耐火度测试炉的结构与安装-中国窑炉信息网

　　李印江
　　（中国磨料磨具进出口公司）

　　摘要：本文对测定陶瓷结合剂和低熔陶瓷结合剂的耐火度的电阻炉、硅钼棒炉、硅碳棒炉、电阻丝炉的结构、配件与安装做了较详细的叙述。

　　关键词：耐火度炉结构安装

　　耐火度是陶瓷结合剂的重要指标，测试陶瓷结合剂的耐火度是保证结合剂质量稳定的主要方法之一。耐火度测试炉是测试耐火度的主要设备，常用的有电阻炉、硅钼棒炉、硅碳棒炉、电阻丝炉和影像式烧结点试验仪等设备。

　　一、电阻炉

　　1、电阻炉的结构。

　　电阻炉的结构主要有炉体、电极、石墨粒、耐火管、升降旋转机构及变压供电系统（图1）

　　　　　　图1 耐火度测试用电阻炉

　　2、电阻炉的安装。

　　电阻炉的外壳用铁板焊成，直径400∽500mm，高500mm左右。紧贴炉壳内用一层隔热耐火材料，热绝缘罩—7 可用成品组件，没有成品组件可以拿菱苦土耐火材料自己成型，发热部分与耐热圆筒—3留有10∽15mm缝隙，长100mm左右，留在整个制件的中间，上下对称。耐热圆筒—3购买成品高温耐火管，内孔直径在 100∽120mm之间。测温锥底座—5 用高温耐火材料圆棒即可，不必带锥度,以简化安装。电极板—2用铜板焊接或铸造成的中空件，直径要比炉壳略小，厚度50∽70mm，除装有接线板外还应有进出水口，以便工作时通水冷却。电阻炉底部的升降机构可简化不用，工作时耐火锥台可以直接从炉口取放。装炉时要注意耐火管发热部分的缝隙尽量均匀，否则耐火管内各部温度差别过大影响所测耐火度的准确性。发热体—4可用石墨电极粉碎筛分成8#左右的粒度填充，填充时要做到均匀紧密，特别是发热部分尤其要引起注意！石墨电极,主要以石油焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混料、成型、焙烧、石墨化而制成，具有良好的强度和导电性能。

　　电阻炉约须18KVA左右的功率。

　　二、硅钼棒电炉

　　1、结构。

　　硅钼棒电炉所须功率与电阻炉相当，但其结构简单的多，炉壳内只须安装保温耐火材料留出适当空间即可。硅钼棒可选U型棒配用，硅钼棒的按装有成品组件可选，但需要低压大电流的专用变压器。因为有成品电热元件配套，所以维修也很方便(图2)

　　　1、硅钼棒 2、接线卡子 3、耐火件
　　　4、炉体、保温层 5、耐火锥 6、发热端
　　　图2 硅钼棒耐火度测试炉

　　2、特性。

　　硅钼棒电热元件是一种以二硅化钼为基础制成的耐高温、抗氧化、低老化的电阻发热元件。在高温氧化性气氛下使用时，表面生成一层光亮致密的石英（SiO2）玻璃膜，能够保护硅钼棒内层不再氧化，因此硅钼棒元件具有独特的高温抗氧化性。在氧化气氛下、最高使用温度为1800℃，硅钼棒电热元件的电阻随着温度升高而迅速增加，当温度不变时电阻值稳定。在正常情况下元件电阻不随使用时间的长短而发生变化，因此，新旧硅钼棒电热元件可以混合使用。但硅钼棒是一种脆性很大的材料，震动、碰撞都很容易折断，使用时应特别注意！此外硅钼棒也应避免在400∽700℃之间长期使用，否则在低温下强烈氧化而粉化，棒体遭到破坏。

　　二硅化钼的分子式：MoSi2

　　二硅化钼的理化性能：

　　密度：5.5～5.6g/cm3
　　
　　抗弯强度：15MPa(20℃) 　

　　维氏硬度(HV)：570kg/mm2
　　
　　气孔率：7.4% 　
　
　　吸水率：1.2%
　　
　　热伸长率：4% 　
　
　　辐射系数：0.7～0.8(800～2000℃)

　　硅钼棒电炉和电阻炉都可以应用到1700∽1800℃，所以包括粘土、石英等高温原材料在内的所有陶瓷结合剂的原材料和结合剂的耐火度都可以测定。

3、安装

　　U型硅钼棒是硅钼棒电热元件中最常用的一种规格（图3），在电热设备中通过耐火材料夹头和金属导电夹头（图4）将元件垂直悬挂安装，避免将机械应力加到元件发热端上，否则脆性的硅钼棒元件容易断裂。

