[发明专利]一种评价高炉炉缸热面黏滞层物性的试验系统及方法

权利要求书

1.一种评价高炉炉缸热面黏滞层物性的实验系统，所述实验系统包括：

供气装置，用于提供惰性气氛，防止实验过程中材料被氧化；

管式炉，用于模拟被评价材料的使用环境；

复合坩埚，用于模拟评价材料在高炉炉缸内环境；

加热装置，用于模拟升温过程；

冷却装置，用于模拟冷却过程；

热电偶，用于测量所述管式炉内部的温度数据；

数据采集处理装置，用于对实验过程参数进行控制，并采用实验相关数据，其特征在于，其中，所述实验系统的具体结构为：所述供气装置与所述管式炉的进气口连接，所述复合坩埚、加热装置和冷却装置均设置在所述管式炉的内部，且所述加热装置设置在所述复合坩埚的外侧壁的四周，所述冷却装置的下端置于所述复合坩埚的内部，上端伸出所述管式炉与冷却水系统连接，所述热电偶设置在所述复合坩埚内部的底部；

所述数据采集处理装置设置在所述管式炉的外侧，并与所述热电偶、加热装置和冷却装置控制连接；

所述供气装置包括气瓶、进气管和流量计；

其中，所述气瓶通过进气管与所述管式炉的进气口连接，且所述进气管上设有用于调节气体流量的流量计；所述复合坩埚包括MgO坩埚和石墨坩埚；

其中，所述MgO坩埚设置在所述石墨坩埚内部，所述MgO坩埚内部设有用于放置炉渣和熔融铁水的放置区，且所述热电偶安装在所述MgO坩埚的底部；

所述加热装置包括若干U型加热单元，若干所述U型加热单元沿着所述管式炉的内壁的圆周方向均匀分布；所述U型加热单元为钼棒；所述冷却装置为U型铜冷却管，U型铜冷却管的外径为9-10mm，内径为5~8 mm。

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述数据采集处理装置为SRS13A精密温度控制仪；所述管式炉为BLMT-1700℃管式炉，且管式炉的炉膛材质为刚玉，所述管式炉的顶部设有排气口。

3.一种采用如权利要求1-2任意一项所述的实验系统进行评价的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1）将耐火材料试样固定在冷却装置的底部，置于复合坩埚内，放入管式炉内，并进行实验前预处理，

S2）启动管式炉进行加热，同时向冷却装置内供冷却水，通过冷却控制黏滞层在耐火材料试样表面的形成过程，并采集实验数据，

S3）根据实验过程中采集的实验数据，结合黏滞层厚度、物相组成、气孔率、导热性能，热膨胀系数、炉渣、铁水、温度、接触时间和耐火材料试样种类对黏滞层的影响，进行综合评价，得到黏滞层的物性。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1）的具体步骤为：

S1.1）将耐火材料试样制成柱状，选取铜管作为冷却装置，将铜冷却管插入柱状试样内部，使铜冷却管中轴与柱状试样中轴重合，同时铜冷却管底部距离柱状试样底部至少15mm，并用高导热石墨粉填充耐火材料试样与铜冷却管的空隙并压实，用粘结剂粘合固定，干燥，对耐火材料试样的直径进行初次测量，备用；

S1.2）对试样进行SEM-EDS、导热系数检测、气孔率分析；

S1.3）参照高炉铁水和炉渣的实际成分，依据试验要求，按照0.25~0.50的渣铁质量比合成渣样和熔融铁水的铁样，干燥备用；

S1.4）将S1.3）制备的熔融铁水的铁样铺平在复合坩埚中，再将渣样铺于熔融铁水的铁样的上方，然后将复合坩埚置于所述管式炉内，同时向冷却装置内供冷却水；

S1.6）设定温度控制步骤，向管式炉内以流量为2.5 L/min通入惰性气体，进行排空。