一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法及系统，包括以下步骤：S1、采用非等温加热法对待测耐火材料加热，并采用差示扫描量热法对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集；S2、基于DSC曲线获取耐火材料的使用性能参数，以对耐火材料使用性能进行评测；其中，耐火材料的使用性能参数包括：耐火材料的极限温度T

【技术实现步骤摘要】
一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法及系统
本专利技术属于耐火材料测评领域，更具体地，涉及一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法及系统。
技术介绍
耐火材料作为在高温下使用的一种制作材料，被广泛应用于电力、钢铁、有色金属、玻璃等高温工业生产中。其使用性能的准确测评对其工业应用至关重要。几个比较重要的测评方法包括耐火度的评测、荷重软化温度的评测、抗氧化性的评测、抗渣性的评测和抗热震性的评测。其中，抗热震性，又称热稳定性和抗热冲击性，表示材料及其制品抵抗温度激烈变化不至损坏或破坏的性能，是耐火材料使用性能中的关键性能。耐火材料的抗热震性是指耐火材料抵抗温度急剧变化而导致损伤的能力。GB/T30873-2014中测试该参数的方法主要为水激冷法，即将试样的一段插入1100℃的电炉内停留40min后将热端浸入5～35℃的流动水中，深度为50±5mm，水冷3min，在空气中晾干5min。如试样未到破损条件，放入炉中继续试验。评价标准：试样热端面的面积破损达到一半以上所需热震次数。此外还有空气激冷法和空气自然冷法。在现有技术中，中国专利CN110849760A公开了一种对耐火材料抗热震性测试的方法，采用含有冷热调温区的测试箱使耐火材料在冷热交替的温度下进行作业，通过实验人员观察不同实验条件下作业后耐火材料的损伤程度来对耐火材料的使用性能进行评测。整个实验操作过程复杂，评测速度慢，且仅从耐火材料的损伤表象来判断耐火材料的使用性能，缺乏对热稳定性和抗热冲击性的准确表征，无法简单快速准确的评测耐火材料使用性能。r>
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法及系统，其目的在于解决现有技术无法简单快速准确的评测耐火材料使用性能的技术问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法，包括以下步骤：S1、采用非等温加热法对待测耐火材料加热，并采用差示扫描量热法对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集；S2、基于DSC曲线获取耐火材料的使用性能参数，以对耐火材料使用性能进行评测；耐火材料的使用性能参数包括：耐火材料的极限温度Tmax、极限热载荷Qmax、平均热载荷单位质量耐火材料的瞬时热流加速度q'和单位质量耐火材料的单位温度差下的平均热流加速度其中，极限温度Tmax用于表征耐火材料的实际使用温度上限；极限热载荷Qmax用于表征单位质量耐火材料所能承受的极限热流量；平均热载荷用于表征单位质量的耐火材料所能承受的单位温差下的平均热功率；瞬时热流加速度q'用于表征耐火材料被加热到某一温度时能承受的热量变化冲击；平均热流加速度q'用于表征耐火材料在某一温度段内能承受的热量变化冲击。进一步优选地，极限温度Tmax为DSC曲线的热流达到最大值时对应的温度。进一步优选地，极限热载荷Qmax的计算公式如下：其中，t0为初始时刻，tmax为耐火材料达到极限使用温度所对应的时刻，qmax为tmax时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值，q0为初始时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值。进一步优选地，平均热载荷的计算公式如下：其中，耐火材料的热载荷t0为初始时刻，qt为t时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值，q0为初始时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值；T-T0为t时刻与初始时刻的温度差。进一步优选地，瞬时热流加速度q′＝dqt/dt，其中，qt为t时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值；平均热流加速度q'为瞬时热流加速度q'除以t时刻与初始时刻的温度差。进一步优选地，步骤S1中，在氧化性气氛中采用非等温加热法对待测耐火材料加热。进一步优选地，步骤S1中，采用DSC仪器对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集。进一步优选地，DSC仪器在使用之前，采用与待测耐火材料等质量的标准物质蓝宝石进行检测，以保证DSC仪器的准确性。进一步优选地，取与待测耐火材料等质量的标准物质蓝宝石在氧化性气氛中进行非等温加热，并采用DSC仪器对加热过程中蓝宝石的DSC曲线进行采集，根据所得标准物质蓝宝石的DSC曲线计算蓝宝石的比热容；重复上述实验，判断两次实验计算得到的比热容是否小于预设误差，若是，则判定DSC仪器准确。第二方面，本专利技术提供了一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测系统，包括：DSC曲线采集模块和使用性能评测模块；DSC曲线采集模块用于采用非等温加热法对待测耐火材料加热，并采用差示扫描量热法对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集，并输入到使用性能评测模块中；使用性能评测模块用于基于DSC曲线获取耐火材料的使用性能参数，以对耐火材料使用性能进行评测；耐火材料的使用性能参数包括：耐火材料的极限温度Tmax、极限热载荷Qmax、平均热载荷单位质量耐火材料的瞬时热流加速度q'和单位质量耐火材料的单位温度差下的平均热流加速度其中，极限温度Tmax用于表征耐火材料的实际使用温度上限；极限热载荷Qmax用于表征单位质量耐火材料所能承受的极限热流量；平均热载荷用于表征单位质量的耐火材料所能承受的单位温差下的平均热功率；瞬时热流加速度q'用于表征耐火材料被加热到某一温度时能承受的热量变化冲击；平均热流加速度用于表征耐火材料在某一温度段内能承受的热量变化冲击。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、本专利技术提供了一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法，通过DSC曲线获取评测耐火材料使用性能的综合参数，包括耐火材料的极限温度Tmax、极限热载荷Qmax、平均热载荷单位质量耐火材料的瞬时热流加速度q'和单位质量耐火材料的单位温度差下的平均热流加速度这些参数除了考虑到表象温度，还进一步地从热量的角度来表征耐火材料的使用性能，能够准确的表征热稳定性和抗热冲击性，并反映耐火材料的使用寿命，可以简单快速准确的评测耐火材料的使用性能，从而有效的指导耐火材料的使用。2、在本专利技术所提供的耐火材料使用性能评测方法中，用于表征耐火材料使用性能的参数——限热载荷Qmax、平均热载荷单位质量耐火材料的瞬时热流加速度q'和单位质量耐火材料的单位温度差下的平均热流加速度对实际场景下参入杂质的耐火材料比较敏感，不仅能够准确的评测耐火材料在理想环境下的使用性能，也能够灵敏准确的评测耐火材料在实际运用过程的使用性能；且该方法的测试重复性好，测试成本低。附图说明图1是本专利技术所提供的耐火材料使用性能的评测方法的流程图；图2是本专利技术实施例1所提供的待测耐火材料的热分析图；图3是本专利技术实施例2所提供的待测耐火材料的热分析图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、采用非等温加热法对待测耐火材料加热，并采用差示扫描量热法对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集；/nS2、基于所述DSC曲线获取耐火材料的使用性能参数，以对耐火材料使用性能进行评测；/n所述耐火材料的使用性能参数包括：耐火材料的极限温度T

