Визначення фізичних характеристик шихтових матеріалів доменної плавки

Практична робота №З

Визначення фізичних характеристик шихтових матеріалів доменної плавки

Мета роботи - визначити фізичні характеристики сировинних матеріалів металургійного виробництвам саме: дійсну щільність

(питому масу) зразків аглометра, уявну щільність (об’ємну масу) пористих зразків неправильної форми і насипну щільність

(насипну масу) сипких (кускових) матеріалів.

1 Загальні відомості

До основних фізико-механічних властивостей матеріалів відносять дійсну щільність, щільність (об'ємну масу), що здається, і насипну щільність.

Велике значення в процесі металургійної технології мають фізичні властивості руд, флюсів, окускованої сировини, коксу. Значення питомої, об’ємної і насипної мас важливі при дозуванні, змішуванні і навантаженні в металургійні агрегати. Пористість надає більший вплив на процеси теплосамообміну; зокрема, на відновлюваність залізорудних матеріалів. Значення об’ємної і насипної мас надає більший вплив на газопроникність і продуктивність доменних печей.

Дійсна щільність - це маса речовини без пор в одиниці об’єму:

т

(1.1)

де: Vутв - об’єм зразка без пор.

Уявна щільність - це маса пористої речовини в одиниці об’єму (відношення маси речовини до її об’єму та об’єму пор):

(1.2)

Пористість - відношення об’єму пор до об’єму матеріалу і пор:

(1.3)

Насипна щільність - відношення маси твердої фази до її об’єму,об’єму пор та об’єму міжкуськового простору:

(1.4)

Порозність - відношення об’єму міжкускового простору до об’єму матеріалу,об’єму пор та між кускового простору:

(1.5)

2 Обладнання та матеріали

Для лабораторної роботи використовуються: ваги технічні лабораторні квадратні ВЛКТ-500; мірні циліндри місткістю ІООмл; скляний стакан з носиком, пікнометр-500мл; мірна посуда місткістю 1 л, 2 л, 3 л, парафін; дистильована вода.

З Методика виконання роботи

3.1 Визначення насипної щільності

Насипна щільність - це маса речовини без пор в одиниці об’єму маси

(3.1)

Де: нас - насипна щільність матеріалу, г/см³ (т/м³),

m _м - маса абсолютно сухого матеріалу без пор,

V_м - об’єм матеріалу, см³(м³).

Таким чином, для визначення насипної щільності будь-якого матеріалу необхідно знати його масу в сухому стані і об’єм, який займає цей матеріал, без пор і порожнеч.

До якості агломерата в даний час пред’являють жорстокі вимоги. Агломерат повинен мати достатньо високу міцність, кусковатість, пористість та відновлюваність.

Пористість агломерата дуже впливає на його відновлюваність та міцність. Оцінка якості готового агломерата неможлива без визначення цього важливого показника. Загальна пористість визначається по різниці насипної та уявної щільності.

Насипна щільність речовини визначається пікнометричним способом в наступному порядку:

- зважують сухий пікнометр (мірна колба об’ємом 50 мл) т_пш;

- в пікнометр висипають подрібнену пробу розміром 70 мкм агломерата шаром 5-10 мм та зважують ш _шк + т _агл;

- в пікнометр с агломератом вливають дистильовану воду у два прийоми. Стараються, щоб вся проба агломерата була добре намочена водою. Воду доливають до риски, що фіксує об’єм 50 мл. Таким чином, загальний об’єм вмісту пікнометра дорівнює сумі об’ємів проби агломерату та води:

(3.2)

- визначають масу пікнометра з водою та пробою агломерата:

(3.3)

- визначають масу води в пікнометрі:

(3.4)

- визначають об’єм води в пікнометрі:

(3.5)

з певною мірою точності можна прийняти _води = 1,0 г/см

- визначають об’єм агломерата:

(3.6)

- розраховують насипну щільність при відомій масі і об’єму

проби:

(3.7)

Дані заносять у табл. 3.1

№ зразку	Маса порожньог пікнометр а,г	Маса пікнометра досліджуван им матеріалом,г	Маса пікномет ра з матеріал ом і водою,г	Об’є м води см^3	Маса сухого матеріал У>^Г^тагя	Об’єм агломерат у, см^3, V агл	Насин а щільн ість, г/см^3, Рнас

Таблиця 3.1 - Результати визначення насипної щільності агломерата

3.2 Визначення уявної щільності:

Уявною щільністю або об’ємною масою називають відношення маси сухого зразку природного стану, тобто разом з порами і порожнечами, до того об’єму:

(3.8)

Де: - масса зразка

V _зразка - об’єм сухого зразка в природному стані, см³.

