摘要：本文對(duì)測(cè)定陶瓷結(jié)合劑和低熔陶瓷結(jié)合劑的耐火度的電阻爐、硅鉬棒爐、硅碳棒爐、電阻絲爐的結(jié)構(gòu)、配件與安裝做了較詳細(xì)的敘述。

　　關(guān)鍵詞：耐火度 爐 結(jié)構(gòu) 安裝

　　耐火度是陶瓷結(jié)合劑的重要指標(biāo)，測(cè)試陶瓷結(jié)合劑的耐火度是保證結(jié)合劑質(zhì)量穩(wěn)定的主要方法之一。耐火度測(cè)試爐是測(cè)試耐火度的主要設(shè)備，常用的有電阻爐、硅鉬棒爐、硅碳棒爐、電阻絲爐和影像式燒結(jié)點(diǎn)試驗(yàn)儀等設(shè)備。
　　一、電阻爐
　　1、電阻爐的結(jié)構(gòu)。
　　電阻爐的結(jié)構(gòu)主要有爐體、電極、石墨粒、耐火管、升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及變壓供電系統(tǒng)（圖1）

　　2、電阻爐的安裝。
　　電阻爐的外殼用鐵板焊成，直徑400∽500mm，高500mm左右。緊貼爐殼內(nèi)用一層隔熱耐火材料，熱絕緣罩—7 可用成品組件，沒(méi)有成品組件可以拿菱苦土耐火材料自己成型，發(fā)熱部分與耐熱圓筒—3留有10∽15mm縫隙，長(zhǎng)100mm左右，留在整個(gè)制件的中間，上下對(duì)稱。耐熱圓筒—3購(gòu)買成品高溫耐火管，內(nèi)孔直徑在 100∽120mm之間。測(cè)溫錐底座—5 用高溫耐火材料圓棒即可，不必帶錐度,以簡(jiǎn)化安裝。電極板—2用銅板焊接或鑄造成的中空件，直徑要比爐殼略小，厚度50∽70mm，除裝有接線板外還應(yīng)有進(jìn)出水口，以便工作時(shí)通水冷卻。電阻爐底部的升降機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化不用，工作時(shí)耐火錐臺(tái)可以直接從爐口取放。裝爐時(shí)要注意耐火管發(fā)熱部分的縫隙盡量均勻，否則耐火管內(nèi)各部溫度差別過(guò)大影響所測(cè)耐火度的準(zhǔn)確性。發(fā)熱體—4可用石墨電極粉碎篩分成8#左右的粒度填充，填充時(shí)要做到均勻緊密，特別是發(fā)熱部分尤其要引起注意！石墨電極,主要以石油焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混料、成型、焙燒、石墨化而制成，具有良好的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能。
電阻爐約須18KVA左右的功率。

　　二、硅鉬棒電爐
　　1、結(jié)構(gòu)。
　　硅鉬棒電爐所須功率與電阻爐相當(dāng)，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多，爐殼內(nèi)只須安裝 保溫耐火材料留出適當(dāng)空間即可。硅鉬棒可選U型棒配用，硅鉬棒的按裝有成品組件可選，但需要低壓大電流的專用變壓器。因?yàn)橛谐善冯姛嵩涮?，所以維修也很方便(圖2)

