XXXX冶金工程专业实验指导书vml.docx
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1、目 录1 高温温综合实实验51.1实实验目的的51.2实实验设备备51.3实实验内容容及步骤骤51.3.1了解解电阻丝丝炉的结结构51.3.2电阻阻丝炉的的设计771.3.3电阻阻炉的制制作1001.3.4温度度的测量量121.3.5铜液液定氧1141.4实实验报告告161.5 作业1662物相综综合研究究172.1实实验的目目172.2实实验设备备及原理理172.2.1金相相显微镜镜结构和和物相分分析原理理172.2.2岩相相显微镜镜构造及及物相分分析原理理192.2.3扫描描电子显显微镜2212.2.4 XX射线衍衍射物相相分析2212.3实实验内容容及步骤骤232.3.1钢中中非金属属夹
2、杂物物的金相相鉴定2232.3.2炉渣渣和烧结结矿的矿矿相分析析242.3.3利用用扫描电电镜和能能谱仪对对钢中夹夹杂物和和矿相进进行分析析及测定定262.4实实验报告告要求2262.5思思考题及及作业2273 铁矿矿石冶金金性能综综合实验验293.1实实验目的的293.2实实验内容容293.3实实验设备备及操作作293.3.1铁矿矿石9000间接还还原性能能RI检测测实验2293.3.2 铁铁矿石5500低温还还原粉化化性能RRDI检检测实验验313.3.3球团团矿9000还原膨膨胀RSSI性能能检测实实验3223.3.4块矿矿热裂性性能检测测实验3323.3.5铁矿矿石荷重重还原软软化温度
3、度测定实实验3333.3.6焦炭炭反应性性及反应应后强度度343.4附附:气体体的制备备与净化化353.5 铁矿石石冶金性性能实验验报告要要求3664 熔点点粘度测测定实验验374.1 实验目目的3774.2 实验内内容3774.2.1炉渣渣熔化温温度的测测定3774.2.2 熔熔体粘度度测定3394.3设设备与操操作4114.4实实验报告告要求4434.5思思考题4435 冶金金过程水水模拟4445.1实实验目的的445.2实实验基本本原理4445.2.1相似似准数分分析4555.2.2实验验参数确确定4665.3实实验装置置465.4实实验方法法475.5流流场显示示技术4475.6实实验
4、优化化准则及及实验方方案4775.6.1实验验优化准准则4775.6.2实验验方案4495.7实实验步骤骤505.7.1测量量仪器准准备5005.7.2实验验设备准准备和数数据采集集505.7.3数据据处理5515.8实实验报告告要求5516 冶金金过程数数值模拟拟526.1实实验目的的526.2实实验原理理及设备备526.3实实验内容容及步骤骤536.4实实验报告告557 粉体体综合性性能实验验567.1实实验目的的567.2 实验内内容5667.2.1煤的的可磨性性指数测测定方法法(哈德德格罗夫夫法)5567.2.2煤粉粉的爆炸炸性测定定577.2.3煤炭炭着火点点的测定定587.2.4粉
5、体体的粒度度分析5597.2.5 粉体流流动性指指数及喷喷流性指指数测定定607.3 实验报报告6777.4 思考题题678 电化化学综合合实验6688.1实实验目的的688.2实实验原理理和设备备688.3实实验步骤骤698.4实实验报告告708.5思思考题7709 差热热分析7719.1实实验目的的719.2实实验原理理和设备备719.2.1 实实验原理理719.2.2 实实验设备备739.3 实验内内容7339.4实实验步骤骤749.5实实验报告告749.6 思考题题7410高炉炉气体力力学电模模拟试验验7510.11实验目目的75510.22实验原原理及设设备75510.33实验步步骤
6、77710.44实验报报告要求求7911 有有色金属属电解综综合实验验8011.11实验目目的80011.22实验内内容80011.22.1 铝电解解实验88011.22.2 锌的电电极电位位测定88211.22.3硫硫酸锌溶溶液电沉沉积83311.33实验报报告要求求8612 XX射线衍衍射分析析实验88712.11 实验验目的88712.22 实验验原理及及设备88712.33 实验验步骤88712.44实验报报告88812.55思考题题8913炼钢钢工艺实实验90013.11实验目目的90013.22实验原原理90013.33实验装装置和实实验步骤骤9113.44实验报报告要求求9213
7、.55实验中中要注意意的问题题9213.66思考题题9314 扫扫描电镜镜物相分分析94414.11实验目目的94414.22扫描电电镜的构构造和工工作原理理9414.33实验内内容94414.44实验步步骤94414.55实验报报告要求求941 高温温综合实实验【实验性性质】 综合性性实验 ;学时时:4 1.1实实验目的的在冶金和和冶金物物理化学学实验研研究中,许许多工作作多是在在高温条条件下进进行的,掌掌握获得得高温的的基本知知识及其其测量方方法是十十分重要要的。另另外,实实验中有有时也需需要自己己制作高高温设备备,因此此,要求求我们要要有一定定的动手手能力。本本实验综综合了冶冶金、有有色