Більшість матеріалів мають пори. Чім їх більше в одиниці об’єму матеріалу, тим менше його об’ємна маса. Від величини об’ємної маси значною мірою залежать його фізико-механічні властивості, наприклад, міцність, теплопровідність. Від форми зразку залежить метод визначення об’ємної маси матеріалу.

1 — цилиндр с носиком, 2 — мерный стакан, 3 - исследуемый образец

Рисунок 3.1 - Объёмометр

При визначенні уявної щільності зразку неправильної форми для виміру його об’єму застосовують метод, заснований на витісненні зразком з судини - об’ємометру рідини, в яку його занурюють. Об’ємометр є скляним циліндром із заломленим донизу носиком.

Визначення уявної щільності ведуть в наступному порядку:

- вибирають зразок агломерату розміром 50-70 мм;

- зважують зразок т _агл;

зразок обв'язують ниткою і зважують разом з нею m '_агл;

зразок на декілька секунд занурюють в розплавлений парафін. В'язкий парафін не входить всередину агломерату, і після застигання дає щільну непроникну "сорочку" на його поверхні. Пори в агломераті залишаються заповнені повітрям;

- зважують зразок з парафіном: m '_агл + m _пар;

- об’ємометр необхідно заповнити водою трохи вище за трубку, надлишок води злити через носик в склянку;

- погрузить зразок в об'ємометр, витіснена вода стече в мірний

циліндр;

- розрахувати об'єм, займаний парафіновим покриттям по формулі

(3.9)

де: m_{пар+агл} - маса зразка, який покрит парафіном, г;

~ щільність парафіна, яка дорівнює 0,93 г/см³ т m₀ - маса висушеного зразка; розрахувати об’ємну масу зразка:

(3.10)

де: m₀ - маса сухого зразка, г;

V_пар - об’єм, який займає парафін, см³;

Vагл+пар “ об’єм зразка,покритого парафіном (дорівнює об’єму

витісненої рідини), см³;

Результати заносяться в табл.3.2

Таблиця 3.2 - Результати визначення уявної щільності

агломерату

Маса,г

Об'єм

Об’єм

Об’єм

Уявна

сухог зразка , mагл	агломерат а з ниткою, m’агл	зразка, покритого парафіно м, mпар+агл	парафіна V пар	зразка з парафіно м, см^3, Vзразка	зразка,см 3, Vагл	ЩІЛЬНІСТЬ г/см^3, уявн

3..З Визначення пористості агломерату

Знаючи значення істинної і уявної щільності, можна визначити значення П або відносний об’єм пор по формулі:

(3.11)

де: р_іст,р_уявн - відповідно істинна і уявна щільність, г/см³.

Загальна пористість агломерату зазвичай дорівнює 20-50% [1]

5.4Визначення насгшюїи.цільності (маси)

Проведення випробувань

Апаратура: мірні циліндри місткістю 1 л, 2л, 3 л, ваги з точністю зважування ± 5 г, металева планка.

З відібраного матеріалу готують пробу, представницьку по хімічному і зерновому складу. Маса проби має бути достатньою, щоб наповнити нею вимірювальну посудину з невеликим надлишком. Зважують мірний циліндр.

У циліндр засипають пробу випробовуваного матеріалу (агломерат, кокс). Матеріал зсипають з висоти не більше 50 мм від верхнього краю циліндра. Циліндр заповнюють з деяким надлишком, який потім видаляють, переміщаючи по верхньому краю циліндра металеву планку і вирівнюючи таким чином, верхню поверхню матеріалу, що знаходиться в посудині. Потім зважують мірний циліндр з матеріалом з точністю ±5 г.

Обчислення насипної щільності.

Насипну щільність р_нас обчислюють з точністю до 0,01 кг/дм³

по формулі:

(3.12)

де: m₀,m₁- маса мірного циліндра відповідно порожнього і

наповненого випробовуваним матеріалом, кг;

V_ц - об’єм мірного циліндра, дм³.

3.4 Визначення порозності

Знаючи значення щільності, що здається, і насипної щільності матеріалу, порізность можна обчислити за формулою (1.5).

Набутих значень фізичних параметрів досліджуваних матеріалів заносять в табл. 3.3

Таблиця 3.3 - Фізичні параметри досліджуваних матеріалів

Вид матеріалу	Істинна щільність, г/см^3	Уявна щільність, г/см^3	Пористість, %	Насипна щільність, кг/дм^3	Порозность, %

4 Зміст звіту

4.1 Найменування і мета роботи.

4.2 Теоретичні положення.

4.3 Опис і розрахунки визначення істинної щільності.

4.4 Опис і розрахунки визначення уявної щільності.

4.5 Опис і розрахунки визначення насипної щільності.

4.6 Таблиця результатів визначень.

4.7 Висновки по виконаній роботі.

5 Контрольні питання

Дата добавления: 2015-09-29