ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Р.

УДК 621.3.036.6

 

 

Методичні вказівки до виконання лабораторного практикуму з дисципліни «Електротермія неорганічних матеріалів». Гріншпунт О.Г., Цибуля Є.І. – Дніпропетровськ, 2008. – 14 с.

 

 

Викладені методи експериментального визначення якості електродних мас для само обпалювальних електродів рудо відновлювальних електропечей

 

Укладач: О.Г. Гріншпунт, Є.І. Цибуля

 

Відповідальний за випуск М.І. Гасик, академік НАН України, докт. техн. наук, професор

 

Рецензент О.В. Рабинович, докт. техн. наук, професор

 

 

ОРГАНІЗАЦІЯ ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

Методичні вказівки по проведенню лабораторних робіт

Лабораторні роботи плануються|планерують| розкладом, тривалість кож­ної| роботи - 2 або 4 години.

Звільнення|визволення| студентів від лабораторної роботи не допускається. Пропущена робота відпрацьовується|відробляє| студентом після|потім| отримання|здобуття| ним допуску|допущення| від завідуючого| кафедрою або декана поза|зовні| розкладом в терміни, вказані викладачем|.

Навчально-методична|учбово-методична| література по виконанню лабораторних робіт повинна бути видана студентові завчасно, з|із| тим щоб|аби| від встиг|устигав| підготу­ватися| до заняття.

Цілі і завдання|задачі| лабораторної роботи, знання, уміння і навики|навички|, тривалість| окремих робіт і інші показники, що характеризують даний вид практикуму приводиться|призводить| в інструкціях.

 

Методичні вказівки по виконанню лабораторного практикуму для студентів

Цикл лабораторних робіт починається|розпочинає| інструктажем по техніці безпеки|, що фіксується в журналі|часописі| по техніці безпеки. При необхідності приватний| інструктаж проводиться додатково перед початком кожної лабора­торної| роботи.

Кожне заняття починається з контролю присутності студентів і їх підго­товленість| до роботи (усний опит|опитування|). Студент, що з'ясував мету|ціль| роботи і поря­док| її виконання, але|та| що не знає теоретичного обґрунтування роботи, до заняття| не допускається. Заняття проводяться з|із| підгрупами по 10-15 студентів. До початку роботи студенти повинні пропрацювати ці методичні вказівки| і інструкцію по даній лабораторній роботі.

Проведення будь-яких лабораторних робіт здійснюється тільки|лише| під керівництвом| викладача або спеціально виділених осіб|облич| з числа учбово-допоміжного персоналу.

Виконуючи лабораторний практикум студент повинен дотримувати наступні|слідуючі| правила:

1. Прочитавши опис досліду|досліду|, підготувати все, що потрібний для його прове­дення|, і лише після|потім| цього приступати до роботи.

2. Дотримувати всі необхідні заходи обережності, вказані в ін­струкції| по техніці безпеки і протипожежній техніці.

3. Уважно спостерігати за проведенням досліду|досліду|, відзначати в зошиті всі його особливості.

4. Без дозволу викладача не включати в електромережу прилади і ус­тановки|, не відкривати|відчиняти| і закривати|зачиняти| крани і вентилі, у жодному випадку|ні в якому разі| не проводити ніяких|жодних| робіт, не передбачених в керівництві.

5. Після закінчення кожного заняття привести в порядок|лад| робоче місце|місце-милю| і здати| його відповідальному черговому по лабораторії. Результати вимірювань| і розрахунків студент заносить в лабораторний журнал|часопис| (звіт по ро­боті|) і пред'являє викладачеві для перегляду|проглядати|.

 

ІНСТРУКЦІЯ ПО ТЕХНІЦІ БЕЗПЕКИ В УЧБОВІЙ ЛАБОРАТОРІЇ КАФЕДРИ ЕЛЕКТРОМЕТАЛУРГІЇ

 

Загальні|спільні| положення|становища|

Перед початком лабораторної роботи зі|із| всіма студентами проводиться ін­структаж| по техніці безпеки. Інструктаж проводять викладачі, а також завідувач|завідуючий| учбовою лабораторією.

Проходження інструктажу по техніці безпеки оформляється в спеці­альному| журналі|часописі| лабораторії.

При проведенні лабораторних робіт академгрупа| ділиться на підгрупи, чисельність яких визначається умовами виконуваної роботи, але|та| не мо­же| перевищувати 15 чоловік.

