冶金熔体粘度的测定方法与影响因素分析

冶金熔体粘度的测定方法与影响因素分析

《高分子物理》课程团队：李彩虹 余旺旺 栗娟 苏珺 冶金熔体粘度的测定
李桂荣

测试意义

表面张力、电导率、密度、粘度等是高温熔体的重要物性。粘度决定了熔体的流动性，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。

粘度定义

V1V2液层B液层AV1≠V2分子间力运动阻力（熔体内摩擦力）粘性

V1V2液层B液层Ax面积Sdv/dxA、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：

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mPa∙s室温水1液态金属0.5-50.3-30有机化合物0.2-1000熔盐粘度

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

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”。靠壁位置径向向里……速度矢量

旋转柱体法测粘度

外柱体：石墨坩埚内柱体：钼质转头刚玉转杆高温熔体Rrh 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

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：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

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

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

X渣的粘度-温度曲线（η-T ）4测试过程随着温度下降，粘度平缓增加 二者非线性关系，温度越低，变化率越大

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：热力学温度气体常数粘流活化能常数

粘流活化能求法:测定η-T关系后,取作图得到一直线,从斜率可以求出非极性液体极性液体液态金属玻璃2.14.24.2-12.62.18.3783.7~627.6几种液体的粘流活化能,kJ/mol

2-成分标号渣型典型代表1短渣碱性渣炼钢渣精炼渣2长渣酸性渣高炉渣

熔渣和钢水的黏度
物质温度（℃）黏度（Pa·s）
水250.00089
铁水14250.0015
钢水15950.0025
稀熔渣15950.0020
黏度中等渣15950.020
稠熔渣15950.20
FeO14000.030
CaO接近熔点<0.050
SiO219421