8、等学学科的知知识,实实验目的的如下:(1) 了解高温温炉的结结构、电电热体、加加热原理理;(2) 了解热电电偶的测测温原理理、测温温方法、高高温炉恒恒温带的的测量;(3) 了解气体体净化方方法和原原理、高高温炉内内气氛控控制的方方法;(4) 了解固体体电解质质定氧电电池的工工作原理理;(5) 定氧探头头的制作作、铜液液定氧的的方法、定定氧数据据的处理理计算;(6) 提高学生生的动手手能力、综综合运用用知识的的能力。1.2实实验设备备一般称获获得高温温的设备备叫高温温炉,现现在试验验使用高高温炉的的能源几几乎多是是电能。所所以又称称电炉,根根据加热热方式的的不同,又又分为电电阻炉、电电弧炉、电电
9、子束炉炉等等。其其中用得得比较多多的是电电阻炉。在在电阻炉炉中又分分为管式式炉、坩坩埚炉、马马拂炉等等。而我我们多用用管式炉炉,它应应满足我我们的要要求,足足够高的的温度,合合适的温温度分布布,炉温温容易控控制和测测量,炉炉体结构构简单容容易制作作,炉膛膛容易密密封和控控制气氛氛的调整整。有了了高温炉炉,可以以做定氧氧实验,测测量铜液液中氧的的含量,分分析铜样样品质。在在本实验验中要用用到如下下设备:(1) SIC电电热体高高温炉;(2) PtRhh10-Pt单单铂铑热热电偶,热热电偶保保护管,数数字毫伏伏表;(3) 氩气脱水水、脱除除CO22用干燥燥瓶,氩氩气脱氧氧用管式式炉:(4) 固体电
10、解解质锆管管、Moo/MooO粉、MMo丝导导线高温温水泥、烘烘箱、坩坩埚、氧氧电势毫毫伏记录录仪;1.3实实验内容容及步骤骤1.3.1了解解电阻丝丝炉的结结构 管管式炉分分立式和和卧式,但但结构基基本一致致。如图图1-11所示图1-11 管式式炉炉体体结构它主要由由电热体体和绝热热材料两两部分组组成,电电热体是是用来将将电能转转换成热热能,绝绝热材料料起保温温作用。使使炉膛达达到要求求的温度度并有合合适的温温度分布布,此外外,炉体体还包括括炉管、炉炉架、炉炉壳、接接线柱等等。炉管管用于放放置试料料,炉壳壳内容纳纳绝缘材材料,炉炉架支撑撑炉体,接接线柱用用接通电电源和电电热体连连接。电阻炉是是
11、一个将将电能转转换成热热能的装装置,当当电流II流过电电阻R的的导体时时,经过过时间tt便可产产生热量量Q:Q=0.24II2Rt (caal) (1-1)可见通过过控制II、R、tt、即可可达到控控制发热热体的目目的。为为此就要要合理地地选用电电热体,另另一方面面,即使使电热体体能发出出足够的的热量,电电炉能否否达到足足够高温温,这很很大程度度上取决决于电炉炉的散热热情况。实实际上,电电炉的温温度取决决于炉子子的供热热和散热热。因此此炉子的的保温能能力非常常重要,采采用保温温材料,减减少热量量损失是是必要的的措施。电热体一一般分为为金属和和非金属属两大类类。在金金属电热热体中常常用的有有铁铬
12、铝铝合金和和镍铬合合金、铂铂-铑、钼钼、钨、钽钽电热体体。非金金属的有有石墨电电热体和和碳化硅硅电热体体。(1)铁铁铬铝合合金电热热体目前国产产的有三三种牌号号:Crr25AAl5、CCr177Al55、Crr13AAl4,其合金金性能见见表1-1,他他们适用用于10000-13000的温度度范围内内,。他他们抗氧氧化、易易加工、电电阻大,电电阻温度度系数小小,价格格低廉。在在高温下下能生成成Cr22O3的的致密的的氧化膜膜,阻止止空气对对合金的的进一步步氧化,但但不宜再再还原气气氛中使使用,还还应尽量量避免与与碳、酸酸性介质质、水玻玻璃、石石棉及有有色金属属等接触触,以免免破坏保保护膜。这这
13、种电热热体的主主要缺点点是高温温强度低低,经高高温后丝丝由于晶晶粒长大大而变脆脆。(2)镍镍铬合金金电热体体这类合金金电热体体适用于于10000以下的的温度,其其型号为为Cr220Nii80 、Crr15NNi600,其性性能见表表1-11。此种种材料易易加工、有有较高的的电阻率率和抗氧氧化性,在在高温下下能生成成Cr22O3或或NiCCr4氧氧化膜,但但不宜再再还原气气氛中使使用。NNi-CCr合金金经高温温使用后后,只要要没有过过烧仍然然很柔软软。表1-11:Nii-Crr,Fee-Crr-All合金性性能合金种类类成份wtt CCr成份wtt AAl成份wtt NNi成份wtt FFe比
14、重20电电阻系数数/m熔点电阻温度度系数11/导热系数数KJ/m.hh热膨胀系系数1/最高使用用温度常温加工工性能Cr255Al5523-2274.5-6.55余量7.11.45515000(3-44)*110-5560.22515*110-6612000裂纹Cr177Al5516-1194-6余量7.21.3150006*100-560.22515.66*100-610000裂纹Cr133Al4413-1153.5-5.55余量7.41.2661450015*110-5560.22516.55*100-6850裂纹Cr200Ni88020-22375-778余量8.41.111140008.
