CN107144496A - 喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法，能够模拟喷射浇注料在管道内的流动情况，通过流动的难易程度及流动过程中颗粒的分布状态，直观反应喷射浇注料的堵塞情况及偏析情况。该发明贴近实际应用，得到的结果直观可靠，能有效评价喷射浇注料在管道中的输送性能，为喷射浇注料的设计提供评价标准，从而优化喷射浇注料的配置，提高工作性能与使用性能。

Description

喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法

【技术领域】

本发明属于耐火浇注料技术领域，尤其涉及一种用于评价喷射浇注料工作性能的测试装置及使用该装置的测试方法。

【背景技术】

不定形耐火材料由于生产工艺简单、施工方便、能源消耗低等优点而广泛应用于炼铁、炼钢、建材、有色等领域，并成为未来耐火材料的发展方向。随着工业化使用性能要求，施工方式越来越多样化，不定形耐火材料的种类也在与日俱增。近年来，喷射浇注料因为具有劳动强度低、施工效率高以及可远距离泵送等优点，逐渐广泛应用于高炉、高炉出铁沟、鱼雷罐、中间包、加热炉、焚烧炉、水泥窑等场合。喷射浇注料施工过程主要涉及管道输送和喷枪喷射两个方面，其中良好、稳定的管道输送是喷射浇注料能够顺利施工的关键过程。喷射施工效果及使用效果良好的材料需要其在管道运输过程中能够持续畅通而不堵塞管道，并保持稳定的新拌状态而不发生偏析，即整体保持良好的工作性能。

实际使用过程中，因为材料配置不合理导致喷射浇注料堵塞管道的现象时有发生，影响施工效率；同时，由于远距离运输，配置不合理，搅拌均匀的浇注料也会出现偏析现象，导致喷射出来的材料高温使用性能大大降低。因此，采用有效的评价喷射浇注料工作性能的方法至关重要。目前，关于喷射浇注料工作性能的评价方式，主要集中在采用测试自流值的方法，根据自流值的大小衡量材料工作性能的优良。该方法虽然可在一定程度上反映出材料的流动性，但是其测试方法偏离实际，无法反映喷射浇注料在管道中真实的流动状态，往往给生产员人带来误导，给企业造成损失。

【发明内容】

为了克服现有的喷射浇注料工作性能测试方法上存在的缺陷，本发明提出一种喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法，更加准确的评价喷射浇注料在管道中流动的状态。

本发明提供的一种喷射浇注料工作性能测试装置，包括透明的测试管道、活塞、支杆及加压装置；所述测试管道包括竖直管道、带有刻度的水平管道及连通所述竖直管道与所述水平管道的连接管道；所述支杆一端与所述活塞相连接，另一端与所述加压装置相连接；所述活塞能够伸入所述竖直管道并与所述竖直管道的内壁密封配合；所述加压装置通过所述支杆使所述活塞沿所述竖直管道的内壁上下滑动；所述连接管道呈弧形且所述连接管道与所述水平管道的连接处设有阀门。

在一个优选实施方式中，所述竖直管道的内径为70-80mm，所述水平管道的内径为40-50mm。

在一个优选实施方式中，所述测试管道由PC材料制成。

本发明提供的一种基于上述喷射浇注料工作性能测试装置的喷射浇注料工作性能测试方法，包括以下步骤：

1)在所述阀门关闭的情况下，将一定量的喷射浇注料装入所述竖直管道及所述连接管道内，静置使喷射浇注料填充均匀；

2)将所述活塞放入所述竖直管道内并缓慢移动所述活塞使其与喷射浇注料的上表面接触；

3)打开所述阀门并同时让所述加压装置向所述活塞施加一定的压力；

4)待所述竖直管道内的喷射浇注料流尽后，所述加压装置停止向所述活塞施加压力，记录水平管道内喷射浇注料的流动距离及流动时间；

5)调整所述加压装置向所述活塞施加的压力的大小，重复步骤1)至步骤4)；

6)对步骤1)至步骤5)获得的一系列流动距离、流动时间及相对应的压力进行处理，得到压力与流速的关系。

在一个优选实施方式中，步骤6)中，压力与流速的关系式为P＝K₀+μ·f(V)，其中，K₀与μ反映试样在管道内流动的难易程度。

在一个优选实施方式中，将步骤5)完成后获得的带有喷射浇注料的水平管道进行养护、烘干，然后分段切开，观察横截面上颗粒的分布及靠近所述水平管道内壁处形成的润滑层，判断喷射浇注料在流动中的偏析情况。

在一个优选实施方式中，所述加压装置每次施加于所述活塞上的压力是恒定的，压力范围是0-2MPa。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，每次装入所述连接管道及所述竖直管道内的喷射浇注料的质量为3-6Kg。

