定形隔熱耐火制品導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)方法（熱線法）

本方法適用于測(cè)定1250℃下導(dǎo)熱系數(shù)不大于2w／(m·K)的定形隔熱耐火制品的導(dǎo)熱系數(shù)。 1定義導(dǎo)熱系數(shù)是材料的一種屬性，它表示在單位溫度梯度下，通過(guò)材料單位面積的熱流速率，以符號(hào)λ表示。 2原理熱線法是一種動(dòng)態(tài)測(cè)量法（非穩(wěn)態(tài)法）。其原理是測(cè)量沿試樣長(zhǎng)度方向埋設(shè)在試樣中線形熱源在一定時(shí)間內(nèi)的溫升。通過(guò)焊接在熱線中點(diǎn)的熱電偶測(cè)量熱線溫度隨時(shí)間的變化。該線的溫度變化即是被測(cè)材料導(dǎo)熱系數(shù)的函數(shù)。?３設(shè)備 3．1試驗(yàn)爐 3．1．1采用電加熱爐，應(yīng)能滿足試驗(yàn)溫度的要求。 3．1．2試驗(yàn)爐應(yīng)能容納2～3塊試祥。爐底應(yīng)具備有2～4條尺寸為125mmX10mmx20mm的支座，用以支撐試樣。支座導(dǎo)熱性應(yīng)良好，且不與試樣發(fā)生反應(yīng)。 3．1．3控溫?zé)犭娕及卜旁诎l(fā)熱元件近旁，熱端位于試樣區(qū)的半高處，冷瑞置人冰瓶。 3．1．4試驗(yàn)爐應(yīng)能在空氣氣氛中按5．2條規(guī)定的升溫速率加熱試樣。恒溫時(shí)，爐內(nèi)裝樣?區(qū)的溫度應(yīng)均勻，保證任意兩點(diǎn)間的溫差不大于10℃；試驗(yàn)溫度偏差為±5℃；測(cè)量熱線溫升期間溫度波動(dòng)不大于0．1℃。 3．2測(cè)量十字線十字線由熱線和熱電偶（其中一極與熱線同材質(zhì)）焊接構(gòu)成，熱電偶垂直于熱線與其?中點(diǎn)相交，如圖1所示。熱線的直徑不應(yīng)超過(guò)0．35mm，熱電偶的直徑最大等于熱線直徑，?其熱端力求小而圓。 3．3測(cè)量電路 3．3．1熱線是鉑或鉑鍺合金，長(zhǎng)200±0．5mm。 3．3．2熱線兩端各焊接兩根與熱線材質(zhì)相同的導(dǎo)線，其直徑至少為0．5mm，以聯(lián)接電源?和測(cè)量電壓。該導(dǎo)線不宜過(guò)長(zhǎng)，能伸出爐外與其他材質(zhì)的導(dǎo)線聯(lián)接即可。 3.3.3焊接在熱線中點(diǎn)的熱電偶1(Pt-PtRh10)與參與熱電偶2(Pt-PtRh10)反接，以監(jiān)測(cè)爐溫與試樣溫度的平衡程度和測(cè)量熱線溫度的變化。其冷端接至補(bǔ)償器或放入冰瓶，如圖２所示。 3.4熱線電源 3.4.1交流或直流電源。 3.4.2熱線的電壓必須保持穩(wěn)定，供給加熱電路的功率應(yīng)恒定，在測(cè)量熱線溫升期間，電流的變化最大不超過(guò)２％。 3．4．3在熱線加熱電路內(nèi)，電源從一個(gè)阻值相等的等效電阻切換到時(shí)線上，以盡量避免?引起熱線上電流的較大變化。 3．5測(cè)量?jī)x器 3．5．了測(cè)量熱線兩瑞電壓，其精度為±0．5％。測(cè)量電壓也可用測(cè)量電阻代替，其測(cè)量精度相同。 3．5．2測(cè)量通過(guò)約線的電流，其精度為±0．5％。 3．5．3測(cè)量熱線溫度的裝置應(yīng)具有l(wèi)μV／mm的分辨率，測(cè)量精度為1％。 3．6放大器：分辨率0．lμV。 3．7天平：稱量2kg，感量10mg。 3．8游標(biāo)卡尺：精度0．02mm。 3．9秒表：精度0．1s。 4試樣 4．1檢選 4．1．1檢查試樣的外觀組織，不得有裂紋、變形、熔洞、缺邊掉角及氣孔分布不均勻等缺?陷。 4．1．2應(yīng)按GB 2998－82《定形隔熱耐火制品體積密度和真氣孔率試驗(yàn)方法》分別測(cè)量?待測(cè)試樣的體積密度，選取兩塊密度最大偏差不大于0．06g／cm[3]的試樣。 4．2形狀尺寸試樣尺寸為230mmXlI4mmX65mm的長(zhǎng)方棱柱體。特殊情況下，最小尺寸為200mmXl00mmX50mm長(zhǎng)方棱柱體。?4．3數(shù)量每次試驗(yàn)須取2塊試樣。 4．4制樣 4．4．1標(biāo)形磚以整磚作為試祥。 4．4．2從大磚上切取試樣時(shí)，應(yīng)以原磚的成型加壓面作為測(cè)量面。 