[發明專利]一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 201711259535.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107941841A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 鐘祥云;白金鋒;李超;劉洋;劉洋;張雅茹
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

1.一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，包括加熱爐、加熱爐升降裝置、支撐桿、加壓桿和加壓桿升降裝置；所述加熱爐由爐體及豎直設置在爐體中部的爐管組成，加熱爐能夠由加熱爐升降裝置帶動上、下移動，爐管的兩端延伸于爐體之外；沿加熱爐移動方向，爐管的下方設進氣法蘭，進氣法蘭的頂部設支撐桿用于支撐焦炭試樣，爐管下移后套設在支撐桿外側，并與進氣法蘭密封連接；進氣法蘭設進氣管與外部氣體輸送裝置可拆卸地連接，進氣管的另一端與爐管內部空間連通；爐管的頂部設止逆氣體密封法蘭，加壓桿穿設在止逆氣體密封法蘭中并能夠由加壓桿升降裝置帶動上、下移動，加壓桿與止逆氣體密封法蘭之間為移動密封連接，加壓桿與下方的支撐桿同軸設置，加壓桿與加壓桿升降裝置之間設測力傳感器；測力傳感器、加熱爐的加熱系統、加熱爐升降裝置及加壓桿升降裝置分別連接控制系統。

2.根據權利要求1所述的一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，所述加熱爐為管式加熱爐。

3.根據權利要求1所述的一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，還包括支撐框架，所述支撐框架是由底板、立柱和上橫梁組成的框架式結構；進氣法蘭固定在底板上；加熱爐升降裝置為升降桿，升降桿為2個分別設于加熱爐兩側，升降桿的固定端固定在底板上，移動端與爐體固定連接。

4.根據權利要求1所述的一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，所述加壓桿升降裝置由升降橫梁和設于升降橫梁兩側的2個絲桿升降器組成，絲桿升降器的升降電機固定在上橫梁的頂部，絲桿穿過上橫梁后向底板方向延伸，升降電機帶動絲桿轉動的同時升降橫梁沿絲桿上、下移動，升降橫梁通過測力傳感器連接加壓桿。

5.根據權利要求1所述的一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，所述進氣法蘭由法蘭座、進氣管和密封圈組成，法蘭座的中部開設階梯盲孔，階梯盲孔的內孔用于固定支撐桿，進氣管固定在法蘭座的一側；進氣管上方、階梯盲孔的外孔底部設有密封圈，爐管下移后通過自重壓緊在密封圈上實現進氣法蘭與爐管間的密封；進氣管通過法蘭座側壁上的通孔及階梯盲孔與支撐桿之間的間隙連通爐管內部空間。

6.根據權利要求1所述的一種焦炭熱態性能檢測實驗裝置，其特征在于，所述氣體止逆密封法蘭由殼體、錐形出氣嘴、頂部密封圈、頂部壓蓋、底部密封圈及底部壓蓋組成；殼體套裝在爐管頂部，殼體頂部開孔供加壓桿穿過，殼體與加壓桿之間設頂部密封圈，通過頂部壓蓋固定；殼體底部與爐管之間設底部密封圈，通過底部壓蓋固定；殼體頂部一側設錐形出氣嘴，錐形出氣嘴內設浮球，錐形出氣嘴頂部設出氣嘴蓋。

7.基于權利要求1所述裝置的一種焦炭熱態性能檢測實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制備焦炭試樣；焦炭試樣為柱狀體，柱狀體的兩端面均垂直于軸線，且沿高向任意位置的斷面形狀形同、面積相等，同一批焦炭試樣的高度相同；

2)啟動加熱爐升降裝置及加壓桿升降裝置，將加熱爐與升降橫梁均升到頂部極限位置，此時爐管和加壓桿均移動到支撐桿的上方；將焦炭試樣置于支撐桿上，且焦炭試樣與支撐桿同軸設置；再將加熱爐下降到底部極限位置，使爐管底部與進氣法蘭密封連接；將升降橫梁下降，使加壓桿底部距離焦炭試樣頂部5～8mm；

3)通過控制系統控制爐體升溫，升溫速度為3～10℃/min，終點溫度為1100～1400℃，恒溫時間為10～120min；升溫過程中，當溫度達到400～800℃時，通過進氣管開始向爐管內通入反應氣體，通入的反應氣體沿爐管向上移動過程中與焦炭試樣發生反應，然后通過止逆氣體密封法蘭上的錐形出氣嘴排出；

4)啟動升降電機，使升降橫梁帶動加壓桿以3mm～50mm/min的速度下降，直到焦炭試樣被壓碎加壓桿無法繼續下降時升降電機停止；爐體停止加熱，停止通入反應氣體，換為通入惰性保護氣體；當爐體溫度下降到200℃以下時，停止通入惰性保護氣體；在升降橫梁帶動加壓桿下降過程中，當加壓桿底部接觸到焦炭試樣時，開始記錄時間、加壓桿的位移、焦炭試樣受力的大小，并最終計算出焦炭試樣的抗壓強度及彈性模量，繪制抗壓強度、彈性模量與時間的關系曲線；據此分析焦炭在模擬高爐條件下同時經受熱應力及機械力時抵抗破碎和磨損的能力；

5)以上實驗步驟重復進行。