13熔体物性测定-粘度详解.ppt

李桂荣：冶金熔体粘度的测定 冶金熔体粘度的测定  李桂荣 1 测试意义 1 测试意义 粘度决定了熔体流动性，影响反应速率。 对元素扩散、渣钢间反应有重要影响。 揭示高温熔体微观结构。 2 粘度定义 该粘度定义为动力粘度,即: 动力粘度=剪切应力/剪切速率,单位:Pa?s 作用:用来衡量流体流动性 流体粘度的物理含义是： 使流体产生单位速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。 单位：Pa·S（SI制） 其他：1厘泊（CP）=10－2泊（P）=10-3Pa·s 2 粘度测试 测试假设： ?流体流速很小 ?各液层运动方向互相平行 ?速度变化连续 该流动状态称为 “层流”。 3旋转柱体法测粘度 3旋转柱体法测粘度 3旋转柱体法测粘度 3旋转柱体法测粘度 当液体是牛顿流体且柱体转速恒定时，速度梯度和力矩都是恒定值，其关系符合下式： 3旋转柱体法测粘度 4测试过程 第一步 测蓖麻油油温，得油粘度 假定 油温20℃，则η油=0.977Pa?s 第二步 启动转头，进入测试 转速ω=300r/min,扭矩M测出 得K=0.739 4测试过程 第三步 配制炉渣X 用化学纯按比例配制，混匀后待用 第四步 升炉温 将炉温升到设定温度1500℃，恒温 第五步 定点粘度测试 M、ω、K可知，计算得η1500=0.652Pa?s 第六步 粘度-温度曲线测试 启动降温程序，并同时测试，得到η-T曲线 4测试过程 5影响粘度的因素1-温度 熔体粘度vs温度之间存在着指数函数关系： 粘流活化能 粘流活化能求法: 测定η-T关系后,取 作图得到一直线,从斜率可以求出 熔渣和钢水的黏度 * * 表面 张力 电导率 密度 粘度 熔体 物性 是高温熔体的重要物性 V1 V2 液层B 液层A V1≠V2 分子间力 运动阻力 （熔体内摩擦力） 粘性 V1 V2 液层B 液层A x 面积S dv/dx A、B液层间的内摩擦力F定义为： 剪切应力 剪切速率 可以改写为： mPa?s 室温水 1 液态金属 0.5-5 0.3-30 有机化合物 0.2-1000 熔盐 粘度 靠壁位置 径向向里 … … 速度矢量 外柱体： 石墨坩埚 内柱体： 钼质转头 刚玉转杆 高温熔体 R r h ? V 由于粘性力作用，在柱体将产生一个力矩与之平衡。 温度显示区 炉升降控制区 测试过程显示区 （测试界面） 控温区 高温炉 扭矩传感器 控制柜 熔体物性测定仪实物图 炉内示意见下页 实物图 外柱体半径，常数 内柱体半径，常数 扭矩传感器测出； 转头转速，可设定在200或300r/min 转头浸入熔体深度，常数 K称为仪器常数 用已知粘度的蓖麻油来标定 X渣的粘度-温度曲线（η-T ） 随着温度下降，粘度平缓增加 二者非线性关系， 温度越低，变化率越大 热力学温度 气体常数 粘流活化能 常数 83.7~627.6 2.1~8.37 4.2-12.6 2.1~4.2 玻璃 液态 金属 极性 液体 非极性 液体 几种液体的粘流活化能,kJ/mol 5影响粘度的因素2-成分 高炉渣 酸性渣 长渣 2 炼钢渣 精炼渣 碱性渣 短渣 1 典型代表 渣型 标号 0.05 2100 Al2O3 1.5×104 1942 SiO2 0.050 接近熔点 CaO 0.030 1400 FeO 0.20 1595 稠熔渣 0.020 1595 黏度中等渣 0.0020 1595 稀熔渣 0.0025 1595 钢水 0.0015 1425 铁水 0.00089 25 水 黏度（Pa·s） 温度（℃） 物质 * *