保护渣粘度活化能的测定.docx

保护渣粘滞活化能的测定 一、基本介绍 粘度是冶金熔体的重要物理化学性质之一，对冶金过程的传热、传质及反应速率均有明显的影响。具有良好粘度的保护渣不仅可以起到防止钢液面再氧化及对钢液具有绝热保温作用，还直接影响到保护渣吸收和溶解非金属夹杂物的能力，以及液态保护渣添充到结晶器（或模 壁）和坯壳间的润滑功能，从而影响铸坯的顺利拉出。在生产中，熔渣与金属的分离，能否由炉内顺利排出以及金属内的脱硫、脱磷等反应的顺利进行，对炉衬的侵蚀等问题均与熔体的粘度有密切相关的关系。 粘滞活化能是表征粘度随温度变化敏感程度的量度此外，保护渣在结晶器和铸坯之间良好渣膜的形成对于传热速度和传热均匀性、铸坯表面振动痕迹的形状等均有重要影响。 保护渣的作用是第一、绝热保温。第二、隔绝空气，防止钢液的二次氧化。第三、吸收非金属夹杂物，净化钢液。第四、在铸坯凝固坯壳与结晶器内壁间形成润滑渣膜?。 连铸保护渣因具有流动性而能覆盖在钢液表面，起着吸收及同化夹杂、隔热保温的作用，也因其在结晶器与凝固坯壳间形成均匀的渣膜，起着调控传热和润滑作用。研究表明，保护渣这些作用发挥效果，与熔渣粘度及温度变化的敏感特性有重要关系。粘度越大，熔渣抗钢液卷吸能力增强，但降低熔渣的成膜性能和吸收夹杂的传输能力，而减小粘度，有利于熔渣对钢液的覆盖和形成渣膜，但也易引起渣膜的不均匀分布；另一方面，由于钢水浇注温度波动和流动等原因，引起结晶器内不同区域弯月面附近的温度差异，加之熔渣粘度—温度的特性不同往往导致熔渣在不同区域的流动性能呈现较大差异，从而形成厚度不均的渣膜分布，对结晶器的传热和润滑产生较大的影响。因此，在连铸温度下具有适宜的熔渣粘度、随温度及组成变化而改变较小的粘度—温度（组成）特性是保护渣的基本性能要求。 粘渣活化能表征熔体质点位移能量的大小，在一定组成和温度范围可视为常数，它既能反映不同组成熔渣的粘性大小，也能体现出一定组成保护渣的熔渣粘度随温度改变的敏感性，是保护渣的基础物性数据。研究组成对粘流活化能的影响，有助于深入开展保护渣的性能研究和开发高质量保护渣。 粘度是金属熔体非常重要的结构敏感参数，涉及到金属的各个过程，从金属熔炼到加工成型，方方面面都能找到粘度的身影，对于金属材料来讲，金属熔体的流动性直接影响材料成型的难易程度，通过对金属熔体粘度的研究可以根据需要调控熔体的流动性进而控制材料的成型。精确测量粘度值能够更好地了解液态金属中质量、动量、以及能量传输过程，也是发展先进工艺流程的先决条件。 二、粘度测量 测定熔渣的粘度的方法很多，最常用的有旋转法和扭摆法。前者适于测定粘度较大的熔体（如炉渣），后者适于测定粘度较小的熔体（如熔盐、液体金属等）。 1、扭摆法 扭摆法对于低粘度液体（如液态金属和熔盐）粘度的测定，广泛采用扭摆振动粘度计，扭摆振动法的原理是基于阻尼振动的对数衰减率与阻尼介质粘度的定量关系。如右图所示是阻尼振动示意图，用一根弹性吊丝，上端固定不动，下端挂一重物，成一悬吊系统。当绕轴线外加一力矩使吊丝扭转某一角度，去掉力矩后，则重物在吊丝弹性力作用下，绕轴线往复振动。若介质摩擦与自身内摩擦力不计，则系统作等幅的简谐振动，即每次振动的最大扭转角不变。若将重物伸入液体中，上述振动状态受到液体内摩擦力的阻尼作用，迫使振幅逐渐衰减，直到振幅为零而振动停止。这种阻尼振动服从以下规律： 式中 A—振幅； t—时间； τ—振动周期； λ—对数衰减率； k—常数。 对某一确定的振动系统，τ与λ为一定值，可见，阻尼振动的振幅是随时间而衰减的，且呈指数关系。对数衰减率λ定义为 或 上式表明，对数衰减率等于两次振幅的对数差与振动次数m之比值。此值对确定的阻尼振动系统在一定条件下是不变的。 扭转振动法包括柱体扭转振动法、圆盘扭摆振动法、球体扭摆振动法、坩埚扭摆振动法。 柱体扭转振动法是用一弹性吊丝，上端固定不动，下端悬挂惯性体、连杆和柱体，连杆上固定一反射镜。柱体插入盛在圆筒形坩埚的液体试料中，坩埚置于高温炉内加热到试验温度。用外力给悬吊系统以外力矩，使吊丝发生扭转，达一定角度后，去掉外力矩，柱体便在吊丝扭力、系统转动惯量和试料对柱体的粘滞阻力作用下，作阻尼减速振动。 圆盘扭摆振动法适用于大部分液态金属和熔盐。使用高熔点金属耐火材料做成的圆盘，用连杆连接后浸入高温待测熔体中。振动圆盘插入盛有待测熔体的圆筒形坩埚中，衰减振幅用灯尺测量。 球体扭摆振动法是将一采用高熔点金属或耐火材料制成的圆球浸没在熔体中，上部通过连杆与吊丝连接，吊丝上端不动，组成一悬吊系统。用外力矩使球体扭摆，球体在熔体的粘滞阻力作用下作阻尼衰减振动，测定其对数衰减率以计算熔体黏度值。 2、旋转柱体法 旋转柱体法装置是由两个半径不等的同心柱体（或圆柱）组成，如右图所示。外圆柱为空心圆筒（