冶金熔体和散状原料的物性检测

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1、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，图7-1熔化温度测定装置示意图1—屏幕；2一目镜；3一物镜；4一热电偶；5一支

2、撑管；6一电炉；7一试样；8一垫片；9一投光灯1)渣样制备将渣粉中加入少许糊精液，均匀研混，在制样器中制成Ф3×3(mm)的圆柱形试样，放在烘箱内烘干。2)熔化温度测定①再将试样放在铂片上，置于炉体高温区中部。②调整物镜、目镜位置，使试样在屏幕上呈清晰放大象。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。图7-2熔化过程试样高度的变化(a)准备试样;(b)开始熔化;(c)高度

3、降低1/2;(d)接近全部熔化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)式中比例常数η为粘度系数，简称粘度,单位为Pa·s。过去使用CGS制时，粘度的单位为g·cm-1·s-1，称为泊，符号为P。两种粘度的换算关系为：1Pa·s=

4、10P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

5、固定)，也可以采用内柱体旋转(即柱体旋转法粘度计)图7-3两类常见的粘度计(a)外柱体旋转粘度计：1一悬丝；2一内柱体；3一外柱体；4一液体；(b)坩埚扭摆粘度计：l一悬丝；2一反光镜；3一惯性体；4一坩埚；5一液体；6一标尺；7一光源(3)内柱体旋转法测定粘度图7-4是内柱体旋转粘度计的结构示意图。图7-4内柱体旋转粘度计结构示意图1—马达；2—阻尼盒；3—上卡头；4—阻尼架；5—悬丝；6—下卡头；7—转杆；8—电炉；9—转头；10—坩埚；11—热电偶；12—熔体；13—小灯泡；14—光电二极管；15—下挡片；16—上挡片；17—阻

6、尼介质用图中的弹性悬丝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

7、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

8、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