4．4．3上下兩塊試祥的接觸面（23mmXll4mm）必須磨平。 4．4．4按圖1在已磨平的下試樣的上表面上刻槽，其深度、寬度應(yīng)與埋設(shè)的熱線、熱電偶?等各線的直徑相吻合。 4．4．5必要時(shí)，試樣于l0±5℃烘2h。 5試驗(yàn)步驟 5．1裝樣先將2條支座以125mmX10mm的面安放在爐底上（必要時(shí)，可增放2條支座），再將已刻槽的試樣置于其上。按圖1將熱線、熱電偶等對(duì)應(yīng)鑲嵌在刻槽內(nèi)，均勻地撒入被測(cè)材料的細(xì)粉，然后，小心地疊放上試樣，并用細(xì)粉密封試樣的合縫處。 5．2加熱升溫速率5℃／min（硅質(zhì)制品300℃以前為1／min，300C℃以后為2（10min),直至試·1·1i；驗(yàn)溫度。 5．３測(cè)量 5．3．1在測(cè)量前，利用兩個(gè)反接的熱電偶（見(jiàn)圖2）檢查爐溫與試樣溫度的平衡程度，當(dāng)試樣邊緣至中心的溫差不大于6℃時(shí)，且熱線溫度10min的穩(wěn)定度不大于0．1℃時(shí)，即可開(kāi)始測(cè)量，記錄爐溫。 5．3．2分別檢查、校準(zhǔn)電流、電壓和熱線溫度測(cè)量?jī)x器的零點(diǎn)，然后向熱線輸入合適的電流、電壓，使其連續(xù)加熱10min，總的溫度升高為５－20℃。 5．3．3連續(xù)記錄熱線的溫度變化曲線，用秒表記時(shí)，分別記錄熱線通電后2min（t1） 10min（t2）時(shí)的電流、電壓和溫度變化值。 5．3．4每一試驗(yàn)溫度下，應(yīng)按5．3．1－5．3．3重復(fù)測(cè)定三次，然后計(jì)算其平均值。每一1?測(cè)定值與平均值的偏差最大不得超過(guò)10％，否則，應(yīng)重新測(cè)定。 5．3．5若需要在幾個(gè)溫度下進(jìn)行測(cè)定時(shí)，以200℃間隔為宜。 6結(jié)果計(jì)算 8．1按公式（1）或（2）計(jì)算結(jié)果。 I2·R tn(t2/t1)λ＝────·─────………………………………(1) 4πLθ2－θ1 IV ln(t2/t1)λ＝────·─────………………………………(2) 4πLθ2－θ1式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)，W／（m·K）； I——加熱電流，A； V一一熱線兩瑞電壓，V; R一一試驗(yàn)溫度下的熱線電阻，Ω； L一一熱線長(zhǎng)度，m； t1、t2——加熱電流接通后測(cè)量的時(shí)間，min;θ1、θ2——熱線在t1、t2時(shí)的對(duì)應(yīng)溫度，℃。 6．2結(jié)果計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后三位，所取位數(shù)后的數(shù)字按GB 1．1－81《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)的一般規(guī)定》附錄C數(shù)字修約規(guī)則進(jìn)行處理。 7試驗(yàn)誤差本方法同一試驗(yàn)室試驗(yàn)誤差不大于±10％；不同試驗(yàn)室試驗(yàn)誤差不大于±15％。 8試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括： a.委托單位； b.試樣名稱及編號(hào)； c.試驗(yàn)溫度及與之對(duì)應(yīng)的各次導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定值及平均值； d.試驗(yàn)單位； e.試驗(yàn)人員； f.試驗(yàn)日期。附加說(shuō)明：本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國(guó)冶金工業(yè)部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由冶金工業(yè)部洛陽(yáng)耐火材料研究所負(fù)責(zé)起草。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人呂素華、余先彬。本標(biāo)準(zhǔn)水平等級(jí)標(biāo)記 GB 5990-86Y