1、冶金熔体粘度的测定冶金熔体粘度的测定 李桂荣2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定21 测试意义测试意义表面张力电导率密度粘度粘度熔体物性是高温熔体的重要物性是高温熔体的重要物性2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定31 测试意义测试意义 粘度决定了熔体流动性，影响反应速率。粘度决定了熔体流动性，影响反应速率。对对元素扩散元素扩散、渣钢间反应渣钢间反应有重要影响。有重要影响。揭示高温熔体微观结构。揭示高温熔体微观结构。2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定42 2 粘度定义粘度定义V1V2液层液层B液层液层AV1V2分子间力分子间力运动阻力运动阻力（熔体内摩擦力）（熔体内摩擦
2、力）粘粘性性2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定5dvFSdxV1V2液层液层B液层液层Ax面积面积Sdv/dxA A、B B液层间的内摩擦力液层间的内摩擦力F F定义为：定义为：/FdvSdx剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率可以改写为：可以改写为：2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定6 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:Pas 作用:用来衡量流体流动性mPas室温水1液态金属0.5-50.3-30有机化合物0.2-1000熔盐粘度粘度2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定7流体粘度的流体粘度的物理含义物理含义是：是：使流体产生单位速度梯度所需
3、要的内摩擦力使流体产生单位速度梯度所需要的内摩擦力（剪应力）。（剪应力）。单位：单位：PaS（SI制）制）其他：其他：1厘泊（厘泊（CP）=102泊（泊（P）=10-3Pas2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定82 2 粘度测试粘度测试测试假设：测试假设：流体流速很小流体流速很小各液层运动方向互各液层运动方向互相平行相平行速度变化连续速度变化连续该流动状态称为该流动状态称为“层流层流”。靠壁位置径向向里速度矢量2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定93旋转柱体法测粘度旋转柱体法测粘度外柱体：外柱体：石墨坩埚石墨坩埚内柱体：内柱体：钼质转头钼质转头刚玉转杆刚玉转杆高温熔体高温熔体R
4、rh V由于粘性力作用，由于粘性力作用，在柱体将产生一个在柱体将产生一个力矩与之平衡力矩与之平衡。2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定103旋转柱体法测粘度旋转柱体法测粘度温度显示区炉升降控制区测试过程显示区测试过程显示区（测试界面）（测试界面）控温区控温区2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定113旋转柱体法测粘度旋转柱体法测粘度高温炉高温炉扭矩传感器扭矩传感器控制柜控制柜熔体物性测定仪实物图熔体物性测定仪实物图炉内示意见下页炉内示意见下页实物实物图图2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定123旋转柱体法测粘度旋转柱体法测粘度 当液体是当液体是牛顿流体牛顿流体且且柱体转速
5、恒定柱体转速恒定时，速度梯度和时，速度梯度和力矩都是恒定值，其关系符合下式：力矩都是恒定值，其关系符合下式：2211()4MhrR 外柱体半径，常数外柱体半径，常数内柱体半径，常数内柱体半径，常数扭矩传感器测出；扭矩传感器测出；转头转速，可设定在转头转速，可设定在200200或或300r/min300r/min转头浸入熔体深度，常数转头浸入熔体深度，常数2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定133旋转柱体法测粘度旋转柱体法测粘度MKK K称为称为仪器常数仪器常数用已知粘度的蓖麻油来标定用已知粘度的蓖麻油来标定2211()4MhrR 2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定144 4测
6、试过程测试过程 第一步第一步 测蓖麻油油温，得油粘度测蓖麻油油温，得油粘度假定假定油温油温2020，则，则油油=0.977Pa=0.977Pas s 第二步第二步 启动转头，进入测试启动转头，进入测试转速转速=300r/min,=300r/min,扭矩扭矩M M测出测出得得K=0.739K=0.7392022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定154 4测试过程测试过程 第三步第三步 配制炉渣配制炉渣X X用化学纯按比例配制，混匀后待用用化学纯按比例配制，混匀后待用 第四步第四步 升炉温升炉温将炉温升到设定温度将炉温升到设定温度15001500，恒温，恒温 第五步第五步 定点粘度测试定点粘度测
7、试M M、K K可知，计算得可知，计算得1500=0.652Pas 第六步第六步 粘度粘度-温度曲线测试温度曲线测试启动降温程序，并同时测试，得到启动降温程序，并同时测试，得到-T曲线曲线2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定161300135014001450150015500246810 熔体温度，熔体温度，粘度，Pas粘度，Pas X渣的粘度-温度曲线（-T-T）4 4测试过程测试过程随着温度下降，粘度平缓增加随着温度下降，粘度平缓增加 二者非线性关系，二者非线性关系，温度越低，变化率越大温度越低，变化率越大2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定175影响粘度的因素1-温度熔
8、体粘度熔体粘度vsvs温度之间存在着温度之间存在着指数函数指数函数关系：关系：热力学温度热力学温度气体常数气体常数粘流活化能粘流活化能常数常数exp(/)AERT2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定18粘流活化能粘流活化能 粘流活化能求法粘流活化能求法:测定测定-T-T关系后关系后,取取 作图得到一直线作图得到一直线,从斜率可以求出从斜率可以求出T1ln非极性液体极性液体液态金属玻璃2.14.24.2-12.62.18.3783.7627.6几种液体的几种液体的粘流活化能粘流活化能,kJ/mol,kJ/mol2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定195影响粘度的因素2-成分温温
9、度度粘粘 度度标号标号渣型渣型典型代表典型代表1短渣短渣碱性渣碱性渣炼钢渣炼钢渣精炼渣精炼渣2长渣长渣酸性渣酸性渣高炉渣高炉渣2022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定20熔渣和钢水的黏度熔渣和钢水的黏度 物质物质温度（温度（）黏度（黏度（PaPas s）水水25250.000890.00089铁水铁水142514250.00150.0015钢水钢水159515950.00250.0025稀熔渣稀熔渣159515950.00200.0020黏度中等渣黏度中等渣159515950.0200.020稠熔渣稠熔渣159515950.200.20FeOFeO140014000.0300.030CaOCaO接近熔点接近熔点0.0500.050SiOSiO2 2194219421.51.510104 4AlAl2 2O O3 3210021000.050.052022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定212022-8-14李桂荣：冶金熔体粘度的测定22