Знаходячись|перебувати| в лабораторії, необхідно дотримувати наступні|слідуючі| правила:

а) строго|суворий| підтримувати встановлену|установлену| в лабораторії учбову дисциплі­ну|;

б) дотримувати чистоту робочого місця|місце-милі|;

в) не торкатися|доторкатися| до різних електричних приладів і устаткування,
що розташовано| в лабораторії;

г) на заходити в захищені|обгороджувати| ділянки лабораторії;

д) не вживати|використовувати| наявний в лабораторії різний інструмент і прилади|, не передбачені для даної роботи;

е) не проводити|виробляти| одному роботу, що вимагає участі в ній декількох
чоловік|;

ж) не включати і не вимикати|виключати| рубильник без дозволу керівника зайняття|;

з) точно знати ділянку свого робочого місця|місце-милі| і не ходити по лабораторії.
Студенти, виконуючі лабораторні роботи, зобов'язані знати і строго|суворий| виконувати правила техніки безпеки.

ЗВІТНІСТЬ І ЗДАЧА ЗАЛІКІВ

Звіт в стислій і чіткій формі повинен містити|утримувати| наступні|слідуючі| відомості:

1. Номер і назва роботи.

2. Мета|ціль| роботи.

3. Характеристику приладів і приладдя.

4. Схеми дослідних установок, приладів.

5. Коротку теорію методу і розрахункові формули.

6. Таблиці і графіки з|із| результатами вимірювань|вимірів| і обчислень|підрахунків|.

7. Короткі виводи|висновки| по виконаній роботі.

Звіт повинен оформлятися відповідно до вимог ЕСКД і норма­тивних| документів.

Студент повинен оформляти звіт на самому занятті.

Після|потім| виконання роботи, пред'явлення викладачеві звіту, захисту отриманих результатів і самостійно сформульованих виводів|висновків| студент отримує|одержує| залік по даній роботі, а після|потім| отримання|здобуття| заліків по всіх лаборатор­них| і практичних роботах - залік по всьому циклу робіт.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Визначення якісних показників електродних мас для самообпалювальних електродів|

1. Визначення змісту|вмісту| золи

1.1 Устаткування|обладнання|, матеріали.

Піч муфельна з|із| електричним нагрівом і стійкою температурою на­гріву| до 900°С|. Піч обладнана термоелектричним термометром з|із| хромель-алюмелевими| термопарами, які встановлені|установлені| в спеціальний отвір в задній стінці муфеля.

Ваги аналітичні. Нові фарфорові човники заздалегідь нумеруються, прожарюються до постійної ваги. Зберігати човники в ексикаторі з осушувальними речовинами. Перед узяттям навішувань вагу човників перевіряють. Ексикатор з сірчаною кислотою (щільність 1,83 г/см³) або гранульованим хлористим кальцієм

Щипці тиглів.

Ложечка або шпатель для перемішування проби і узяття|взяття| навішувань.

1.2 Підготовка до аналізу.

Пробу маси перемішують шпателем або ложечкою і набирають навішування 1 г. Навішування кладуть на дно ложечки рівним шаром.

1.3 Проведення аналізу.

Ложечку з|із| навішуванням встановити на відкриті|відчиняти| дверці муфельної печі, на­грітої| до 850±50°С|, потім поступово просувати в зону найбільшого напруження|розжарення| муфельної печі, при цьому не допускати займання маси. Після|потім| припинення| виділення летючих|летких| речовин (через 20-25 хвилин|мінути|) дверці муфельної печі закрити.|зачиняти| Прожарювати протягом 1-2 годин в закритій|зачиняти| муфельній печі утворившийся| зольний залишок|остачу|. Човник із|із| зольним залишком|остачею| вийняти з|із| муфельної печі, охолодити спочатку на повітрі протягом 5 хвилин|мінут|, а потім в ексикаторі до кімнатної температури і зважити|важити|.

Провести|виробляти| контрольне прожарення човників із|із| зольним залишком|остачею| протягом| 30 хвилин|мінути| і визначити зміну ваги.

Якщо зміну ваги не складе більше 0,001 г, то випробування закінчити і для розрахунку прийняти останню вагу.

Всі зважування проводяться|виробляють| з точністю до|із точністю до| 0,0002 р.

1.4 Обробка результатів.