在一个优选实施方式中，步骤1)中，将喷射浇注料装入所述连接管道及所述竖直管道内后，静置15-30s使喷射浇注料填充均匀。

本发明提供的喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法能够模拟喷射浇注料在管道内的流动情况，通过流动的难易程度及流动过程中颗粒的分布状态，直观反应喷射浇注料的堵塞情况及偏析情况。该发明贴近实际应用，得到的结果直观可靠，能有效评价喷射浇注料在管道中的输送性能，为喷射浇注料的设计提供评价标准，从而优化喷射浇注料的配置，提高工作性能与使用性能。此外，还具有装置简单，操作容易，维护方便，试样需求量少，成本费用较的优点。

【附图说明】

图1为本发明提供的喷射浇注料工作性能测试装置的示意图。

图2为实施例1中喷射浇注料A在喷射浇注料工作性能测试装置内的流动状态示意图。

图3为实施例2中喷射浇注料B在喷射浇注料工作性能测试装置内的流动状态示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明提供一种喷射浇注料工作性能测试装置100，包括透明的测试管道10、活塞20、支杆30及加压装置40。

具体的，所述测试管道10包括竖直管道11、带有刻度的水平管道12及连通所述竖直管道11与所述水平管道12的连接管道13。所述支杆30一端与所述活塞20相连接，另一端与所述加压装置40相连接。所述活塞20能够从所述竖直管道11远离所述连接管道13的一端伸入所述竖直管道11并与所述竖直管道11的内壁密封配合。所述加压装置40通过所述支杆30使所述活塞20沿所述竖直管道11的内壁上下滑动。所述连接管道13呈弧形且所述连接管道13与所述水平管道12的连接处设有阀门50。所述阀门50用于控制所述连接管道13与所述水平管道12之间是否连通，即当所述阀门50打开时，所述连接管道13与所述水平管道12导通，当所述阀门50关闭时，所述连接管道13与所述水平管道12不能导通。

优选的，所述竖直管道11的内径为70-80mm，所述水平管道12的内径为40-50mm。所述测试管道10由具备高强度的PC(聚碳酸酯)材料制成。

本发明还提供一种喷射浇注料工作性能测试方法，该方法采用了上述喷射浇注料工作性能测试装置100并包括以下步骤：

1)在所述阀门50关闭的情况下，将一定量的喷射浇注料装入所述竖直管道11及所述连接管道13内，静置使喷射浇注料填充均匀；

2)将所述活塞20放入所述竖直管道11内并缓慢移动所述活塞20使其与喷射浇注料的上表面接触；

3)打开所述阀门50并同时让所述加压装置40向所述活塞20施加一定的压力；

4)待所述竖直管道11内的喷射浇注料流尽后，所述加压装置40停止向所述活塞30施加压力，记录水平管道12内喷射浇注料的流动距离及流动时间；

5)调整所述加压装置40向所述活塞20施加的压力的大小，重复步骤1)至步骤4)；

6)对步骤1)至步骤5)获得的一系列流动距离、流动时间及相对应的压力进行处理，得到压力与流速的关系。

具体的，所述加压装置40每次施加于所述活塞20上的压力是恒定的，压力范围是0-2MPa。步骤1)中，每次装入所述连接管道13及所述竖直管道11内的喷射浇注料的质量为3-6Kg，且装入后需要静置15-30s使喷射浇注料填充均匀。

进一步的，步骤6)中，压力(P)与流速(V)的关系式为P＝K₀+μ·f(V)，其中，K₀与μ反映试样在管道内流动的难易程度，预估堵塞管道的可能性。此外，将步骤5)完成后获得的带有喷射浇注料的水平管道进行养护、烘干，然后分段切开，可以观察横截面上颗粒的分布及靠近水所述平管道12内壁处形成的润滑层，判断喷射浇注料在流动中的偏析情况。

本发明的原理在于：装入所述竖直管道11内的喷射浇注料试样流经弧形的连接管道13向水平管道12方向流动，模拟了实际施工过程中喷射浇注料在管道内的运输状态；进一步的，通过加压装置40对所述活塞20施加压力达到对喷射浇注料加压的目的，模拟了施工过程中的泵送压力对喷射浇注料流动状态的影响；此外，基于喷射浇注料的流变学原理，通过记录试样在所述水平管道12内的流动距离及流动时间，分析得到压力与流速的数学关系式P＝K₀+μf(V)，其中，K₀(单位，Pa)表示试样在水平管道内流动的动摩擦力(临界压力)，即试样能够在管道内流动所需要克服的作用力，其值愈小反映材料可运输性愈好，反之可运输性愈差，μ值表示试样在管道内流动时材料的表观粘滞力，反映流量与压力的相关系数，即其值愈小增加流量所需压力就更小，材料在管道内的易运输性就更好，同时μ值还可反映试样运输过程中的偏析性，μ值愈大抗偏析性就愈好，反之就愈差，合适的K₀、μ保证了喷射浇注料稳定的运输状态，以此预测堵塞管道的可能性；将水平管道12与内部的试样一起养护、干燥，保留了试样的流动状态，利于观察偏析情况。

