1 范围

      本标准规定了耐火材料高温抗扭强度试验方法的术语和定义、原理、设备、试样、试验步骤、结果计算和试验报告。

      本标准适用于耐火材料高温抗扭强度的测定。

2 规范性引用文件

      下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

      GB/T 7321 定形耐火制品试样制备方法

      GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

      GB/T 10325 定形耐火制品验收抽样检验规则

      GB/T 17617 耐火原料和不定形耐火材料 取样

      GB/T 18930 耐火材料术语

      YB/T 5202.1 不定形耐火材料试样制备方法 第1部分：耐火浇注料

3 术语和定义

      GB/T 18930界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

      高温抗扭强度 torsion strength at elevated temperature

      在高温下，以规定加荷速率给试样施加扭矩，试样发生破坏时所能承受的极限剪切应力。

3.2

      扭断温度 torsion fracture temperature

      在恒定的扭矩作用下，试样随温度升高而发生断裂时的温度。扭转变形角度的起始点温度（T₀）和扭矩减小20％时的温度（T₂₀）。

3.3

      高温扭转蠕变 torsion creep at elevated temperature

      在设定的扭矩和温度下，在保温的过程中或一定的时间内，试样产生的扭转角度或断裂。

3.4

      扭转角度 torsion angle

      从试验开始到试验结束试样所产生的变形角度。

4 原理

      在设定的温度下，对规定尺寸的试样以恒定的速率施加扭矩直至断裂，即：试样不能够再承受进一步增大的剪切应力。根据试样断裂时所承受的扭矩和截面尺寸计算出高温抗扭强度。如果对试样预先施加恒定的扭矩，可以在升温过程中记录试样的扭断温度；或者预先施加恒定的扭矩后，也可以在升温至某一温度时，开始保温并记录试样发生的扭转角度，以在一定时间内，例如50h，100h或200h时试样发生的扭转角度来表示试样的高温扭转蠕变。

5 设备

5.1 扭转试验机，试验机应能够以（0.15±0.015）MPa/s的速率施加扭转载荷，直至试样断裂。

5.2 游标卡尺，分度值不大于0.05mm。

5.3 电热鼓风干燥箱，能控温在（110±5）℃。

5.4 加热装置，能按照7.1规定的加热速率对试样进行加热，加热均温区的长度应不小于试样截面边长的1.5倍。加热均温区的温差不超过±10℃。

5.5 温度测量装置，能满足试样的温度测量并连续记录。

5.6 扭矩及扭转角度测试装置，示值误差在±2％以内，能连续测量并记录对试样施加的扭矩和扭转角度。

6 试样

6.1 致密定形耐火制品按GB/T 10325或有关方协商进行取样，按GB/T 7321制样。试样尺寸为（40±0.5）mm×（40±0.5）mm×230mm。试样的表面不得有凹陷、裂纹。特殊情况试样尺寸可双方协商确定。从每块样品砖上切取的试样数量应相同，以便统计分析。

      注：建议采用连续凸缘金刚石片制样。如果使用齿形凸缘刀片，刀片切出的边缘常出现破损及裂纹。那些有裂纹或明显缺陷的试样要作记录或废弃不用。

6.2 致密不定形耐火材料按GB/T 17617或有关方协商取样，按YB/T 5202.1或相关标准制样。尺寸参照6.1进行。制样时的热处理温度等应经有关方协商，制样条件和试样尺寸均须在试验报告中注明。

6.3 试样的数量为3个。

7 试验步骤

7.1 试样干燥

      制备好的试样置于干燥箱中（110±5）℃下烘干。

7.2 试样尺寸测量

      测量试样长度方向中间部位截面的尺寸，测量值应精确至0.1mm。将试样安装在试验机的两夹具中，试样伸入夹具的长度应不小于30mm，调整夹具和试样，确保试样与夹具的同轴性，安放加热装置，使加热均温区位于试样长度的中间部位。

7.3 升温速率

      硅质材料以3℃/min～5℃/min升温至850℃，然后快速升温至试验温度。

      其他材料以5℃/min～10℃/min升温速率升至试验温度；或以不高于200℃/min升温速率升至试验温度。

      升温速率可以协商确定。

7.4 保温时间

      致密耐火材料试验温度在1000℃以下保温30 min，1000℃以上，保温5min。

      不同的试验温度和保温时间可以协商确定。

      注：隔热耐火制品保温30 min。

7.5 高温抗扭强度的测定

7.5.1 按7.3将试样加热到设定温度，按7.4进行保温。

7.5.2 选择扭转试验机量程，使其大于试样预估值的10％。

7.5.3 开启扭转试验机，以（0.15±0.015）MPa/s的速率均匀地施加扭矩，直至试样断裂，记录最大扭矩和扭转角度。

      注：施加载荷对时间的曲线可用来表示试验结果。

7.6 扭断温度的测定

7.6.1 按7.2安装好试样后，选择扭转试验机量程，使其大于试样预估扭矩值的10％。

7.6.2 开启扭转试验机，以（0.15±0.015）MPa/s的速率均匀地对试样施加扭矩到设定值。设定扭矩可协商确定。

7.6.3 按7.3进行连续升温，记录扭断温度。此过程中的扭转角度与温度的变化可以作为试验报告的一部分。

7.7 高温扭转蠕变的测定

7.7.1 按7.2安装好试样后，开启扭转试验机，试样施加扭矩至设定值。设定的扭矩可协商确定。

7.7.2 按7.3升温到要求的温度，开始保温，记录保温起始点时间和扭转角度，保温时间可以为20h、50 h、100h。不同的预扭矩、试验温度和保温时间可以协商确定。如果在试验过程中预设置恒定扭矩值减小20％，则结束试验。

7.8 试样有效数量规定

      试验时，断裂发生在加热均温区外无效；须重新制样进行试验，直至有效试样数达到3个。

8 结果计算与表示

8.1 高温抗扭强度

      试样的高温抗扭强度用试样断裂时所承受的最大剪切应力表示，按式（1）进行计算：

      式中：

      τ——高温抗扭强度，单位为兆帕（MPa）；

      M——发生断裂时作用在试样上的扭矩，单位为牛毫米（N·mm）；

      a——试样加热段中部截面边长的平均值，单位为毫米（mm）；

      式中的0.208为一个与试样形状（正方形截面）有关的形状因子参数。

8.2 扭断温度

      记录试样开始发生扭转变形角度的起始点温度（T₀）和扭矩减小20％时的温度（T₂₀），此过程中的扭转角度与温度变化曲线可以作为试验报告的一部分。

8.3 高温扭转蠕变

      记录试样保温开始时的扭转角度和保温一定时间后的扭转角度。在试验过程中，如果预设置恒定扭矩值减小20％，则结束试验。

8.4 计算结果

      计算结果按GB/T 8170进行修约，高温抗扭强度保留3位有效数字，扭断温度保留为整数，高温扭转角度保留小数点后2位数字。

9 试验报告

      试验报告应包括下列几部分：

      a）试验单位名称；

      b）试验日期；

      c) 执行标准；

      d) 试样描述（生产厂、尺寸、材质等）；

      e) 样品数量；

      f）从每个样品上的取样数量；

      g）取样的部位；

      h）试样的尺寸；

      i）有缺陷试样的部位；

      j）对试样预施的扭矩；

      k）升温速率和试验温度及保温时间；

      1）加荷速率；

      m）试样的高温扭转强度值及平均值；

      n）扭断温度及平均值；

      o）试样高温抗扭蠕变断裂和时间；

      p）试样的扭转角度及平均值；

      q）试验人员。

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