　　2、特性。
　　硅鉬棒電熱元件是一種以二硅化鉬為基礎(chǔ)制成的耐高溫、抗氧化、低老化的電阻發(fā)熱元件。在高溫氧化性氣氛下使用時(shí)，表面生成一層光亮致密的石英（SiO2）玻璃膜，能夠保護(hù)硅鉬棒內(nèi)層不再氧化，因此硅鉬棒元件具有獨(dú)特的高溫抗氧化性。在氧化氣氛下、最高使用溫度為1800℃，硅鉬棒電熱元件的電阻隨著溫度升高而迅速增加，當(dāng)溫度不變時(shí)電阻值穩(wěn)定。在正常情況下元件電阻不隨使用時(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生變化，因此，新舊硅鉬棒電熱元件可以混合使用。但硅鉬棒是一種脆性很大的材料，震動(dòng)、碰撞都很容易折斷，使用時(shí)應(yīng)特別注意！此外硅鉬棒也應(yīng)避免在400∽700℃之間長(zhǎng)期使用，否則在低溫下強(qiáng)烈氧化而粉化，棒體遭到破壞。
　　二硅化鉬的分子式：MoSi2
　　二硅化鉬的理化性能：
　　密度：5.5～5.6g/cm3 　　
　　抗彎強(qiáng)度：15MPa(20℃) 　
　　維氏硬度(HV)：570kg/mm2 　　
　　氣孔率：7.4% 　　
　　吸水率：1.2% 　　
　　熱伸長(zhǎng)率：4% 　　
　　輻射系數(shù)：0.7～0.8(800～2000℃)
　　硅鉬棒電爐和電阻爐都可以應(yīng)用到1700∽1800℃，所以包括粘土、石英等高溫原材料在內(nèi)的所有陶瓷結(jié)合劑的原材料和結(jié)合劑的耐火度都可以測(cè)定。
　　3、安裝
　　U型硅鉬棒是硅鉬棒電熱元件中最常用的一種規(guī)格（圖3），在電熱設(shè)備中通過(guò)耐火材料夾頭和金屬導(dǎo)電夾頭（圖4）將元件垂直懸掛安裝，避免將機(jī)械應(yīng)力加到元件發(fā)熱端上，否則脆性的硅鉬棒元件容易斷裂。

　　硅鉬棒電爐在按裝硅鉬棒過(guò)程中如果使用非彈性卡具開(kāi)始不要卡的太緊，待升溫一段時(shí)間后再卡緊，開(kāi)始卡的太緊升溫后容易碎裂。

　　三、硅碳棒電爐
　　1、結(jié)構(gòu)。
　　硅碳棒耐火度測(cè)試電爐的結(jié)構(gòu)與硅鉬棒電爐相同，只是把硅鉬棒換成硅碳棒而已，安裝時(shí)卡具也可通用（圖5），接線也可用彈性卡具如（圖6）。硅鉬棒電爐在按裝硅鉬棒時(shí)亦可用彈性卡具；彈性卡具是用耐熱鋼制成的，在一般溫度下不退火，仍保持有很大的彈性，能保證導(dǎo)線與硅鉬棒的良好接觸，安裝、維修都很方便。

　　2、特性。
　　硅碳棒是用高純度綠碳化硅為主要原料，按一定配料比加工制坯，經(jīng)2200℃以上的高溫硅化再結(jié)晶燒結(jié)而制成的棒狀、管狀的電熱元件(圖7)。在氧化性氣氛中正常使用溫度可達(dá)1450℃，連續(xù)使用可達(dá)2000小時(shí)。 由于硅碳棒具有耐高溫、抗氧化,耐腐蝕、升溫快、壽命長(zhǎng)、高溫變形小、安裝維修方便等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、陶瓷、分析化驗(yàn)等科學(xué)研究領(lǐng)域。在磨具制造中對(duì)中小型的高檔產(chǎn)品也經(jīng)常用硅碳棒電爐或小型硅碳棒電隧道窯燒成，以保證有較好的產(chǎn)品質(zhì)量。硅碳棒耐火度測(cè)試電爐的功率較電阻爐和硅鉬棒電爐小的多，通常在10 KVA 左右。

　　碳化硅： SiC
　　分子量： 40.1
　　熔點(diǎn)： 2700℃
　　密度： 3.2
　　結(jié)合劑耐火度測(cè)定爐還可以使用螺旋管硅碳棒做發(fā)熱體，如果使用內(nèi)孔直徑在100∽120mmd的螺旋管硅碳棒做發(fā)熱體對(duì)試件直接加熱，發(fā)熱均勻，升溫快，節(jié)能效果好。

