[发明专利]一种高温熔融物扩展壅塞实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，包括加热炉，所述加热炉包括炉体(1)，炉体(1)为圆筒型结构，并且采用氧化锆制作；炉体(1)内沿炉体(1)内壁设置有一圈高温隔热层(2)，炉体(1)侧壁上开设有若干透窗(6)，透窗(6)内安装有热电偶(12)；炉体(1)内中心竖直设置有若干测试棒(3)；每根测试棒包括位于中心的钨铼加热棒(13)，钨铼加热棒(13)外侧为氧化铝层(14)，氧化铝层(14)外侧为锆-4合金层(15)；热电偶(12)热端与氧化铝层(14)表面接触，冷端穿过透窗(6)；加热炉下方设置有变压器(20)，变压器(20)与钨铼加热棒(13)相连；

炉体(1)内设置有用于支撑高温隔热层(2)的钼板(9)；

钨铼加热棒(13)的直径为3mm。

2.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，该装置还包括琴台柜(19)，琴台柜(19)上设置有温度控制仪表(21)、电流电压表、空气开关(26)、温控按钮(23)以及控制按钮(22)，温度控制仪表(21)、电流电压表、空气开关(26)、温控按钮(23)以及控制按钮(22)均与变压器(20)相连。

3.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，每根测试棒的长度为0.9m；氧化铝层(14)的厚度为3.5mm，锆-4合金层(15)的厚度为1mm。

4.根据权利要求1或3所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，测试棒(3)采用3*3矩阵排列，相邻两个测试棒之间的距离为1.5mm。

5.根据权利要求1或3所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，若干测试棒(3)由包裹层(4)包裹在一起。

6.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，所述加热炉内径为1.0m，炉体高度为1.5m，炉体壁厚度为0.01m。

7.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，炉体(1)顶部设置有弧形的炉盖(5)，炉盖(5)上开设有氩气出口(7)；炉体(1)底部侧壁上开设有氩气进口(8)。

8.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，透窗(6)的数量为6个，6个透窗(6)沿炉体(1)侧壁螺旋式上升排布，相邻的两个透窗(6)在竖直方向的距离为0.16m，6个透窗(6)沿炉体(1)侧壁周向均匀分布，每个透窗(6)处均设置有用于安装热电偶(12)的热电偶插孔(28)；热电偶(12)输出端还连接有可编程温度控制系统。

9.根据权利要求1所述的一种高温熔融物扩展壅塞实验装置，其特征在于，所述炉体(1)底部设置有能够旋转的底盖(30)；若干测试棒(3)的下方设置有用于盛装测试棒(3)的掉渣的坩埚(10)；坩埚(10)设置在氧化锆块(11)上，氧化锆块(11)设置在氧化铝块(12)上；变压器(20)通过导电板(18)与钨铼加热棒(13)两端相连。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述高温熔融物扩展壅塞实验装置的实验方法，其特征在于，0s时预热阶段开始，外部氩气源向氩气进口持续通入10g/s的氩气，以便排出实验装置内部的空气和水蒸气；钨铼加热棒加热功率维持在1kW，用于加热并蒸发测试棒和加热炉内材料中的水分并预热测试棒；经过2000.0s持续的加热，实验装置内的空气和水蒸气已经完全排出，整个装置内充满着化学性质稳定的保护气体；2000s时，瞬态实验阶段开始，同时关闭氩气进口和氩气出口阀门；通过可编程温度控制系统，使得加热功率从1kW开始以0.01kW/s的速度上升至21kW后保持不变，直至瞬态实验阶段结束；此阶段为测试棒熔化及熔融物迁徙的瞬态过程，通过高速摄像仪实时记录；高速摄像仪拍摄的视频数据通过多通道数据采集系统最终保存于电脑中；5000s后停止加热，待钨铼加热棒完全冷却，熔融物熔化迁徙过程完全结束后，拍摄熔化掉落的熔融物分布情况，实验结束。