STR-HFS-1600耐火材料高温抗折强度试验炉

赛特瑞 STR-HFS-1600 型

耐火材料高温抗折强度试验炉

High-Temperature Flexural Strength Testing Furnace for Refractories

详细技术方案(2025 版)

一、概述简介

STR-HFS-1600耐火材料高温抗折强度试验炉是赛特瑞依据 GB/T 3002-2022、ISO 5013:2020 开发的 1600 ℃级全自动高温抗折试验平台。

耐火材料高温抗折强度试验炉由加热炉、加荷机构、自动进样机构及控制系统构成。耐火材料高温抗折强度试验炉采用IPC工业计算机进行全自动控制，界面友好，控温、加荷精度高，动态实时显示温度-时间、压力-时间曲线，原始数据可转换为EXCEL存储格式，可随时调阅查询并打印试验报告。可测试材料在氮气、氩气、空气及埋碳情况下的抗折强度。

耐火材料高温抗折强度试验炉采用“三点弯曲-伺服恒加载-高温应变电测”一体化设计,可对耐火砖、浇注料、陶瓷等脆性材料进行 20–1600 ℃ 范围内的高温抗折强度(HMOR)、弹性模量、断裂应变及应力-应变全过程测定,为高炉、钢包、回转窑等热工设备选材、配方优化及质量仲裁提供核心力学数据。

二、遵循标准

GB/T 3002-2022《耐火材料 高温抗折强度试验方法》

ISO 5013:2020《Refractory products — Determination of hot modulus of rupture》

EN 993-7:2022《Dense shaped refractory products — Part 7: Hot flexural strength》

ASTM C1211-22《Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Elevated Temperatures》

设备安全:GB 5959.1-2021、CE LVD 2014/35/EU

三、用途

耐火砖、浇注料、可塑料 800–1600 ℃ 高温抗折强度测定;

低水泥、无水泥浇注料中温/高温弹性模量比对;

抗氧化剂(Si、Al、B4C)对 MgO-C 材料高温塑性改善评价;

第三方质检:出具权威 HMOR、E-T、断裂应变报告。

四、测试原理

将 25×25×150 mm(或 40×40×160 mm)试样置于三点弯曲高温夹具中,跨距 100 mm,以 0.05–5 mm/min 恒定速率加载;高温应变采用 Pt-Rh 箔式应变片或 DIC 数字图像相关法实时采集,同步记录载荷-位移-应变-温度曲线,自动计算:

高温抗折强度 HMOR = 3FL / (2bh2)

弹性模量 E = Δσ / Δε (线性段)

断裂应变 ε_b

系统支持升温-加载-断裂全过程全自动运行。

五、主要技术参数

设备名称:耐火材料高温抗折强度试验炉

英文名称:High-Temperature Flexural Strength Testing Furnace for Refractories

设备型号:STR-HFS-1600

设备结构:立式上开门,三点弯曲高温夹具,底部升降试样台,双层水冷炉壳,内置 10 kN 伺服力学框架

测试温度范围:20–1600 ℃(短时 1650 ℃)

最大试验力:10 kN,精度 ±0.5 % FS

力值分辨率:0.1 N

位移测量范围:0–25 mm,分辨率 0.01 μm

位移精度:±0.5 %

加载速率:0.05–5 mm/min 无级设定(标准 0.5 mm/min)

试样尺寸:25×25×150 mm(三点弯曲),40×40×160 mm(压缩),可定制

试样数量:1–6 个/次(可选多工位)

均温区:φ120 mm×150 mm,温差 ≤±3 ℃

控温精度:≤±1 ℃

升温速率:0–15 ℃/min 可设

高温夹具:99.5 % 高纯刚玉,常温–1600 ℃,跨距 100 mm(三点弯曲)

应变测量:Pt-Rh 箔式应变片 + DIC 数字图像(选配),分辨率 1 με

气氛:自然空气(标配);Ar/N?(选配)

电源:380 V 50 Hz,总功率 9 kW

冷却水:去离子水,流量 ≥2 L/min,压力 0.1–0.3 MPa

外形尺寸:950×900×1800 mm(含加载框架)

净重:620 kg

六、可增选配置

D1 多工位转盘:一次 6 个试样,旋转定位,效率提升 6 倍

D2 可控 O?/N? 模块:质量流量 0–5 L/min,满足氧化/还原气氛测试

D3 真空系统:机械泵 + 扩散泵,极限真空 5×10?3 Pa,满足特种陶瓷研究

D4 高温摄像头:1400 ℃ 级针孔镜头,实时观察试样鼓胀形貌

D5 远程监控包:4G 路由器+云账号,手机 APP 实时查看 σ-ε 曲线

D6 扩展低温模块:-60–200 ℃,液氮制冷,满足低温力学标定

七、结构特点(模块与结构详细描述)

