但焦炭的另一個極其重要的作用——支撐料柱，卻是煤粉無法取代的。
隨著噴煤技術的發展，焦比的降低，使焦炭負荷增加，同時，隨著煤比的提高，焦炭失碳率也呈上升趨勢，強度也會相應降低。嚴重時，焦炭將因不能承受高爐內部的壓力而嚴重破損，從而失去有效的骨架作用。在焦炭強度的測定方法及印象因素，許多工作者做了大量的研究工作。但是焦炭強度檢驗仍以米庫姆轉鼓試驗為主，而且試驗是在常溫下進行的，實驗條件與焦炭在高爐內主要受擠壓的環境相差甚遠，因而從焦炭在高爐中的獨特作用出發，探討焦炭在不通失碳率下的高溫抗壓強度意義重大。
焦炭是冶金行業中不可代替的一種重要的原料，其中最重要的作用就是在冶煉過程中焦炭起到了料柱骨架的作用。對於研究焦炭在高溫冶金過程中的粉化、脆化、溶損等反應。目前，該方面的研究手段十分有限，並且未見相近的現有技術。
技術實現要素：
為解決現有技術的不足，本發明提供了一種焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置，能夠有效的檢測焦炭的熱態抗壓強度，為焦炭熱態抗壓強度的研究提供了理想的實驗裝置。
本發明所提供的技術方案如下：
一種焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置，至少包括：
開閉式加熱爐；
以及，伸入到所述開閉式加熱爐內的壓力機測試裝置。
具體的，所述壓力機測試裝置包括：
升降柱；
設置在所述升降柱上的壓力機活動板和底板，所述底板位於所述壓力機活動板的下方；
帶動所述壓力機活動板升降的電機；
設置在所述電機的軸承上的減速器；
固定在所述壓力機活動板的下表面上的增壓缸；
固定在所述增壓缸的下表面的壓力傳感器；
設置在所述壓力傳感器的下方並與所述壓力傳感器連接的傳動壓杆；
設置在所述傳動壓杆下端的液壓頭；
固定在所述底板上並伸入到所述開閉式加熱爐內的輔助加熱元件；
以及，固定在所述增壓缸上並位於所述增壓缸和所述底板之間的位移傳感器。
具體的，所述開閉式加熱爐包括：
爐膛；
伸入到所述爐膛內的測溫熱電偶；
以及，設置在所述爐膛內的耐火材料載物臺。
進一步的，所述耐火材料載物臺設置在載物臺升降裝置上，所述載物臺升降裝置設置在所述爐膛內。
進一步的，焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置還包括：
連通所述爐膛的反應氣及保護氣供氣裝置；
設置在所述載物臺升降裝置下方的冷卻氣氣體循環裝置，冷卻氣氣體循環裝置由高壓氣體瓶、氣體減壓閥、轉子流量計和連接用導氣管等組成；
以及，設置在所述爐膛內對所述爐膛的爐壁和所述壓力傳感器進行降溫的冷卻水循環裝置，冷卻水循環裝置主要由承接壓片、冷卻管、蠕動泵等組成，冷卻水循環系統在電阻爐內部的循環流動力使得電阻爐接近爐壁以及壓力機升降軸和壓力感應器部分溫度降低，防止高溫產生的熱輻射損壞數據採集裝置以及壓力感應器，可直接保護數據採集裝置以及壓力感應器不被破壞。
進一步的：
所述反應氣及保護氣供氣裝置設置有氣體閥門和轉子流量計，用於控制並調節氣體流量；
所述反應氣及保護氣供氣裝置的進氣管和出氣管位於所述爐膛的兩側；
所述冷卻氣氣體循環裝置設置有氣體閥門和轉子流量計，用於控制並調節氣體流量；
所述冷卻氣氣體循環裝置的進氣管和出氣管位於所述爐膛的兩側。
優選的，所述傳動壓杆為高強氧化鋁陶瓷材質，所述液壓頭為高強氧化鋁陶瓷材質。
進一步的，所述開閉式加熱爐的兩側面設置有耐高溫可視窗，所述耐高溫可視窗的一側設置有輔助光源，所述耐高溫可視窗的另一側設置有圖像採集裝置。
進一步的，還包括測試數據處理裝置，所述測試數據處理裝置包括計算機、連接所述計算機的顯示器以及連接所述計算機的所述圖像採集裝置，所述計算機還分別連接所述壓力傳感器和所述位移傳感器。
進一步的，所述計算機安裝有可連續計算的壓力測試軟體，用於：根據所述壓力傳感器取的壓力值繪製焦炭抗壓過程中的壓力/壓強與測試時間的關係曲線，或者，根據所述壓力傳感器獲取的壓力值記錄焦炭破裂前所述承受的最大壓力/壓強，或者，根據所述壓力傳感器獲取的壓力值通過顯示器顯示焦炭破裂前所述承受的最大壓力/壓強；
所述計算機安裝有圖像採集軟體，用於根據所述圖像採集裝置獲取的圖像信息記錄受壓過程中的焦炭的圖像信息；
所述計算機安裝有數據記錄軟體，用於根據所述位移傳感器獲取的位移信息記錄焦炭垂直向受壓形變數據。
有益效果
本發明所提供的焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置，為滿足開閉式電阻爐測試焦炭熱態抗壓強度的溫度需求，壓力機測試裝置的傳動壓杆和液壓頭需採用氧化鋁陶瓷材質；壓力機測試裝置有壓力感應器與位移感應器，電阻爐雙側有可視窗，通過可視窗使用圖像採集裝置記錄焦炭熱態抗壓強度測試過程中的形貌變化；反應氣及保護氣供氣裝置可以提供工作室內的多種氣氛條件(惰性氣氛或反應性氣氛)；壓力機測試裝置中壓力感應器具有連續測試模式，能夠自動繪製焦炭受力過程中的壓力/壓強與測試時間的關係，在焦炭受壓的過程中的以及破壞瞬間的數據並記錄。本發明可以對一組焦炭樣品進行連續的高溫狀態下的熱態抗壓強度在線測試，對研究焦炭在工業使用中的強度變化有著指導意義。同時對該裝置亦可用於其它爐料高溫熱態強度的檢測。
