Описание установки и методики измерений

Ткр.

H

кислый

шлак

основной

шлак

Т

Рис.1. Зависимость вязкости от температуры шлаков.

При температуре кристаллизации в основных шлаках происходит резкое возрастание вязкости из-за нарушения гомогенности расплава и появления в жидкости кристаллов. В кислых шлаках ниже температуры кристаллизации вязкость плавно возрастает, образуется переохлажденный расплав. Образование кристаллической структуры таких шлаков сильно затруднено из-за наличия сложных анионных комплексов, которые должны переориентироваться в пространстве, заполненном вязкой жидкостью.

Введение в шлак таких оксидов, как FeO, MnO, MgO, снижает вязкость. Это связано с разукрупнением сложных анионов под воздействием сильных катионов железа, марганца, магния. Ниже приведены составы шлаков и их вязкость при 1350°С:

Состав шлака, %
CaO
SiO2
Al2O3.
FeO
h, Па∙с:	0,5	3,0	5,0	10,0

В настоящей работе исследуется температурная зависимость вязкости расплавленного шлака.

В электрическую нагревательную печь помещается тигель с исследуемым шлаком. Печь разогревается до максимальной температуры 940-950°С. После расплавления шлака в тигель на определенную глубину опускается цилиндр - головка шпинделя вискозиметра. См. рис.2.

Устанавливается нейтральное положение шпинделя, для этого стрелка вискозиметра устанавливается на нуле. Затем включается мотор, вращающий верхнюю часть вискозиметра. Вращение шпинделя начинается лишь тогда, когда крутящий момент струны станет равным моменту сил вязкого течения шлака. Фиксируется угол отставания стрелки, прикрепленной к шпинделю, j от нулевого деления шкалы, которая сочленена жестко с верхней вращающейся частью вискозиметра. Произведя несколько замеров при данной температуре, определяют j среднее. Затем выключают печь и производят определение j при постепенном охлаждении печи через каждые 20°С.

Наиболее целесообразно при каждой температуре производить 3-5 замеров угла отставания и фиксировать среднее значение. После охлаждения до температур 650-680°С следует проводить обратные замеры, то есть фиксировать значение температуры в шлаке через каждые 5 единиц увеличения угла закручивания круговой шкалы вискозиметра.

Заканчивают опыт, когда стрелка вискозиметра отклонится от нулевого нейтрального положения на 2 полных оборота.

	mV

1. Электромотор 2. Кольцевая шкала 3. Стрелка - указатель 4. Печь

5. Стальная нить (струна) 6. Тигель с расплавом шлака 7. Цилиндр 8. Термопара

Рис. 2. Схема установки для измерения вязкости

Величина вязкости определяется из соотношения:

h = К j,

где К - постоянная вискозиметра, которую определяют на аналогичной установке, поместив в тигель жидкость с известной вязкостью h₀. Поскольку на значение угла отставания стрелки вискозиметра влияют объем и форма тигля, в котором находится жидкость, то эталонный эксперимент следует производить в таком же тигле, в котором производится опыт. Глубина погружения цилиндра должна быть также одинакова. При выборе эталонной жидкости следует учитывать, что результаты измерения вязкости исследуемого расплава зависят от плотности эталонной жидкости, поэтому плотность эталонной жидкости должна быть близкой к плотности исследуемого расплава. По углу отставания стрелки вискозиметра (j₀) в эталонной жидкости рассчитывают К = h₀ / j_0.

Опытные и расчетные данные заносят в табл.1, и по ним строят график «вязкость шлака – температура».

Таблица 1. Экспериментальные данные.

N	^0C	T, K	j1	j2	Dj	h, Па∙с	ln h	1/T

Дата добавления: 2014-12-16