7冶金熔体与散状原料的物性检测.ppt

7 冶金熔体和散状原料的物性检测 7.1 炉渣熔化温度的测定 炉渣的熔化温度是其重要的性质之一，对冶金工艺过程的控制有重要作用。冶金生产所用渣系(如连铸结晶器保护渣等) 的熔化温度，经常需要由实验测定。 (1) 实验原理 实际上多元渣的熔化温度是一个温度范围。 在降温过程中液相刚刚析出固相时的温度叫开始凝固温度(升温时称之为完全熔化温度)，即相图中液相线(或液相面上)的温度；液相完全变成固相时的温度叫完全凝固温度(或开始熔化温度)。 (2) 实验装置与操作 实验装置如图7-1所示， ③升温速度应控制在5～10℃／min间的某一固定值，观察屏幕上试样高度的变化，试样顶端开始变圆时称为初熔温度、高度降低到1/2时称为熔化温度（或称为半球点和熔点）、试样完全铺展时称为全熔温度。如图7-2所示。 7.2 熔体粘度的测定 粘度是冶金熔体重要的物理化学性质之一，测定熔渣粘度的方法很多，最常用的有旋转法和扭摆法。前者适于测量粘度较大的熔体(如熔渣)，后者适于测量粘度较小的熔体(如熔盐，液态金属)。 (1) 粘度定义与单位 根据牛顿内摩擦定律，流体内部各液层间的内摩擦力(粘滞阻力)F与液层面积S和垂直于流动方向二液层间的速度梯度dν/dy成正比，即： (7-1) 熔体粘度与其组成和温度有关。组成一定的熔体，其粘度与温度的关系一般可表示为： η = C·exp(Eη／RT) （7-2） 式中T——热力学温度，K； R——摩尔气体常数，R = 8.314J·mol-1K-1； Eη-——粘滞活化能，J·mol-1； C——常数。 （2)粘度的测定装置 常用的粘度计有旋转型和扭摆型二类，如图7-3所示。 旋转型粘度计的基本结构是由二个同轴圆柱体构成的，见图7-3(a)。用一坩埚，内盛待测液体，构成外柱体。在待测液体轴心处插入一个内柱体。内柱体用悬丝悬挂。实际工作时，既可以采用外柱体旋转(即坩埚旋转法粘度计，这时悬丝顶端固定)，也可以采用内柱体旋转(即柱体旋转法粘度计) 用图中的弹性悬丝5来测量内柱体所受粘滞力矩。当马达以12r／min的转速旋转时，悬丝将转动力矩传递到悬丝下端并带动内柱体转动。当内柱体9浸入待测液体后，由于液体的内摩擦力(粘滞阻力)对内柱体产生的粘滞力矩，使悬丝发生扭转。当扭矩与粘滞力矩平衡时，悬丝便保持一定的扭转角度φ。再由马达转速ω就可求出待测液体粘度： （7-3） 采用光电计时法测定悬丝扭转角φ。实验时，当马达作匀速转动时，记录上下挡片分别经过“光电门”的时间差t，t与悬丝扭转角φ成比例。将此比例系数以及马达转速ω都并入装置常数K中，于是得 （7-4） 式中 t0 ——旋转系统在空气中转动时，上下光电门的时间差。粘度计装置常数K用已知黏度的篦麻油标定得出。 7.3 钢铁冶金散状物料检测举例 （1）粒度及粒度组成的测定 钢铁冶金使用的的散状物料粒度范围从0.01—80mm，目前没有一种可适应全部粒度范围的粒度分析方法。根据粒度的大小，可以采用筛分法、激光粒度分析、沉降分析及比表面积法。以下简介筛分法及激光粒度分析法。 1)筛分法实验 筛分法主要用于粒度范围为0.045～5mm的散状物料粒度分析，实验方法有干筛法和水筛法。干筛法实验采用Φ200mm套筛（筛孔尺寸从0.045～5mm），将50～150g样品倒入最上层的筛面，盖好筛盖，放在振动机上，筛分10～15分钟。分别取出每层筛子的筛上试样，用天平称重，用质量百分数表示粒度组成。 2)激光粒度分析 激光粒度分析法测定粒径的范围为0.1～1000μm。激光粒度分析仪利用激光衍射及散射原理，即在被分散