　　图3 U型硅钼棒

　　图4 硅钼棒安装用的耐火材料卡头和金属卡头

　　硅钼棒电炉在按装硅钼棒过程中如果使用非弹性卡具开始不要卡的太紧，待升温一段时间后再卡紧，开始卡的太紧升温后容易碎裂。

　　三、硅碳棒电炉

　　 1、结构。

　　硅碳棒耐火度测试电炉的结构与硅钼棒电炉相同，只是把硅钼棒换成硅碳棒而已，安装时卡具也可通用（图5），接线也可用弹性卡具如（图6）。硅钼棒电炉在按装硅钼棒时亦可用弹性卡具；弹性卡具是用耐热钢制成的，在一般温度下不退火，仍保持有很大的弹性，能保证导线与硅钼棒的良好接触，安装、维修都很方便。

　　1，耐热绝缘管 2，金属夹头
　　3，保温砖 4，保温材料 5，耐火砖
　　图5 硅碳棒安装结构图

　　图6 硅碳棒的弹性卡具

　　2、特性。

　　硅碳棒是用高纯度绿碳化硅为主要原料，按一定配料比加工制坯，经2200℃以上的高温硅化再结晶烧结而制成的棒状、管状的电热元件(图7)。在氧化性气氛中正常使用温度可达1450℃，连续使用可达2000小时。由于硅碳棒具有耐高温、抗氧化,耐腐蚀、升温快、寿命长、高温变形小、安装维修方便等特点而广泛应用于机械、冶金、陶瓷、分析化验等科学研究领域。在磨具制造中对中小型的高档产品也经常用硅碳棒电炉或小型硅碳棒电隧道窑烧成，以保证有较好的产品质量。硅碳棒耐火度测试电炉的功率较电阻炉和硅钼棒电炉小的多，通常在10 KVA 左右。

　　图7 直棒型、槽型、螺旋管型硅碳棒

　　碳化硅： SiC

　　分子量： 40.1

　　熔点： 2700℃

　　密度： 3.2

　　结合剂耐火度测定炉还可以使用螺旋管硅碳棒做发热体，如果使用内孔直径在100∽120mmd的螺旋管硅碳棒做发热体对试件直接加热，发热均匀，升温快，节能效果好。

　　4、硅碳棒耐火度测定炉的应用范围

　　硅碳棒的使用温度短时间可以达到1450℃，所以一般的陶瓷结合剂的耐火度都可以测定，可是象粘土、石英、滑石等原料的耐火度都在1450℃以上就不能在硅碳棒耐火度测定炉内测定了，但实际上生产中测定耐火度最多的还是结合剂的耐火度，而且直接与磨具发生作用的还是结合剂，所以硅碳棒耐火度测定炉在生产中还是有重要意义的。

　　四、电阻丝耐火度测定炉

　　1、结构与安装。

　　电阻丝耐火度测定炉的结构可以籍图1 的电阻炉来说明；将电阻炉的上下的电极去掉，在炉壳与耐火管之间填满保温耐火材料，电阻丝缠绕在耐火管与保温耐火材料之间，对耐火管居中，拉出引线，接220或380 V 电源均可。其功率约在2∽4 KVA 。

　　2、电阻丝耐火度测定炉的应用。

　　电阻丝发热一般在1100℃ 以下，所以只能测定低熔陶瓷结合剂的耐火度。陶瓷结合剂超硬材料制品中CBN 用的陶瓷结合剂耐火度约为600∽750℃，金刚石用的陶瓷结合剂一般在900℃以下，所以测定超硬材料制品的陶瓷结合剂的耐火度用电阻丝做发热体的电炉很适合，功率即小结构又简单，不用卡具等附件，安装方便。

　　五、影像式烧结点试验仪

　　影像式烧结点试验仪是由光源部分、加热部分、摄像部分和计算机显示部分组成，也有称作“高温显微镜”或“高温投影仪”，“耐火度测定仪”的（图8）。

　　图 8 影像式烧结点试验仪

　　其工作原理是试样在加热部分受热的同时光源部分将其投影通过摄像部分在计算机上显示出来，试样在受热过程的变化，包括收缩、膨胀、发泡、变形、耐火度等都可以表现出来，如果以研究对象的材料作底板还可以表现结合剂对其润湿程度，测定润湿角。其实它已经不是一个专门测耐火度的设备了，而是一个对陶瓷结合剂试样做更全面研究的仪器。

　　六、结束语

　　测定耐火度时炉子的升温速度也很重要，一般是升温速度快耐火度偏低，升温速度慢耐火度偏高，通常在比结合剂耐火度低50∽100℃时即取2℃/min的升温速度。为保持升温稳定，温度控制器最好使用可控硅控制器连续调压，而不采用接触器的控温方法。

　　影像式烧结点试验仪研究陶瓷结合剂耐火度的内容较多，就不一一例举了。