　　4、硅碳棒耐火度測(cè)定爐的應(yīng)用范圍
　　硅碳棒的使用溫度短時(shí)間可以達(dá)到1450℃，所以一般的陶瓷結(jié)合劑的耐火度都可以測(cè)定，可是象粘土、石英、滑石等原料的耐火度都在1450℃以上就不能在硅碳棒耐火度測(cè)定爐內(nèi)測(cè)定了，但實(shí)際上生產(chǎn)中測(cè)定耐火度最多的還是結(jié)合劑的耐火度，而且直接與磨具發(fā)生作用的還是結(jié)合劑，所以硅碳棒耐火度測(cè)定爐在生產(chǎn)中還是有重要意義的。

　　四、電阻絲耐火度測(cè)定爐
　　1、結(jié)構(gòu)與安裝。
　　電阻絲耐火度測(cè)定爐的結(jié)構(gòu)可以籍 圖1 的電阻爐來(lái)說(shuō)明；將電阻爐的上下的電極去掉，在爐殼與耐火管之間填滿保溫耐火材料，電阻絲纏繞在耐火管與保溫耐火材料之間，對(duì)耐火管居中，拉出引線，接220或380 V 電源均可。其功率約在2∽4 KVA 。
　　2、電阻絲耐火度測(cè)定爐的應(yīng)用。
　　電阻絲發(fā)熱一般在1100℃ 以下，所以只能測(cè)定低熔陶瓷結(jié)合劑的耐火度。陶瓷結(jié)合劑超硬材料制品中CBN 用的陶瓷結(jié)合劑耐火度約為600∽750℃，金剛石用的陶瓷結(jié)合劑一般在900℃以下，所以測(cè)定超硬材料制品的陶瓷結(jié)合劑的耐火度用電阻絲做發(fā)熱體的電爐很適合，功率即小結(jié)構(gòu)又簡(jiǎn)單，不用卡具等附件，安裝方便。

　　五、影像式燒結(jié)點(diǎn)試驗(yàn)儀
影像式燒結(jié)點(diǎn)試驗(yàn)儀是由光源部分、加熱部分、攝像部分和計(jì)算機(jī)顯示部分組成，也有稱作“高溫顯微鏡”或“高溫投影儀”，“耐火度測(cè)定儀”的（圖8）

　　其工作原理是試樣在加熱部分受熱的同時(shí)光源部分將其投影通過(guò)攝像部分在計(jì)算機(jī)上顯示出來(lái)，試樣在受熱過(guò)程的變化，包括收縮、膨脹、發(fā)泡、變形、耐火度等都可以表現(xiàn)出來(lái)，如果以研究對(duì)象的材料作底板還可以表現(xiàn)結(jié)合劑對(duì)其潤(rùn)濕程度，測(cè)定潤(rùn)濕角。其實(shí)它已經(jīng)不是一個(gè)專門測(cè)耐火度的設(shè)備了，而是一個(gè)對(duì)陶瓷結(jié)合劑試樣做更全面研究的儀器。

　　六、結(jié)束語(yǔ)
　　測(cè)定耐火度時(shí)爐子的升溫速度也很重要，一般是升溫速度快耐火度偏低，升溫速度慢耐火度偏高，通常在比結(jié)合劑耐火度低50∽100℃時(shí)即取2℃/min的升溫速度。為保持升溫穩(wěn)定，溫度控制器最好使用可控硅控制器連續(xù)調(diào)壓，而不采用接觸器的控溫方法。
　　影像式燒結(jié)點(diǎn)試驗(yàn)儀研究陶瓷結(jié)合劑耐火度的內(nèi)容較多，另成一文較合適。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 李印江. 陶瓷結(jié)合劑砂輪配方. 科學(xué)技術(shù)出版社 1991.
　　[2].李志宏. 陶瓷磨具制造 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 2000

　　作者簡(jiǎn)介
　　李印江 教授級(jí)高工 長(zhǎng)期從事陶瓷、樹(shù)脂、橡膠磨具和陶瓷、樹(shù)脂結(jié)合劑超硬材料制品的生產(chǎn)、教學(xué)工作；目前主要做陶瓷、樹(shù)脂結(jié)合劑超硬材料制品的研發(fā)、實(shí)驗(yàn)。