附圖說明
圖1是本發明所提供的焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置的結構示意圖。
附圖1中，各標號所代表的結構列表如下：
1、開閉式加熱爐，2、反應氣及保護氣供氣裝置，3、冷卻氣氣體循環裝置，4、冷卻水循環裝置，5、升降柱，6、壓力機活動板，7、底板，8、壓力傳感器，9、傳動壓杆，10、液壓頭，11、輔助加熱元件，12、位移傳感器，13、爐膛，14、測溫熱電偶，15、耐火材料載物臺，16、載物臺升降裝置，17、輔助光源，18、圖像採集裝置，19、計算機，20、顯示器，21、增壓缸。
具體實施方式
以下對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實施例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
在一個具體實施方式中，如圖1所示，一種焦炭熱態抗壓強度在線測試裝置，包括：開閉式加熱爐1，壓力機測試裝置，反應氣及保護氣供氣裝置2，冷卻氣氣體循環裝置3，冷卻水循環裝置4，輔助光源17，測試數據處理裝置。
壓力機測試裝置包括：升降柱5；設置在升降柱5上的壓力機活動板6和底板7，底板7位於壓力機活動板6的下方；帶動壓力機活動板6升降的電機；設置在電機的軸承上的減速器；固定在壓力機活動板6的下表面上的增壓缸21；固定在增壓缸21的下表面的壓力傳感器8；設置在壓力傳感器8的下方並與壓力傳感器8連接的傳動壓杆9；設置在傳動壓杆9下端的液壓頭10；固定在底板7上並伸入到開閉式加熱爐1內的輔助加熱元件11；固定在增壓缸21上並位於增壓缸21和底板7之間的位移傳感器12。傳動壓杆9為高強氧化鋁陶瓷材質，液壓頭10為高強氧化鋁陶瓷材質。
開閉式加熱爐1包括：爐膛13；伸入到爐膛13內的測溫熱電偶14；設置在爐膛13內的耐火材料載物臺15。耐火材料載物臺15設置在載物臺升降裝置16上，載物臺升降裝置16設置在爐膛13內。
反應氣及保護氣供氣裝置2連通爐膛13。冷卻氣氣體循環裝置3設置在載物臺升降裝置16下方的。在爐膛13內設置對爐膛13的爐壁和所述壓力傳感器8進行降溫的冷卻水循環裝置4。
反應氣及保護氣供氣裝置2設置有氣體閥門和轉子流量計，可調節氣體流量，其進氣管和出氣管位於爐膛13的兩側。冷卻氣氣體循環裝置3設置有氣體閥門和轉子流量計，可控制調節氣體流量，述其進氣管和出氣管也位於爐膛13的兩側。
開閉式加熱爐1的兩側面設置有耐高溫可視窗，耐高溫可視窗的一側設置有輔助光源17，耐高溫可視窗的另一側設置有圖像採集裝置18。
測試數據處理裝置包括計算機19、連接計算機19的顯示器20以及連接計算機19的圖像採集裝置18，計算機19還分別連接壓力傳感器8和位移傳感器12。
計算機19安裝有可連續計算的壓力測試軟體、圖像採集軟體和數據記錄軟體。
壓力測試軟體可根據壓力傳感器8取的壓力值繪製焦炭抗壓過程中的壓力/壓強與測試時間的關係曲線，可根據壓力傳感器8獲取的壓力值記錄焦炭破裂前承受的最大壓力/壓強，也可根據壓力傳感器8獲取的壓力值通過顯示器20顯示焦炭破裂前承受的最大壓力/壓強。
圖像採集軟體可根據圖像採集裝置18獲取的圖像信息記錄受壓過程中的焦炭的圖像信息。
數據記錄軟體可根據位移傳感器12獲取的位移信息記錄焦炭垂直向受壓形變數據。
本發明的焦炭熱態抗壓強度測試裝置的工作原理包括以下內容：
將焦炭放在爐膛內與液壓頭對應的載物臺上(壓力機為斷點測試模式，在測試物體破壞的一瞬間會停止加壓並且記錄數據)；將液壓頭調整至合適的位置，打開輔助光源和圖像採集裝置，讀取此時的壓力數據，及溫度數據；對開閉式加熱爐加熱升溫，同時由反應氣及保護氣供氣裝置通入惰性氣體進行保護；當溫度達到實驗要求時，通入反應氣體(如水蒸氣或CO2)圖像採集裝置開始工作，位移感應器與壓力感應器開始記錄並存儲實時數據至計算機，計算機運行軟體進行整合記錄；冷卻水循環裝置啟動，利用蛇形冷卻管對電阻爐以及壓力機的傳動壓杆進行降溫，以保護爐身和壓力感應器不被實驗高溫影響；焦炭樣品破壞時，壓力機停止加壓，冷卻水循環裝置繼續工作，反應氣及保護氣供氣裝置開始通入惰性氣體，爐膛內的載物臺升降裝置開始下降，將焦炭樣品迅速帶離恆溫區域，以液氮為冷媒的冷卻氣氣體循環裝置開始工作，使樣品溫度迅速降低至實驗預設溫度；繼續通入惰性保護氣體，同時使爐身降溫，待其冷卻至室溫後，取出焦炭樣品，實驗結束。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。