中钢洛耐院开发出耐火材料热物性测试仪

随着耐火材料服役条件的逐渐严苛，耐火材料施工设计也逐渐趋于精细化，通常在使用之前需进行模拟分析，这就需要更多的热物性参数对模拟过程进行支撑，导热系数、热扩散系数和比热容作为耐火材料重要的热物性参数，对材料使用过程中的热的传导和保持起着重要的作用，可以直接影响热工计算模拟的结果。目前，耐火材料的热物性参数主要是通过激光法测得，但存在以下限制条件：①不适用于轻质隔热耐火材料和不定形耐火材料；②试样的尺寸较小，测量的代表性差；③试样厚度选择不当会造成试验误差或试验失败；④价格昂贵，测试成本较高。为了满足市场需求，中钢集团洛阳耐火材料研究院自主研发生产的耐火材料热物性测试仪，以GB/T 5990测试标准中的平行热线法为基础，适用性广泛，可以测量致密耐火砖、轻质隔热砖、浇注料及粉料或颗粒料等多种类型材料的导热系数、热扩散系数和比热容。

中钢洛耐院按照GB/T 5990中要求的测试条件和参数，自主研发了耐火材料热物性测试仪，主要由试验炉、炉体测控装置、信号采集装置和数据处理装置组成，设备装置示意图见图1。

试验炉炉体为底开门井式炉，通过升降机构将试样推入炉内，采用节能纤维炉衬，试样四周布置发热体，保证了试验过程中试样均匀受热及炉体的良好保温性能；热线电源和试验炉电源为独立测控装置，消除了测试过程中的干扰信号；信号的输出和采集由计算机控制，中钢洛耐院自主研发的测控软件对采集的信号进行分析处理，计算后输出结果。

平行热线法测试材料的导热系数是非稳态法测试中的一种，GB/T 5990规定了其测试原理：测量距埋设在两个试块间线热源规定距离和规定位置上的温度升高所进行的一种动态测量法。热线法是一种无温差的瞬态测量方法，测试过程中试样整体温度需达到一致，因此测试过程需要足够的保温时间以使试样达到温度稳定，平行热线法测试标准以测量热电偶和参比热电偶组成的示差热电偶在10 min内温度波动不超过0.05 ℃作为开始测试的条件。

耐火材料热物性测试仪装置采用专业测试软件，双节点参比热电偶，同步微信号处理器，热敏信号高精度快速采集、抗噪调理，专利热线防护、专利试样防氧化，完善的数据库，系统校验，全纤维内衬，载样台平移自动升降系统。用于材料的导热系数、比热容、热扩散系数的测定。控温精度±1 ℃，温度分辨率0.25 ℃，导热系数λ测试范围0.05～25 W·(m·K)-1，热扩散系数α测试范围0.5～5 mm2·s-1，比热容Cp测试范围0.5～10 J·(g·K)-1。测试温度为室温～1 250 ℃。

耐火材料热物性测试仪可在一次试验过程中实现多温度点的测量，形成热物性参数随温度变化的曲线，为耐火材料的设计开发、模拟计算及工程应用提供更多的数据支撑。