Зміст|вміст| золи (А) обчислюють|обчисляють| в % по формулі:

де q₁ - маса зольного залишку, г;

q₂ - навішування маси, г.

Зміст|вміст| золи визначають паралельно в двох навішуваннях.

Розбіжність|розходження| між результатами двох паралельних визначень не повинна перевищувати 0,25%.

2. Визначення виходу летючих|летких| речовин.

2.1 Устаткування|обладнання|, матеріали.

Устаткування|обладнання| і матеріали - у відповідності с п. 1.1. Замість прямокутних| човників застосовують тиглі низькі.

Муфельна пекти повинна мати отвір в передній стінці для виходу ле­тючих| речовин.

2.2 Підготовка до аналізу.

Пробу маси перемішати|перемішувати| і шпателем або ложечкою набрати навішування 20 г| з точністю до|із точністю до| 0,0002 р. Легким постукуванням розрівняти| масу в тиглі.

У отвір із задньої стінки муфельної печі встановити термопару так, щоб гарячий спай її знаходився|перебував| в зоні стійкої температури на відстані 10-20 мм від череня муфельної печі.

2.3 Проведення аналізу.

Тиглі з|із| навішуваннями маси помістити в муфельну пекти в зону стійкої температури 800±50°С|. Одночасно встановити поряд|поруч| два тиглі.

Витримати тиглі в муфельній печі протягом 10 хвилин|мінут|, включаючи і час вирівнювання температури, яке не повинне перевищувати 4 хвилини|мінути|. По закінченню| 10 хвилин|мінути| тиглі вийняти з|із| муфеля, охолодити на повітрі протягом 5 хвилин|, а потім в ексикаторі - до кімнатної температури і зважити|важити| з точністю до|із точністю до| 0,0002 р.

Якщо час вирівнювання температури до 800+50°С| перевищує 4 хвилини|мінути|, то пробу вважати|лічити| зіпсованою і випробування повторити.

2.4 Обробка результатів.

Вихід летючих|летких| речовин в пробі маси в % обчислити за формулою:

де q - навішування маси, г;

q₁ - залишок маси в тиглі, р.

Розбіжність|розходження| між результатами двох паралельних визначень виходу летючих|летких| речовин не повинна перевищувати 0,2%.

Якщо розбіжність|розходження| в результатах два паралельних визначення виходу летючих|летких| перевищить межу, то провести|виробляти| третє визначення і за результат прийняти середньоквадратичне| двох найбільш близьких результатів визначень (в межах допустимих розбіжностей|розходжень|).

3. Визначення коефіцієнта текучості маси.

3.1 Устаткування|обладнання| і матеріали.

Сушильна|сушарна| шафа забезпечує стійку температуру 250±50°С|.

Контактний термометр або термометр опору з|із| шкалою до 250°С|, або термометр з|із| довжиною занурюваної частини|частки| 200 мм.

Ємкість типу усіченого конуса об'ємом 150 см³, розмірами: діаметр нижньої (малого) підстави 50±0,5 мм, верхнього - 100 мм, висота 50 мм. Підставка для ємності з відстанню між опорами 150 мм і заввишки 35 мм.

Сталева гладка пластина розміром 400х400х3-5мм|.

Штангенциркуль.

Ваги, з|із| точністю зважування до 0,1, межа зважування до 1 кг

Масло|мастило|

3.2 Підготовка проби

Пробу маси (фракцію 40-20 мм) перемішати|перемішувати| і узяти два навішування по 150+2 р.

3.3 Проведення випробування

Змастити|змазати| сталеву пластину маслом|мастилом| і встановити на неї дві конічні ємкості|місткості| на підставках. Відстань між центрами конічних ємкостей|місткостей| повинна бути не менше 150 мм.

Помістити в конічні ємності узяті навішування маси. Пластину встановити в сушильну шафу, заздалегідь нагріту до 250±5°С. Вимір температури в сушильній шафі проводити між встановленими ємкостями на відстані 1-2 см від поверхні пластини. Витримати ємності з масою в сушильній шафі при температурі 250+5°С протягом 30 хвилин. Витягувати пластину з сушильної шафи. Прибрати конічні ємкості, охолодити масу, що розтікається, під струменем води до кімнатної температури. Заміряти діаметр маси, що розтеклася, штангенциркулем або металевою лінійкою в 4-х напрямах під кутом 45° і підрахувати середньоарифметичне значення по формулі:

Коефіцієнт текучості (Т) визначити як відношення|ставлення| діаметру| маси, що розтеклась, до діаметру нижньої підставі|основи| киничної| ємкості|місткості|.

