高温荷重软化温度的测定

高温荷重软化温度的测定

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荷重软化温度，是反映耐火材料耐火性能的重要指标。用标准式样在规定的荷重下加热，开始发生软化的温度越高，即表示该种耐火材料的耐火性能越好。

荷重软化温度简称“荷软”。英文是Refractorinees under Load，即荷重下的耐火性能。（一）实验目的

1、测定陶瓷耐火材料在高温和荷重同时作用下的抵抗能力以及明显塑性变形出现的软化温度范围。

2、在测定高温荷重变形的同时测定陶瓷材料的结构强度的温度界限。

3、掌握高温荷重软化温度的测定原理及测定方法。

（二）实验原理

陶瓷耐火材料的高温荷包重软件温度是表征陶瓷耐火材料对高温和荷重同时作用的抵抗

能力，也表征陶瓷耐火材料呈现明显塑性变形有软化温度范围，这是表征陶瓷耐火材料高温机械性能的一项重要指标。因此正确地测定陶瓷耐火材料的荷重软化温度对生产部门选择材料、改进工艺条件以及使用部门合理选用陶瓷耐火材料都具有重要意义。

陶瓷耐火材料的荷重软化温度主要取决于原料的化学矿物组成、颗粒组成、结晶结构，晶相与玻璃相的比例、玻璃相粘度随温度升高而变化的情况以及测定时的升温速度等。

晶相的软化温度，应接近其熔化温度，因为晶相只有接近熔化温度时有可能发生塑性变形。但是陶瓷耐火材料除晶相外尚有低熔物，这些低熔物在一定温度下熔化成液相，此温度远低于晶相的软化温度，这样就降低了陶瓷耐火材料的荷重软化温度。

荷重软化温度测定一般是在2公斤/厘米2荷重下测定其软化变形温度，并且分为开始软化温度、变形4%温度，变形20~40%温度。自膨胀最大点压缩原试样高度的0.6%变形的相应温度，称为开始软化温度。例如烧结莫来石砖（Al2O372%）开始软化温度1600℃，变形4%温度1660℃，变形40%温度1800℃。一般测定只做到4%变形温度则停止加热。

陶瓷耐火材料的高温结构强度，一般采用在2公斤/厘米2静止负荷作用下所引起的一定数量变形的温度表示之。也有采用高温抗折强度表示的。用高温抗折强度表征陶瓷耐火材料的高温性能也许更切合实际。

直径36毫米、高50毫米规格的试样规定了加热速度，如果改变试样规格和试样负荷（2公斤/厘米2）则软化变形温度也将随之发生变化。

（三）仪器设备

HRK-2型高温荷重软化温度自动测定机：

本机由主机、加热炉和控温测量系统三部分组成。

主机——包括加荷杠杆系统、炉体升降传动系统、上下箱体、主柱等部分。

加热炉——由加热元件、炉衬、上压棒下压棒、平衡块及炉壳等组成。

控温测量系统——包括温度自动控制部分和温度和试样变形自动记录部分。

加热炉可采用碳阻电炉、二硅化钼电炉、SiC电炉等，均须具备以下条件：a、竖式圆形炉膛的内径应不小于100毫米，均温带的高度不得小于75毫米，温差不得大于20℃；b、加热炉应能在非氧化气氛下按照规定的速度均匀升温至检验温度；c、在测试过程中能直接观测试样高度中心的温度。

荷重系统：试样荷重用的机械装置须具备下列条件：a、保证垂直均匀地加压，其压力不小于2kg/cm2；b、机械摩擦力及惯性不得超过400克；c、试样加压棒和试样垫片可采用石墨制品。用该加压棒材质的圆柱体代替试样进行空白试验时，加热到测试温度后不得有压缩变形，同时整个变形测量系统每100℃的膨胀量不大于0.2毫米。

变形测量装置：百分表或自动记录器，其示值误差均不大于0.03毫米。

测温装置：为测定炉内均温带的温度，在炉内均温带的中间部分横装一支水平测温管（内径10~12毫米），此管除测温时必须开启外，要经常堵严密。

高温荷重软化温度测定机的主体部分结构示意图如图1所示。

（四）实验步骤

1、试样制备：试样的测定数量，按该产品标准的技术条件规定；试样测定时受压方向必须与制品成形时加压方向一致；按照上述规定，自被测制品上切取或钻取高50±0.5毫米，直径36±0.35毫米的圆柱体试样，其上下两底面须研磨平坦，相互平等并与主轴垂直。

2、把试样装入加热炉内，并在试样上下各加一块垫片，找好水平。

3、测试前需从砝码盘上卸去对试样应加荷重的砝码。

4、把测温热电偶通过测温孔插入炉内，使其热端与试样接触。

5、调整差动变压器，使其零位稳定，接通K2开关，使差动变压器通电，调整差动变压器的触点位置，使电位差计第二笔输出为0，即做好了测试准备。

6、合上电源开关，打开仪表柜的总电源开关K1（电锁），K3的红色指示灯亮，按K4绿色启动开关，负载与电网接通，绿色指示灯亮，K3的红色指示灯灭。打开各仪表开关（TCA-100程序给定仪开关不开），整个仪表系统处于可以工作状态。

7、开机后，首先手动控温，待炉温达到一定温度，将程序滚筒转至相应温度上，将TCA-100滚筒开关打开“开”，然后ZK-100投入自动位置，一般即能正常控温，如出现异常现象则停机检查。

手动操作是将ZK-100手动旋钮从最小位置，缓缓向下拨动，一次二次电流表，电压表即有输出指示，按需要将旋钮慢慢拨到需要位置上，但开始时，不要拨得太快，避免大电流冲击负载。自动操作是将TA仪表的拨盘一律拨至零，TCA-100程序给定器回到零位后，将TA仪表“手动”、“自动”的切换开关打到自动，然后将ZK-100“手动”、“自动”开关打到自动，TCA-100滚筒开关打到“开”的位置，适当调节TA-091的PID参数，观察电流、电压表有无突然升高现象，如没有就表示工作正常，投入程序升温。

8、停机：停机是开机的逆动作。TCA-100程序给定指示拨向零位，输入、输出电流逐渐减小为零，断开ZK-100和TCA-100电源，按K3绿灯炸熄，红指示灯亮，负载回路电源切断。关K1，整个仪表电源切断，然后拉掉整个电源总开关。

（五）实验记录与计算

1、高温荷重软化温度记录表