Способ измерения межфазного натяжения на границе раздела металл-шлак

 

О П И С А Н И E (()1002909

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскик

Социапистическик

Ресттубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)» »«017. 09. 81 (21) 3363623/18-25 с присоединением заявки Ре(23) Приоритет(5! }М. Кл.

1 3/02

Гееударстввлимй квмлтвт

CCCP

Опубликовано 07. 03. 83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.83 ле авлвм лзееретеиий и втерытий (53} УДК 532.64 (088.8) П.С.Харлашин, Г.Д.Молонов, А.С.Хаджин(тв=и Ю.И.Кирюшкин (Ф

l (>

Ждановский металлургический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ

НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА МЕТАЛЛ-ШЛАК

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к облас1 ти определения поверхностных с вой ст в на границе раздела двух высокотемпературных расплавов различной физикохимической природы.

Известен способ определения поверхностного натяжения в системе металл-шлак-газ, основанный на рентгеновской съемке профиля капли металла, погруженной в расплавленный шлак $1).

Однако получение точного снимка контура границы раздела металл-шлак методом рентгеновской съемки в условиях высокотемпературных исследований невозможно из-за технических трудностей;

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

20 способ измерения межфазного натяжения на границе раздела металл-шлак, заключающийся в формировании капли расплавленного шлака на поверхности расплавленного металла, находящего. ся в рабочем тигле t 2).

Формирование капли шлака на поверхности металла, возвышающейся над краями тигля, проводят путем ее выдавливания из трубки. Каплю шла" ка .фотографируют и по ее геометрическим размерам вычисляют межфазное натяжение.

К недостаткам известного способа относится низкая точность измерения межфазного натяжения, обусловленная тем, что вследствие гидродинамических процессов при падении капли шла- ка на металл она скатывается по выпуклой поверхности металла и определение геометрических размеров капли

1 приходится производить в условиях, далеких от равновесных.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем обеспечения

Среднее значение межфазного натяжения

ИДж/м ; (в скобках дана ошибка измерения) Иасса шлака, r

С пособ предла гаемый известный

0,1

741 (145) 744 (+27) 741 - 34 )

741 (+ 28)

741 (+ 20)

741 (> 22)

741 (* 31)

741 (+37)

741 (38) 744 (+14)

744 (+12)

744 (+ 8)

744 (Н4)

744 (125)

744 (+24)

744 (+29) 0,2

0,4

0,6

0,8

1,5

«2,5

3 100 устойчивости капли в равновесных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения межфаэного натяжения на границеьраздела металл-шлак, заключающемся в формиро. вании капли. расплавленного шлака на поверхности расплавленного металла, находящегося в тигле, каплю расплавленного шпака формируют в углублении на поверхности твердого металла, имеющей ту же форму, что и поверхность расплавленного металла, а затем нагревают металл до его плавления.

Для формирования поверхности твердого металла, идентичной по форме поверхности расплавленного металла, эту поверхность получают плавлением и кристаллизацией металла в тигле.

На фиг.1-3 представлена иллюстрация предлагаемого способа.

-В таблице приведены результаты измерения межфазного натяжения на границе железа со шлаком следующего состава:.Fe0 6,23; Fe О = 0,9i ;

СЛО 53 44 SiOg= 30,13; ИдО 7 43 при температуре 1600 С известным и предлагаемым способами.

Способ осуществляется следующим образом.

Образец исследуемого металла предварительно плавят в тигле и охлаждают до комнатной температуры. Затем

2909, 4 в осевое углубление, полученное сверлением, помещают навеску исследуемо- р

ro шлака. Повышая температуру системы, вызывают плавление шлака без плавления. металлического образца (температура плавления металла должна быть выше температуры плавления шлака ), что приводит к формированию капли шлака в углублении металла.

to Последующее повышение температуры вызывает плавление металла и образование механически равновесной системы металл-шлак, необходимой для расчета межфазного натяжения. Так как система перед плавлением металла находилась в состоянии, близком к механическому равновесию (металл предварительным плавлением принимал равновесную форму, а капли шлака выра нужденно формировались в осевом углублении),то плавление металла не вызывало заметных динамических процессов и система в течение нескольких секунд приходила в состояzs ние равновесия. 8 равновесном состоянии система фотографировалась. и использованием характерных геометрических размеров системы проводился расчет межфазного натяжения по известной методике.

Возможность достижения равновесного состояния системы металл-шлак позволяет производить измерение межфазного натяжения с высокой точностью.

Формула иобретения

@Pubs. 7

Составитель А. Кощеев

Редактор В.Лазаренко Техред А.Ач Корректор Н.Король

Заказ 1537/24 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 10029

Из данных таблицы следует, что ошибка измерения межфазного натяжения, определенная как среднеквадратичное отклонение результатов

10 измерений, предлагаемым способом 5 существенно (в 2 раза ) меньше, чем известным способом. Относительное увеличение ошибки в области малых и больших масс шлака обусловлено тем, что в области малых масс увеличивается ошибка измерения размеров капли, а в области больших масс уменьшается устойчивость капли.

Использование предлагаемого способа определения межфазного натяжения ° 1s позволит повысить точность определения и, тем самым, эффективность исследований физико-химических свойств бинарных расплавов, применяемых в металлургической промышленности.

1. Способ измерения межфазного

,натяжения на границе раздела ме09 6 талл-шлак, заключающийся в формировании .капли расплавленного шлака на поверхности расплавленного металла, находящегося в тигле,,о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения устойчивости капли в равновесных условиях, каплю расплавленного шлака формируют в углублении на поверхности твердого металла,. имеющей ту we форму, что и поверхность расплавленного металла, а затем нагревают металл до его плавления.

2. Способ по n. l, о т л и ч а юшийся тем, что поверхность твердого металла получают предварительным плавлением и кристаллизацией металла в тигле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 364876, кл. G 01 N 13/02, 1973 °

2. Линчевский Б.B. Техника металлургического эксперимента. М., Металлургиздат, 1979, с.209-211 (прототип),