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熔体黏度的测定

发布日期:2013-12-11 14:46:48来源:郑州巴特熔体泵
熔体粘度的测定——内圆柱体旋转法
在一定温度下熔体流动性能的好坏,一般用粘度的大小来衡量。粘度大的熔体流动性能差,反之粘度小的熔体则流动性好。粘度是炉渣最重要的物性之一。炉渣粘度关系到冶金熔体的多相反应动力学问题,因为质点在炉渣内扩散速度与炉渣粘度的大小成反比,粘度大质点扩散速度慢。反之粘度小则有利于质点扩散速度的加速;熔锍与炉渣在冶炼条件下的分层和澄清与它们的粘度有关,由斯托克公式可知金属颗粒在炉渣中的沉降下去,有利于降低渣中金属损失,提高金属回收率,炉渣粘度的大小还影响冶炼内温度的分布情况,粘度大的炉渣,需要保持较高的炉温以利于冶炼的正常进行,反之亦然。此外,炉渣粘度是其内部质点相互作用的一种现象,即炉渣粘度变化是其结构变化的宏观反映。有色冶金炉渣的粘度在熔炼温度下一般较小,不大于1Pa·S=10P(单位为牛顿·秒·米-2,或泊)。
测定熔体粘度的方法有多种。本实验采用内圆柱体旋转法进行粘度的测量。
 
一、实验目的
1.     熟悉炉渣粘度用内圆柱体旋转法测定的原理,仪器结构。
2.     正确掌握测试方法,要求会操作、会记录、会整理资料、并能正确绘制粘度——温度曲线。
 
二、实验原理
钢丝悬挂的内圆柱体在高温炉渣中以慢速度旋转,在钢丝两端由于层流性质的炉渣的内摩擦力而产生一个扭角φ,在钢丝弹性范围内扭角的大小与炉渣的粘度、自身的角速度有如下关系:
        φ=kω×η
在角速度一定的情况下,则有:
        η=K×φ      (1)
式中:
    φ——钢丝扭角;k——常数;η——熔体粘度;K——仪器常数。
测量钢丝的扭角,是利用光电管接收光信号的先后产生两个不同步的电流信号,再经过转换器变成时间,测得时间即可。当圆柱体在熔体中旋转平稳后,所测得得时间差便也称为一个定值。由此,可以得到以下关系式:
       φ=ω×t        (2)
式中:
   φ——钢丝扭角;   ω——电机自转的角速度;   t——光电管所测得的时间差。
由(1)、(2)式得到如下式:
       η=K×t
仪器常数K可用已知标准粘度液体进行标定。得出K值。通过测定一定温度下的△t值,就可计算出被测炉渣的粘度值。
上述公式是假设所受的粘滞力矩全部来自等测液体。实际上由于空气的粘滞力和吊丝材料的内摩擦。吊挂系统即使在空转时也会有一定的扭转,这一本底值在测量中会叠加到待测值上去。为此必须将公式修正如下:
             η=K(t-t0
式中t0表示仪器在空气中运转时毫秒计指示值。t0的来源有二:一是自身圆盘上通光孔未完全重合;一是在空转过程中旋转体与周围空气的摩擦。
通过两种已知粘度的液体进行标定,求出仪器常数K和t0.
 
三、实验仪器、试剂
仪器:
高温旋转粘度计,智能温度控制,竖式高温管状炉(φ100*700),刚玉坩埚
试剂:
已知粘度的标准液体,金属合金
 
四、实验步骤:
1. 利用智能温度控制器,通电对竖式高温管状炉进行升温;
2. 启动高温粘度计,对仪器常数进行标定,通过计算得出具体数据;
3. 当温度升高到金属盐的熔点附近,将盐装入坩埚,小心放入炉内;
4. 当盐融化后,对熔体粘度进行测定,并记下温度及相应的粘度;
5. 继续升高炉温,每隔50℃,依次测量熔体粘度,记下相应的温度及粘度;
6. 实验完毕,取出坩埚,小心烫伤!并切断所有相关电源。