Giá trị ứng dụng của máy thử giãn nở nhiệt độ cao trong nhà máy vật liệu chịu lửa

Giá trị ứng dụng của máy thử chịu lửa dưới tải (RUL) và thử giãn nở dưới tải nén (CIC) trong nhà máy vật liệu chịu lửa

Máy thử Creep chịu tải nhiệt độ cao là thiết bị kiểm soát chất lượng và nghiên cứu phát triển cốt lõi của nhà máy vật liệu chịu lửa. Vai trò của nó trải dài suốt quá trình phát triển sản phẩm, giám sát sản xuất và tối ưu hóa hiệu năng. Giá trị cụ thể của nó được phản ánh ở các khía cạnh sau:

1. Đảm bảo chất lượng và hiệu năng sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn

1) Đo lường chính xác các chỉ số hiệu năng then chốt
Thiết bị trực tiếp đo nhiệt độ mềm hóa dưới tải ở nhiệt độ cao (nhiệt độ tới hạn mà vật liệu bắt đầu biến dạng dưới tác dụng của tải trọng) và tốc độ Creep nén ở nhiệt độ cao (tốc độ biến dạng dưới tác dụng của nhiệt độ và tải trọng không đổi) của vật liệu chịu lửa. Hai thông số này là các tham số hiệu năng bắt buộc theo tiêu chuẩn quốc tế/quốc gia (ví dụ GB/T 5073-2005, GB/T 5989-2008). Thông qua việc kiểm tra, nhà máy có thể đảm bảo sản phẩm đáp ứng thỏa thuận kỹ thuật với khách hàng và quy định ngành nghề, tránh xảy ra việc trả lại hàng hoặc khiếu nại do chất lượng không đạt yêu cầu.

2) Dự đoán tuổi thọ dịch vụ thực tế
Vật liệu chịu lửa phải chịu tải trọng cơ học (như áp suất tĩnh của thép nóng chảy và ứng suất nhiệt) trong thời gian dài ở lò nung nhiệt độ cao, sự hư hỏng thường do biến dạng rão chậm gây ra. Thiết bị thử nghiệm mô phỏng điều kiện làm việc (ví dụ như áp suất 0,2MPa và nhiệt độ không đổi từ 1400-1600℃), đồng thời lượng hóa tốc độ biến dạng (công thức tính tốc độ rão: P = (Ln - Lo) / L1 × 100%) nhằm cung cấp cơ sở dữ liệu hỗ trợ dự đoán tuổi thọ của vật liệu trong môi trường thực tế.

2. Tối ưu hóa công thức vận hành và cải tiến quy trình
1) Định hướng lựa chọn nguyên liệu và thiết kế công thức
Bằng cách so sánh các đường cong rão (creep curves) của các mẫu với công thức khác nhau (chẳng hạn như rão ban đầu, rão ổn định và các giai đoạn rão tăng tốc), hãy xác định ảnh hưởng của độ tinh khiết nguyên liệu, hàm lượng tạp chất (như Na₂O, CaO) và tỷ lệ pha thủy tinh đến tính ổn định ở nhiệt độ cao. Ví dụ, việc bổ sung các hạt thạch anh vào gạch alumina cao có thể tạo ra "hiệu ứng rão ngược" (sự giãn nở liên quan đến mullite), bù đắp biến dạng co lại và cải thiện đáng kể khả năng chống rão.

2) Tối ưu hóa các thông số quy trình sản xuất
Dữ liệu thử nghiệm có thể được phản hồi về bộ phận sản xuất để hướng dẫn điều chỉnh cấp phối hạt, áp suất đúc hoặc hệ thống nung (chẳng hạn như đường cong gia nhiệt, thời gian cách nhiệt). Thân xanh mật độ cao hoặc quy trình thiêu kết hợp lý có thể làm giảm độ xốp và tăng khả năng chống biến dạng của vật liệu.

3. Cải thiện đáng kể hiệu suất thử nghiệm và giảm tiêu hao năng lượng
1) Khả năng thử nghiệm song song đa mẫu
Các máy thử hiện đại (chẳng hạn như thiết kế bằng sáng chế CN202485994U và CN201464300U) sử dụng lò hình chữ nhật và cấu trúc mô-đun, có thể kiểm tra từ 2-6 mẫu cùng lúc (thiết bị truyền thống chỉ hỗ trợ 1), rút ngắn chu kỳ thử nghiệm hơn 60%. Ví dụ, một lần thử rão đơn mất khoảng 50-100 giờ, hoạt động đồng bộ đa kênh có thể giảm đáng kể thời gian chờ đợi15.

