[发明专利]一种基于热丝法的熔渣表面张力快速测试方法

说明书

本发明公开了基于热丝法的熔渣表面张力快速测试方法，在热丝法装置内升温，将粒度大于200目的渣样与高温热电偶丝接触并使其熔化；调整渣样熔滴大小，使其观察面与水平面平行；拍摄渣样熔滴与热电偶丝的接触图片；处理渣样熔滴与热电偶丝的接触图片，得到接触角θ；用下式计算渣样熔滴表面张力：γ_s=γ_sl+γ_l cosθ，其中γ_s表示热电偶丝表面自由能，γ_sl表示热电偶丝与熔渣界面张力，γ_l表示熔渣表面张力，θ表示接触角。能快速得到熔渣表面张力；本发明的方法计算得到的表面张力数据，与公认表面张力实验测试数据值吻合度很高，具有很高的精度；本发明升温时间仅需要1分钟左右，升温速度快。

技术领域

本发明属于熔渣表面张力测试技术领域，尤其涉及一种基于热丝法装置的熔渣表面张力快速测试方法。

背景技术

热丝法（Single Hot Thermocouple Technique，SHTT）是通过热电偶既测温、又加热的一种技术。将热丝法技术与成像技术、控制技术相结合，就可以得到热丝法装置，典型结构如图1所示。由于热丝法装置具有试样量小、加热升温速度快（30K/s）、升温温度高（1873K）、降温速度快（150K/s）和操作简单等特点，广泛应用于玻璃、陶瓷和工业渣领域的升温熔化、连续冷却过程结晶以及恒温结晶等方面的研究。

表面张力作为熔渣的重要参数，对玻璃、陶瓷、冶金和煤气化等行业工艺的顺行有着重要影响。常用高温熔渣表面张力测试方法有：最大气泡法、拉环法、座滴法等，其中应用范围广、准确度高和重现性好的是座滴法。座滴法测试熔渣表面张力步骤为：首先，需要将渣样熔化，通过导管将熔化后渣样滴在高温炉中的垫片上；然后，由摄像机拍摄熔滴形状；最后，将形貌参数代入Laplace'-s方程得出表面张力。但该方法熔化渣样的炉体升温时间长（约3小时）。因此，为了克服现有方法存在的不足，利用热丝法升温速度快和毛细作用使熔渣与热丝（铂-铑合金）形成润湿熔滴的特点，本发明公开了一种基于热丝法的熔渣表面张力快速测试方法。

发明内容

本发明为解决传统表面张力测试存在的高温炉升温时间长问题，提供了一种基于热丝法的熔渣表面张力快速测试方法。

为解决上述传统熔渣表面张力测试问题，本发明提供了一种基于热丝法的熔渣表面张力快速测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：制定热丝法装置的加热及控温工艺，按照工艺要求设置热丝法装置控温曲线；

S2：按照控温曲线将热电偶温度升至所需温度范围；

S3：将粒度大于200目的渣样与高温热电偶丝接触并使其熔化；

S4：调整渣样熔滴大小，使其观察面与水平面平行；

S5：待渣样熔滴稳定后，拍摄渣样熔滴与热电偶丝的接触图片；

S6：分析渣样熔滴与热丝的接触状态，处理渣样熔滴与热电偶丝的接触图片，得到接触角θ；

S7：通过Young’-s方程，计算渣样熔滴表面张力。

所述的控温过程使用控温装置对热电偶丝进行控温。

所述温度设置应保证渣样熔化均匀。

所述的渣样应过200目筛。

所述的接触过程需使用耐高温容器盛放渣样。

所述的调整过程使用耐高温微针调节熔滴大小及熔滴及熔滴与热丝的接触状态。

所述的拍摄过程应保证熔滴大小及位置合适，拍摄装置正对前述步骤调整后的熔滴。

所述的处理渣样熔滴与热电偶丝的接触图片，是将图片中的熔滴轮廓拟合成圆形，再计算该圆形与热电偶丝交点处的接触角。