де - середній діаметр маси, що розтеклася, мм;

- діаметр нижньої підстави|основи| конічної ємкості|місткості|, мм. Розбіжність|розходження| між паралельними визначеннями не повинна перевищувати 15%.

 

4. Виготовлення зразків|взірців| для технологічного устаткування|обладнання|

4.1 Устаткування|обладнання|, матеріали:

- шафа сушильна|сушарна| типу|типа| СШОЛ-3,5 або пісочна лазня|баня| розміром робочого майданчика 350x50 мм;

- кожух сталевий, цілісний|цільний| циліндр товщиною стінки 3-4 мм;

- деко металеве 450x350x50 мм;

- совок металевий;

- ущільнювач - металевий товкач (біс. 6);

- пропиковочний| стрижень|стержень|, сталевий Ø 8-10 мм, завдовжки 300-400 мм;

- сталевий лист|аркуш| 200x200x15 мм;

- папір типу|типа| "пресошпан|" (лист|аркуш| 200x250) мм;

- клей силікатний;

- шахтна пекти опори, така, що забезпечує температуру робочого|робітника| простору| 1000°С| (розміри робочого простору|простір-час| Ø 350 мм, Н = 500 мм;

- силовий трансформатор;

- лабораторний прес посилення 5-10 т;

- щит управління;

- пристосування для випресовки обпаленої заготівки|заготовки| з|із| кожуха;

- пристрій|устрій| для різання заготівки|заготовки| на зразки|взірці|;

- штангенциркуль;

- стакан|склянка| для випалення|випалу| зразків|взірців|.

Кам'яновугільний кокс фракції 3-5 мм для пересипки кожухів (пересипка).

4.2 Підготовка до виготовлення зразків|взірців|

Кожух в кількості|у кількості| 5 штук на одне технологічне випробування обкле­їти| з внутрішньої сторони папером "пресшпан". Розігріту до температури 130°С| масу без попереднього дроблення або відразу ж після|потім| її відбору із|із| змішувачів|змішувач-відстійників| машини перемішати|перемішувати| і порціями 200-250 г металевим совком помістити в кожух. Проткнути 5-7 разів пропиковочним| стрижнем|стержнем| і утрамбувати товкачем (5-7 ударів). Операцію набивання повторити до заповнення 200 мм висо­ти| кожуха. Набиті масою кожуха помістити в стакан|склянку|, на дні якого заздалегідь| насипати шар пересипки товщиною 50-70 мм. Простір|простір-час| між кожухами і стаканом|склянкою| засипати пересипкою на висоту 70-100 мм від низу кожу­ха|. На відстані 70-80 мм від низу кожуха, в центрі стакана|склянки| укріпити|зміцнити| хромель-алюмелеву| термопару в чохлі. У кожухи на масу встановлюється вантаж|тягар| - ме­талеві| стрижні|стержні| 0 50-55 мм вагою 4 кг Засипати простір|простір-час| пересипкою, що залишився. Стакан|склянка| з|із| кожухами помістити в пекти. Включити пекти. Графік під'їм температури в центрі: за перші дві години до 100°С|, далі до 900°С| -100°С/час.

При 900°С| - 3 години ізотермічної витримки|витягу|. Відключити|відключати| пекти. Охолодження заготовок провести разом з піччю.

4.3 Виготовлення зразків.

Вивантажити кожуха з|із| обпаленою масою із|із| стакана|склянки|. За допомогою пристосування| на пресі випресувати| заготівки|заготовки| з|із| кожухів. На пристрій|устрій| для різання обпалених заготовок виготовити зразки|взірці|: 0 = 60 мм; Н = 60 мм (2 зразки|взірці| з|із| одного повітря).

 

 

5. Визначення питомого електроопоу

5.1 Визначення питомого електроопору проводять|виробляють| на зразку|взірці| обпаленої електродної маси 0 = 60 мм; Н = 60 мм, приготованого по п.4.

5.2 Устаткування|обладнання|

Мілівольтметр, межа вимірювання|виміру| 0-3 В.

Амперметр, межі вимірювання|виміру| 0-10 А.

