Способ измерения межфазного натяжения на границе раздела металл-шлак Советский патент 1983 года по МПК G01N13/02 

(Sk) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА МЕТАЛЛ-ШЛАК .

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области определения поверхностных свойств 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 способ измерения межфазного натяжения на границе раздела металл-шлак, заключающийся в формировании капли

расплавленного шлака на поверхности расплавленного металла, находящегося в рабочем тигле .2).

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

К недостаткам известного способа относится низкая точность измерения межфазного натяжения, обусловленная тем, что вследствие гидродинамических процессов при падении капли шлака на металл она скатывается по выпуклой поверхности металла и определение геометрических размеров капли приходится производить в условиях, далеких от равновесных.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем обеспечения устойчивости капли в равновесных условиях. Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения межфазного натяжения на границе раздела металл-шлак, заключающемся в-.формиро вании капли.расплавленного шлака на поверхности расплавленного металла, находящегося в тигле,каплю расплавленного шлака формируют в углублении на поверхности твердого металла, имеющей ту же форму, что и поверхность расплавленного металла, а зате нагревают металл до его плавления. Для формирования поверхности твер дого 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: FeO 6,2%; 0, 53, StO,j 30,1%; MgO 7, при температуре известным и предлагаемым способами. Способ осуществляется следующим образом. Образец исследуемого металла пред варительно плавят в тигле и охлаждац)т до комнатной температуры. Затем

7 1{t28)

(±12)

(± 20)

(t8)

(22)

(±1)

(± 31)

(±25}

(±37)

74i {±2k)

7А1(±33)

(t29) В осевое углубление, полученное сверлением, помещают навеску исследуемо- го 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. 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 вынужденно формировались в осевом углублении),то плавление металла не вызывало заметных динамических процессов и система в течение нескольких секунд приходила в состояние равновесия. В равновесном состоянии система фотографировалась и использованием характерных геометрических размеров системы проводился расчет межфазного натяжения по известной методике. Возможность достиххения равновесного состояния системы металл-шлак позволяет производить измерение межфазного натяжения с высокой точностью.