【技术特征摘要】
1.一种基于极限热载荷的耐火材料使用性能评测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用非等温加热法对待测耐火材料加热，并采用差示扫描量热法对加热过程中耐火材料的DSC曲线进行采集；
S2、基于所述DSC曲线获取耐火材料的使用性能参数，以对耐火材料使用性能进行评测；
所述耐火材料的使用性能参数包括：耐火材料的极限温度Tmax、极限热载荷Qmax、平均热载荷单位质量耐火材料的瞬时热流加速度q'和单位质量耐火材料的单位温度差下的平均热流加速度
其中，所述极限温度Tmax用于表征耐火材料的实际使用温度上限；所述极限热载荷Qmax用于表征单位质量耐火材料所能承受的极限热流量；所述平均热载荷用于表征单位质量的耐火材料所能承受的单位温差下的平均热功率；所述瞬时热流加速度q'用于表征耐火材料被加热到某一温度时能承受的热量变化冲击；所述平均热流加速度用于表征耐火材料在某一温度段内能承受的热量变化冲击。


2.根据权利要求1所述的耐火材料使用性能评测方法，其特征在于，所述极限温度Tmax为DSC曲线的热流达到最大值时对应的温度。


3.根据权利要求1所述的耐火材料使用性能的评测方法，其特征在于，所述极限热载荷Qmax的计算公式如下：



其中，t0为初始时刻，tmax为耐火材料达到极限使用温度所对应的时刻，qmax为tmax时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值，q0为初始时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值。


4.根据权利要求1所述的耐火材料使用性能评测方法，其特征在于，平均热载荷的计算公式如下：



其中，耐火材料的热载荷t0为初始时刻，qt为t时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值，q0为初始时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值；T-T0为t时刻与初始时刻的温度差。


5.根据权利要求1所述的耐火材料使用性能评测方法，其特征在于，所述瞬时热流加速度q′＝dqt/dt，其中，qt为t时刻DSC曲线上单位质量耐火材料的热流值；
所述平均热流加速度为瞬时热流加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅培舫，刘洋，别康，许天瑶，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42