[發明專利]一種上加荷裝置及基于其上的耐火材料試驗加卸荷方法

在審

• 申請號: 201710928807.5
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107576578A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 劉志云
• 申請（專利權）人: 中冶焦耐（大連）工程技術有限公司
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及耐火材料熱態加荷試驗技術領域，尤其涉及一種可實現無偏心均勻施力的上加荷裝置及基于其上的耐火材料試驗加卸荷方法。

背景技術

耐火材料是指耐火度不低于1580℃的無機非金屬材料，可直接接觸高溫固相、液相或氣相，廣泛應用于鋼鐵、冶金、石油、化工等行業。耐火材料的破壞原因有高溫、自身及固相物料的荷重、液體或氣體的沖刷侵蝕等。實際使用過程中，耐火材料常常受到高溫及荷重的同時作用，因此模擬耐火材料在高溫和恒定荷重同時作用下的熱態加荷試驗對評價耐火材料抵抗破壞能力及其使用極限具有重要指導意義。

目前，用于描述耐火材料在高溫及荷重同時作用下的熱態加荷試驗有壓蠕變和荷重軟化溫度試驗，對應這2個性能指標的相應檢測標準中均闡述了恒定載荷豎直向下直接施加于試樣上面或間接通過固定的支撐棒施加于試樣上面的加荷原理，并提出了加荷裝置應在整個試驗過程中沿加壓棒、試樣和支撐棒的公共軸心線垂直均勻施加壓力，進而保證測試結果準確性的要求。

實際試驗過程中，荷重或者上加壓棒、試樣、支撐棒之間接觸面的不完全平整、試樣試驗過程中發生的各向異性變形等都會造成加荷方向偏離和試樣受力不均。現有技術中通常只在上加壓棒外側設滑套用于導向限位，但其無法實現偏心后的精確調整。

發明內容

本發明提供了一種上加荷裝置及基于其上的耐火材料試驗加卸荷方法，通過在上加荷組件中設置具有自動找正對中功能的球面連接扣，保證荷重始終沿上加壓棒、試樣和支撐棒的公共軸心線垂直均勻地施加壓力，提高了試驗結果的準確性。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種上加荷裝置，包括自上至下依次同軸設置的金屬壓桿、球面連接扣、上加壓棒、支撐棒和支撐棒固定座；所述金屬壓桿外側設導向用的滑動軸套，金屬壓桿與球面連接扣之間為活動連接；球面連接扣由扣座、球面支座和加壓棒連接座組成，球面支座的頂面為平面，金屬壓桿的底端設平面與球面支座上的平面相配合；球面支座的底面為球面，與加壓棒連接座頂部的球面凹槽配合形成鉸點；加壓棒連接座底部與上加壓棒固定連接；金屬壓桿、球面連接扣和上加壓棒組成可豎直往復移動的上加荷組件，支撐棒由支撐棒固定座固定，試樣放置在支撐棒頂部。

所述扣座為四面封閉結構，頂部開孔供金屬壓桿伸入，金屬壓桿伸入端設下端板卡在對應孔的內側，下端板的底面為垂直于軸線的平面；扣座底部開孔供加壓棒連接座的上端伸入，加壓棒連接座的伸入端設上端板卡在對應孔的內側，上端板的頂部設球面凹槽與球面支座相配合，加壓棒連接座的底端與上加壓棒的上端固定連接。

所述試樣的頂部可移動地設有上墊片，試樣的底部可移動地設有下墊片。

一種基于所述上加荷裝置的耐火材料試驗加卸荷方法，包括如下步驟：

1)安裝調試：支撐棒的上部置于加熱爐內；在其正上方安裝上加荷組件，上加荷組件能夠在驅動裝置帶動下沿豎直方向上、下移動，且在實驗過程中上加荷組件移動時的阻力不大于4N；

2)裝載試樣：將下墊片、試樣、上墊片對中后依次放置在支撐棒上，使試樣位于加熱爐中部；手動調整球面連接扣，使上加荷組件呈豎直吊掛狀態，并確認上加荷組件與支撐棒的軸線處于豎直且共線的狀態；

3)加荷：啟動驅動裝置的下降開關，上加荷組件沿豎直方向緩慢下降，當上加壓棒的底面與上墊片完全接觸后，上加壓棒脫離球面連接扣的支撐，自然立于上墊片上；金屬壓桿繼續下移，其底端平面與球面支座的頂面緊密貼合，在此過程中由球面支座底部的球面與加壓棒連接座頂部的球面凹槽配合自動對中找正；荷載通過上加壓棒均勻地施加在試樣上；

4)加熱：按設定的升溫曲線對試樣進行加熱；

5)卸荷：啟動驅動裝置的上升開關，金屬壓桿上移，帶動球面連接扣向上提起上加壓棒，使之脫離上墊片，卸掉施加在試樣上的荷載；試驗過程結束。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)通過滑動軸套對上加荷組件的運動方向進行約束，通過球面連接扣的自動找正對中功能，保證上加壓棒只能沿著其與試樣的共軸線做往復直線運動，上加荷組件的運動軌跡與共軸線的偏離很小，可視為無偏心加荷；

2)通過球面連接扣活動連接金屬壓桿和上加壓棒，試樣加荷和卸荷過程平穩；

3)通過球面調整，保證試樣、上/下墊片、上加壓棒與金屬壓桿之間各配合受壓面緊密貼合，從而使施加在試樣上的荷重更加均勻。

附圖說明

圖1是本發明所述上加荷裝置的結構示意圖。

圖2是本發明所述基于上加荷裝置的耐火材料試驗加卸荷方法的過程原理圖一。