2) Giảm chi phí thí nghiệm tổng hợp
Kiểm tra đồng bộ đa mẫu làm giảm các quy trình gia nhiệt và làm nguội lặp lại, tiết kiệm điện năng tới 50% (một mẫu đơn tiêu thụ khoảng 500kWh, hệ thống đa mẫu chỉ cần 100-200kWh mỗi mẫu). Đồng thời, giảm thời gian chiếm dụng thiết bị và tần suất vận hành thủ công

4. Tối ưu hóa phối hợp giữa đổi mới công nghệ và thiết kế thiết bị
1) Kiểm soát nhiệt độ chính xác và gia nhiệt đồng đều
Áp dụng lò hở (có thể tháo rời phía trước/sau) và bố trí các thanh gia nhiệt vòng quanh (ví dụ như thanh silicon-molybdenum), đảm bảo độ chênh lệch nhiệt độ trong vùng nhiệt độ đồng đều bên trong lò ≤5°C, tránh sai lệch dữ liệu do gradient nhiệt độ. Thiết kế lò nâng tự động đơn giản hóa quá trình đưa mẫu vào và cải thiện an toàn vận hành.

2) Quản lý dữ liệu thông minh
Hệ thống điều khiển tích hợp bằng máy tính, thu thập thời gian thực dữ liệu biến dạng-nhiệt độ-thời gian, tự động tạo biểu đồ và báo cáo đầu ra (ví dụ như đường cong nhiệt độ-biến dạng, tốc độ rão-thời gian), hỗ trợ truy xuất dữ liệu lịch sử và phân tích so sánh

5. Hỗ trợ tuân thủ ngành và tăng tính cạnh tranh trên thị trường
1) Đáp ứng nhiều tiêu chuẩn chứng nhận
Thiết bị tương thích với các yêu cầu thử nghiệm theo tiêu chuẩn quốc gia (GB/T), tiêu chuẩn luyện kim (YB/T) và tiêu chuẩn quốc tế (ISO), ví dụ như phương pháp chênh lệch tăng nhiệt độ (GB/T 5989) và phương pháp không chênh lệch (YB/T 370), hỗ trợ sản phẩm tiếp cận thị trường quốc tế.

2) Tăng cường niềm tin của khách hàng và năng lực dịch vụ kỹ thuật
Cung cấp báo cáo thử nghiệm có giá trị (ví dụ: tốc độ rão dưới tải, điểm nhiệt độ mềm hóa khi chịu tải), có thể được sử dụng như phụ lục trong thỏa thuận kỹ thuật để tăng sự tin tưởng của khách hàng vào chất lượng sản phẩm. Đồng thời, dữ liệu thử nghiệm hỗ trợ các giải pháp tùy chỉnh (ví dụ: vật liệu đề xuất cho các mác thép hoặc loại lò cụ thể)

6. Tổng kết giá trị ứng dụng của thiết bị thử rão dưới tải ở nhiệt độ cao trong nhà máy vật liệu chịu lửa
Bảng dưới đây tổng hợp các tình huống ứng dụng cụ thể và lợi ích của thiết bị này tại các bộ phận cốt lõi của nhà máy:

TỔNG QUAN

Máy thử giãn nở chịu nhiệt độ cao là công cụ cốt lõi giúp các nhà máy vật liệu chịu lửa đạt được kiểm soát chất lượng sản phẩm, đổi mới quy trình và giảm chi phí, nâng cao hiệu suất. Vai trò của nó không chỉ đơn thuần là đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm tiêu chuẩn, mà còn thúc đẩy việc thiết kế vật liệu chuyển từ dựa trên kinh nghiệm sang định hướng dữ liệu thông qua việc định lượng hành vi biến dạng ở nhiệt độ cao, từ đó cuối cùng nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm trong các tình huống công nghiệp nhiệt độ cao (ví dụ như lò luyện thép và lò xi măng). Đối với các nhà máy trung bình và lớn có sản lượng hàng năm 10.000 tấn, việc đầu tư vào thiết bị này có thể hoàn vốn trong vòng 1-2 năm nhờ giảm tỷ lệ phế phẩm, cắt giảm chi phí thử nghiệm và tăng giá trị đơn hàng từ khách hàng.