炉壳模块

双层水冷:内层 3 mm 耐热不锈钢 310S,外层 2 mm 碳钢喷塑;设观察窗、排烟口、电缆密封头,表面温升 ≤30 ℃。

加热模块

8 支 U 型 MoSi2 棒,环形均布,冷端加长 150 mm,铝编织带软连接;采用 △-Y 双功率接线,延长低温段寿命 15 %。

加载模块

伺服电机 2 kW,滚珠丝杆 Φ32 mm,最大试验力 10 kN,力值精度 ±0.5 %;设超载保护 120 % F.S,机械限位 + 光电零位。

高温夹具模块

99.5 % 高纯刚玉三点弯曲支座,跨距 100 mm,常温–1600 ℃,设水冷过渡段,防止热传导至传感器。

应变测量模块

Pt-Rh 箔式应变片,工作温度 ≤1600 ℃,分辨率 1 με;可选 DIC 数字图像相关法,分辨率 0.01 % 应变。

安全模块

门限开关:炉门开启→自动切断加热与加载;

防爆阀:炉膛超压 ≥0.12 MPa 自动泄压;

断水报警:流量 <1 L/min 立即停机并声光提示。

八、标准配置

主机(炉体+加载框架+测量) 1 套

硅钼棒 8 支(已安装) + 备用 2 支

B 型热电偶 4 支(已安装) + 备用 2 支

高温刚玉三点弯曲夹具 1 套

伺服电机加载系统 1 套

数据采集系统(20 Hz,USB) 1 套

控制软件 U 盘 1 只

操作手册(含 SOP、校准记录表) 1 份

高温手套、坩埚钳、冷却水管 1 套

出厂合格证、保修卡 1 份

九、易损件与使用寿命

十、售后质保

整机 12 个月,加热元件、热电偶、力传感器 6 个月(非人为);

质保期内免费上门校准 1 次;软件终身免费升级;

故障 24 h 响应,国内 48 h 到场;境外 72 h 提供解决方案;

提供 10 年备件托管,确保生产连续性。

十一、包装运输

小件(力传感器、热电偶、备件):双层纸箱 + 泡沫 + 胶合板箱,符合 GB/T 13384;

主机:PE 缠绕膜 + 防潮袋 + 防震角 + 熏蒸木托,四角螺栓固定,适合叉车与吊装;

运输标识:易碎、向上、防雨、重心、限高 2 层;

随货提供装箱单、木箱消毒证、非危保函。

十二、使用环境要求

环境温度:10–35 ℃,相对湿度 ≤80 % RH,无凝露;

地面承重:≥1000 kg/m2,水平度 ≤2 mm/m;

通风排热:独立排风 ≥6 次/h,或接入实验室排风系统;

电源波动:±10 %,独立 25 A 五线制,接地电阻 ≤4 Ω;

冷却水质:去离子水,电导率 ≤5 μS/cm,压力 0.1–0.3 MPa,流量 ≥2 L/min。

十三、使用注意事项(含加热元件)

首次烘炉:RT→300 ℃(2 h)→600 ℃(2 h)→1000 ℃(1 h)→1600 ℃(30 min);

硅钼棒低温段(≤300 ℃)禁止振动,防止脆断;

冷却水必须采用去离子水,电导率 ≤5 μS/cm,断水立即停机;

夹具与试样中心需对中,偏心 ≤0.5 mm,防止侧向弯曲;

炉膛严禁通入含 HF、KOH、NaOH 等强腐蚀气体;

实验结束,先卸荷至 0.05 kN→继续通水 15 min→停水,防止热冲击;

每月检查铜排螺栓紧固力矩 15 N·m,防止接触不良烧棒;

长期停用每半月通电 30 min,防止电控受潮。

十四、操作方法(SOP 级)

14.1 实验前

a) 检查冷却水、电源、接地、对中;

b) 制备 25×25×150 mm 试样,烘干、测量初始尺寸;

c) 将试样置于三点弯曲支座中心,记录初始载荷 0.05 kN。

14.2 升温与保温

设定升温程序:RT→目标温度,5 ℃/min,保温至表面温差 ≤±3 ℃;

保温时间 ≥30 min(GB/T 3002 要求)。

14.3 加载测试

启动伺服电机,加载速率 0.5 mm/min,实时记录 σ-ε 曲线;

自动判定 F_max 与 0.2 % 屈服强度,计算 HMOR 与 E。

14.4 结束与冷却

程序降温 ≤10 ℃/min 至 200 ℃ 以下;

取出试样,测量残余尺寸;

导出 σ-ε、E-T 曲线与报告。

十五、专业操作声明

本高温抗折试验机设备为 1600 ℃ 级高温-精密力学综合系统,涉及高压、高温、贵重刚玉部件及精密力传感器。任何误操作均可能造成设备损毁、试样爆裂、人员灼伤或传感器永久损坏。因此:

仅允许经过高温实验与力学测试培训并考核合格的技术人员操作;

任何维修、校准须由制造商或授权工程师执行;

用户单位须为操作者配备耐高温防护服、面罩及应急洗眼器;

制造商对违反操作规程造成的一切损失保留免责权利。

洛阳赛特瑞高温设备工程技术部 2025-10-04