耐火度试验炉：高温耐火度测试仪

耐火度主要是表征材料在无荷重和高温作用下熔融和软化的程度，是耐火材料的重要质量指标之一。耐火度试验炉其测定方法是：将试验材料做成规定尺寸的截头三角锥，在一定的升温速度下加热时，由于本身的重量而逐渐弯倒，试锥弯倒至其顶端与底盘接触时的温度即试验材料的耐火度。

全自动耐火度试验炉可在高温下测定材料开始软化的温度,并实时记录其形态变化。工业相机采集的图像同步显示于电脑屏幕,专属测控软件立即对图像和数据进行自动分析。试验结束后可一键打印报告,内含温度曲线和试样照片,单次最多可同时测试五个样品。

全自动耐火度试验炉采用卧式管式炉体，加热炉气氛为自然氧化气氛；采用超高温、高表面负荷硅钼棒加热，加热温度可大1800度。锥盘及锥从炉体底部装入，上升送至加热区，锥盘高温下可旋转；测试锥与标准锥成环形排列；观测图像为16万真彩色，分辨率为600×480；配高清晰度CCD摄像机，连续光学变倍镜头；成像方式为三维动态立体成像；试锥弯倒观测状态为水平彩色全视角；电脑+工业现场智能模块相结合的控制模式，高精度控制、数据采集快、超强抗干扰能力、低维修率、高稳定性、高可靠性

一、定义与用途

耐火度试验炉又称高温耐火度测试仪，耐火度测试炉，高温耐火度测试设备。

耐火度试验炉是在标准升温条件下,将耐火材料试样(通常制成截顶三角锥,称“试锥”)与已知耐火度的标准锥一起加热,通过观测其在高温下的弯倒情况,从而判定材料“耐火度”(Refractories—Pyrometric Cone Equivalent,PCE)的专用高温炉。结果用于原材料进厂检验、新产品开发、质量仲裁及海关出口认证。

二、适用标准

GB/T 7322-2022《耐火材料 耐火度试验方法》〔2022-10-14 发布,2023-05-01 实施,替代 GB/T 7322-2007〕

ISO 528:2020《Refractories—Determination of pyrometric cone equivalent (PCE)》

ASTM C24-20《Standard Test Metdod for Pyrometric Cone Equivalent (PCE) of Fireclay and High-Alumina Refractory Materials》

炉体安全与温控系统同时符合 GB 5959.1-2019、GB/T 10067.1-2019 要求。

三、试验原理(对应 GB/T 7322-2022 条款 5)

将试锥与 3～5 只标准锥(Seger Cone 或 Orton Cone)按弯倒序号插于锥盘上;

以 (10 ± 2) ℃/min 的速率升温;

当任一标准锥锥顶弯倒触及锥盘底板时记录其标称温度;

试锥弯倒至相同状态即判定其耐火度等于对应标准锥的标称温度;

若试锥弯倒介于相邻两标准锥之间,则以内插法报告 PCE 值(精确到 5 ℃)。

四、耐火度试验炉型号规技术参数

五、结构特点

加热元件

1600 ℃ 级:硅钼棒(MoSi2)——常温脆、高温软,需垂直悬挂;

1700/1800 ℃ 级:GM1900 超高温发热体或 MoSi2 + ZrO2 内衬组合。

炉衬

1600 型:高纯轻质氧化铝纤维板 180 mm + 空心球氧化铝背衬 40 mm;

1800 型:外层纤维 + 内层 99 % 刚玉砖 + 氧化锆涂层,防止 SiO2 挥发污染。

锥盘与观测

刚玉-莫来石旋转锥盘,转速 3–5 r/min,保证四面受火一致;

φ50 mm 蓝宝石观察窗 + 600 万像素 CCD,软件实时比对弯倒角度;

炉体顶部或前部 15°倾角镜,便于人工复检。

温控与测量

B 型(Pt30Rh-Pt6Rh)热电偶 + 红外辐射高温计双路冗余;

50 段可编程序,升温末段可自动减速(2 ℃/min)提高判定精度;

温度记录间隔 ≤1 s,曲线可导出 CSV/PDF。

安全

超温、断偶、冷却水欠流、炉门未关四重互锁;

发热体护网与观察窗气动挡板,防止冷热冲击爆裂。

六、关键零部件寿命与消耗

硅钼棒:累计 1000 h(1600 ℃)或 600 h(1700 ℃);

刚玉锥盘:200 炉次;

B 型热电偶:50 炉次或 12 个月;

观察窗蓝宝石玻璃:1–2 年(需定期抛光除雾)。

七、实验室配置建议

制样区:万能制样机(切割 + 磨平),保证试锥高 (30±1) mm、底边 (8.5±0.5) mm;

恒温恒湿箱:(23±2) ℃、RH 50 % ±5 %,养护 24 h;

标准锥:至少两套(常温–1800 ℃ 全程覆盖),每两年溯源至 NIM;

尾气:高温挥发少量 SiO2、Al2O3,建议顶排 12 次/h 换气。

八、常见问题与解决

炉衬开裂 → 选用分层纤维+刚性砖复合结构,并控制 40 ℃/min 以下冷速;

硅钼棒白雾层 → 400–700 ℃ 阶段提高升温速率(≥10 ℃/min)减少 SiO? 玻璃相;

CCD 误判 → 在软件中设定“弯倒角度 ≥ 90° 且持续 3 s”才记录;

锥盘受热不均 → 旋转电机改为步进驱动,每 30 s 微步 0.5°。

耐火度试验炉是耐火原料入厂、产品出口、质量仲裁不可或缺的基准设备。2022 版 GB/T 7322 已与国际同步,允许 CCD 自动判定,为传统目测法提供了可溯源、可重现的数字化升级路径。实验室选型时,应按长期工作温度选 1600 型或 1800 型,并预留 B 型偶与红外高温计双测温接口,确保 1580–1800 ℃ 全范围覆盖。