Випрямний пристрій|устрій| або стабілізоване джерело постійного| струму|току|, розраховані на проходження струму|току| силою|силоміць| до 10 А;

Лабораторний автотрансформатор, тип РНО-250 або іншого типу|типа|.

Реостат лабораторний типу|типа| РПР-10.

Зонд потенціометра. Гвинтовий для Важеля прес.

5.3 Підготовка до випробування

а) провести|виробляти| підключення приладів згідно|згідно з| схемі. Встановити на прес набір вантажів|тягарів| в кількості|у кількості| 5 штук діаметром 125 мм і заввишки 20 мм (вага каж­ного| вантажу|тягаря| рівна 1,85 кг).

б) встановити зразок|взірець| в прес|.

в) момент вантаження визначається за шкалою індикатора, встановленого|установленого| на пресі.

5.4 Проведення випробувань

Перед початком вимірювання|виміру| перевірити установку стрілок приладів на "О". Включити випрямляч і обертанням рукоятки автотрансформатора або пере­міщуванням| движка реостата встановити струм|тік| в 5 А. Потенциометрічним зондом зміряти|виміряти| падіння напруги|напруження| на зразку|взірці| в 5 крапках|точках| по периметру. Звіт паді­ння| проводиться|виробляє| по мілівольтметру.

5.5 Обробка результатів

Розрахунок питомого електроопору (р·10^-6 в Ом·м) проводиться по формулі:

де U - свідчення мілівольтметра, мВ;

S - площа поперечного перетину зразка, мм2;

I - сила струму, А;

l - відстань між контактами зонда потенціометра, мм.

Питомий електроопір підрахувати|підсумовувати| як середнє арифметичне значення з|із| п'яти визначень.

6. Визначення межі міцності на розрив методом діаметрального стиснення|стискування|

6.1 Визначення межі механічної міцності на розрив проводять|виробляють| на циліндрових зразках|взірцях| 0 = 60 мм; Н = 60 мм, виготовлених по п.4.

6.2 Випробувальна машина із|із| зусиллям до 5 т, з|із| ціною ділення|поділки| шкали 10 кг Штангенциркуль по ГОСТ 166-83

6.3 Підготовка до випробування.

Заміряти штангенциркулем з точністю до|із точністю до| 0,01 мм діаметр в трьох крапках|точках| (по торцях і по середині зразка|взірця|) і висоту зразка|взірця| в двох діаметрально протилежних| крапках|точках|. Розміри обчислити|обчисляти| середньоарифметичні.

6.4 Проведення випробувань.

Встановити зразок|взірець| бічною|боковою| поверхнею в центрі опори випробувальної машини. Опустити верхню натискну| плиту до зразка|взірця|. Встановити стрілку динамометра в нульове положення|становище|. Включити електродвигун і проводити вантаження із швидкістю переміщення рухомої|жвавої| плити 4 мм/мін. На шкалі фіксувати руйнуюче навантаження.

6.5 Обробка результатів.

Розрахунок межі міцності () у кгс/см2 проводиться по формулі:

де 0,637 - постійна величина, що враховує розподіл напруги|напруження| в циліндрі під час діаметрального стиснення|стискування|;

Р - руйнуюче зусилля, кг;

d - діаметр зразка|взірця| середній, см;

l - довжина зразка|взірця|, см;

5,3 - постійна величина, що враховує розбіжність|розходження| між стандартним методом розриву гантелей і методом діаметрального стиснення|стискування| для вуглеграфітових| матеріалів.

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Гасик М.И., Лякишев Н.П. Теория и технология электрометаллургии стали и ферросплавов. - М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999 - 764 с.

2. Геллер Ю.А., Рахшдадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лаборатор­ные работы и задачи. - М.: Металлургия, 1984.- 384 с.

3. Кашкуль В.В., Гриншпунт А.Г., Люборец И.И. Передовой опыт эксплуатации рудовосстановительных электропечей. - М.: Металлургия, 1988.- 88 с.

4. Гриншпунт А.Г. Свойства каменноугольных пеков и их применение как свя­зующих для электродных масс самообжигающихся электродов рудовосстано­вительных электропечей // Химия твердого топлива.- 1997.- №2 - С.70-76.

5. Гасик М.И. Самообжигающиеся электроды рудовосстановительных электро­печей. - М.: Металлургия, 1984, 268 с.