实施例1

本实施例中，喷射浇注料工作性能测试装置100的竖直管道11及水平管道12的内径分别为75mm、40mm，且长度分别为300mm、800mm。采用该装置进行的喷射浇注料工作性能测试方法中，每次将3Kg的喷射浇注料装入所述竖直管道11及所述连接管道13内，静置15s后打开所述阀门50，与此同时，所述加装装置40施加于所述活塞20的恒定压力为P₁＝1MPa。

请一并参阅图2，观察养护、烘干后的位于水平管道12内的喷射浇注料A可知，喷射浇注料A的大颗粒集中在水平管道12的下部，基质浆体分布于上部，出现了严重的偏析。此外，将施加于所述活塞20的恒定压力改为P₂＝0.2MPa、P₃＝0.5MPa、P₄＝0.7MPa、P₅＝1.2Mpa、P₆＝1.5MPa、P₇＝1.8MPa，分别得到流速V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇，采用线性回归的分析方法得到压力与流速的数学关系P＝K₀+μ·f(V)，K₀与μ不匹配，说明喷射浇注料A管道运输工作性能较差。

实施例2

本实施例中，采用实施例1所描述的喷射浇注料工作性能测试装置100及参数测试喷射浇注料B的工作性能。请一并参阅图3，观察养护、烘干后的位于水平管道12内的喷射浇注料B可知，喷射浇注料B在水平管道12内的颗粒分布较为均匀，没有观察到明显的偏析现象，同时，与水平管道12接触的地方存在一层薄薄的润滑层，表明喷射浇注料B在水平管道12内工作性能良好。此外，改变压力得到压力与流速的数学关系P＝K₀+μ·f(V)，K₀与μ匹配合适，说明喷射浇注料B适宜在管道内运输。

本发明提供的喷射浇注料工作性能测试装置及测试方法能够模拟喷射浇注料在管道内的流动情况，通过流动的难易程度及流动过程中颗粒的分布状态，直观反应喷射浇注料的堵塞情况及偏析情况。该发明贴近实际应用，得到的结果直观可靠，能有效评价喷射浇注料在管道中的输送性能，为喷射浇注料的设计提供评价标准，从而优化喷射浇注料的配置，提高工作性能与使用性能。此外，还具有装置简单，操作容易，维护方便，试样需求量少，成本费用较的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施局限于这些说明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种喷射浇注料工作性能测试装置，其特征在于：包括透明的测试管道、活塞、支杆及加压装置；所述测试管道包括竖直管道、带有刻度的水平管道及连通所述竖直管道与所述水平管道的连接管道；所述支杆一端与所述活塞相连接，另一端与所述加压装置相连接；所述活塞能够伸入所述竖直管道并与所述竖直管道的内壁密封配合；所述加压装置通过所述支杆使所述活塞沿所述竖直管道的内壁上下滑动；所述连接管道呈弧形且所述连接管道与所述水平管道的连接处设有阀门。

2.如权利要求1所述的喷射浇注料工作性能测试装置，其特征在于：所述竖直管道的内径为70-80mm，所述水平管道的内径为40-50mm。

3.如权利要求1所述的喷射浇注料工作性能测试装置，其特征在于：所述测试管道由PC材料制成。

4.一种基于权利要求1-3中任意一项所述的喷射浇注料工作性能测试装置的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在所述阀门关闭的情况下，将一定量的喷射浇注料装入所述竖直管道及所述连接管道内，静置使喷射浇注料填充均匀；

2)将所述活塞放入所述竖直管道内并缓慢移动所述活塞使其与喷射浇注料的上表面接触；

3)打开所述阀门并同时让所述加压装置向所述活塞施加一定的压力；

4)待所述竖直管道内的喷射浇注料流尽后，所述加压装置停止向所述活塞施加压力，记录水平管道内喷射浇注料的流动距离及流动时间；

5)调整所述加压装置向所述活塞施加的压力的大小，重复步骤1)至步骤4)；

6)对步骤1)至步骤5)获得的一系列流动距离、流动时间及相对应的压力进行处理，得到压力与流速的关系。

5.如权利要求4所述的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：步骤6)中，压力与流速的关系式为P＝K₀+μ·f(V)，其中，K₀与μ反映试样在管道内流动的难易程度。

6.如权利要求5所述的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：将步骤5)完成后获得的带有喷射浇注料的水平管道进行养护、烘干，然后分段切开，观察横截面上颗粒的分布及靠近水所述平管道内壁处形成的润滑层，判断喷射浇注料在流动中的偏析情况。

7.如权利要求4所述的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：所述加压装置每次施加于所述活塞上的压力是恒定的，压力范围是0-2MPa。

8.如权利要求4所述的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：步骤1)中，每次装入所述连接管道及所述竖直管道内的喷射浇注料的质量为3-6Kg。

9.如权利要求4所述的喷射浇注料工作性能测试方法，其特征在于：步骤1)中，将喷射浇注料装入所述连接管道及所述竖直管道内后，静置15-30s使喷射浇注料填充均匀。