图7-4 内柱体旋转粘度计结构示意图.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， 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 = 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