[发明专利]一种测定含钛熔渣电流变特性的装置及方法有效

专利信息
申请号: 201510661901.X 申请日: 2015-10-14
公开(公告)号: CN105136614A 公开(公告)日: 2015-12-09
发明(设计)人: 江涛;岳宏瑞;薛向欣;段培宁;张乔祎 申请(专利权)人: 东北大学
主分类号: G01N11/14 分类号: G01N11/14;G01R31/00
代理公司: 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 代理人: 梁焱
地址: 110819 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 测定 含钛熔渣电 流变 特性 装置 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于含钛熔渣的非牛顿性质领域,特别涉及一种测定含钛熔渣电流变特性的装置及方法。

背景技术

我国的钒钛磁铁矿资源丰富,高炉冶炼钒钛磁铁矿技术也相对成熟,攀钢等企业已经实现了高钛冶炼的稳定生产。含钛高炉渣与常规高炉渣的区别在于:常规的四元熔渣系(CaO-SiO2-Al2O3-MgO)通常为牛顿流体,对于五元(CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2)高钛熔渣,高炉中的还原性气氛将熔渣中TiO2还原成TiC(3140±90℃)、TiN(2950±50℃)以及其固溶体Ti(C,N),这些高熔点固相使得熔渣表现为非牛顿流体。TiC、TiN以及其固溶体Ti(C,N)的生成给高炉冶炼钒钛磁铁矿带来了一系列生产问题,如渣中带铁,炉渣粘稠,泡沫渣等。在实际生产中,攀钢等企业只能通过配加普通矿来稀释熔渣中TiO2。实际上,为了实现全钒钛高炉稳定冶炼,对于含钛熔渣有很多问题需要深入探讨研究。目前对于含钛熔渣的性质学者做了一系列的研究,关于含钛熔渣的增稠机理、液相温度、泡沫渣等问题已基本达成共识,但在以往研究过程中,通常将含钛熔渣视为牛顿流体,以固定剪切速率进行粘度测量或以固相率为自变量的函数模型来预测粘度等,这些研究方法和结果对认识含钛熔渣起到了重要作用。近年来,学者们开始意识到含钛熔渣为非牛顿流体,如非牛顿流体中常见的剪切稀化现象已经被验证。但仍有很多非牛顿流体典型现象,受到高温等条件限制,少见相关报道,这些研究瓶颈阻碍了人们对于高钛熔渣的深层次认识,从而限制了高炉冶炼钒钛磁铁矿的技术发展。

电流变特性是非牛顿流体一种特有的性质,是指外加电场的作用导致分散系的结构和流变性质(包括粘度、屈服应力、剪切模量等)发生变化。实际上,国内外对于电流变特性的现象、机理已经有了一系列研究成果,研究表明:电流变液一般为两相悬浮液,由可在电场下极化的介电微粒、有良好绝缘性能的基础液以及增加介电微粒表面活性和液体稳定性的添加剂组成。电流变液在未加电场或电场强度不高时,表现为牛顿流体的性质,随着电场强度的增强,液体的剪切应力或者表观粘度急剧变化。关于电流变特性的机理可以总结为:电流变液体在电场作用下,介电微粒开始按电场方向有序排列,形成链状结构,增大了液体的粘度。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种测定含钛熔渣电流变特性的装置及方法,根据高温限制含钛熔渣的电流变特性研究的情况,通过本发明测定含钛熔渣电流变特性的装置及方法,可以验证含钛熔渣是否具有电流变特性,以及熔渣成分、熔渣温度对电流变特性的影响。

一种测定含钛熔渣电流变特性的装置,包括钼质电极、电极保护管、高温电阻炉、流变仪、直流电源、坩埚、气体保护装置和数据采集系统;气体保护装置与高温电阻炉的炉管相连通,高温电阻炉的炉管内设置坩埚;钼质电极在高温电阻炉的炉管与坩埚之间放置,钼质电极为正钼质电极和负质钼电极,钼质电极的下端与坩埚底部对齐,钼质电极的上端位置高于高温电阻炉的炉口,正钼质电极与直流电源的正极相连,负钼质电极与直流电源的负极相连;电极保护管套在钼质电极外;流变仪位于高温电阻炉的炉管上方,流变仪的转杆与高温电阻炉炉管同轴设置;流变仪与数据采集系统相连。

电极保护管套在钼质电极外,用于保护钼质电极不被氧化;数据采集系统用于收集流变仪测得的数据。

本发明的含钛熔渣中TiO2质量百分比范围为:0.01~35%。

本发明的测定含钛熔渣电流变特性的方法,采用上述装置按以下步骤进行:

步骤1:按质量百分比称取配料,烘干后混合均匀;

步骤2:将渣样放入坩埚后,一起放入高温电阻炉中,打开气体保护装置对炉管内进行气体保护,将流变仪的转杆插入渣样,打开高温电阻炉,温度从室温25℃升至T1,其中,T1为1450℃~1550℃;

步骤3:打开流变仪测量渣样粘度,等待渣样粘度稳定;

步骤4:打开直流电源,电压以0.5V~200V的步长从0V增加至A,其中,0VA1kV增加过程中实时测定不同电压条件下渣样粘度;电压达到A后,再以0.5V~200V的步长降低至0V,降低过程中实时测定不同电压条件下渣样粘度;

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