15、5*10-560.22514*110-6611000良好Cr155Ni66015-11855-661余量8.1551.11390014*110-5545.11913*110-6610000良好(3)耐耐火材料料和保温温材料为了获得得稳定的的高温必必须具备备两个条条件,一一是要有有电热体体即热源源,二是是包围电电热体以以防热量量向外散散失的绝绝缘体。耐火材料料:在高高温炉中中,炉膛膛适用耐耐火材料料作的,对对耐火材材料的要要求是;耐火度度高、结结构致密密、高温温条件下下强度好好、无明明显挥发发、不与与炉内工工作气体体发生反反应。表表1-22列出了了实验室室常用的的耐火材材料主要要物理性性能。刚刚
16、玉管和和碳化硅硅管是我我们常用用的。保温材料料:为了了减少热热损失和和增加炉炉温的稳稳定性,常常常在炉炉壳内填填入保温温材料,他他们必须须是具有有导温系系数小、气气孔率大大、具有有一定的的耐火度度。按温温度使用用可分为为高温大大于12200,9000-10000,低于9900三大类类,有关关材料见见表1-3。高温保温温材料常常用的有有轻质粘粘土砖(111500-14400),轻轻质硅砖砖不大于于(15500),轻轻质高铝铝转不大大于(113500)。中中温的保保温材料料常用的的有轻质质珍珠岩岩和蛭石石。低温温保温材材料有石石棉、矿矿渣棉等等,石棉棉是很普普通的隔隔热材料料,其化化学成分分为含水
17、水硅酸镁镁,矿渣渣棉是将将冶金熔熔渣用高高压蒸汽汽吹成纤纤维状在在空气中中迅速冷冷却而得得到的人人造矿物物纤维,现现在最好好的保温温材料是是一种高高铝纤维维棉,它它质轻柔柔软似棉棉花,保保温箱能能很好。表1-22:实验验室常用用耐火材材料材料名称称耐火度荷重软化化点(22Kg/cm 2)使用温度度体积密度度(g/cm33)主要用途途石墨制品品30000200001.6高温电阻阻炉耐温温部件硅砖16900-1771016200-1665010000-166301-9电阻炉炉炉膛内层层耐火黏土土砖16100-1773012500-14400140001.8-2.22电阻炉炉炉底用砖砖高铝砖1750
18、0-1779014000-1555016500-166702-3.2电阻炉炉炉膛内层层刚玉制品品2000012400-1885016000-166702.966-3.10高温电阻阻炉耐火火部件镁砖2000014700-1552016500-166702.5-2.99电阻炉炉炉膛内层层轻质粘土土砖16700-177101200012000-144000.4-1.33电阻炉炉炉膛内层层硅藻土砖砖12800900-95000.455-0.65表1-33实验室室常用保保温材料料性能材料名称称容量(KKg/mm3)最高使用用温度主要用途途硅藻土砖砖、管、板板50050900电阻炉保保护层膨胀蛭石石100
19、-300010000电阻炉保保温层填填料石棉板115006000电阻炉炉炉底、炉炉壳、顶顶等,密密封材料料矿渣棉150-1800400-5000电阻炉保保温层填填料矿渣棉砖砖、管、板板350-4500400-5000电阻炉保保温层材材料磷酸盐珍珍珠岩制制品220010000电阻炉保保温层材材料玻璃纤维维300750低温电阻阻炉保温温层填料料1.3.2电阻阻丝炉的的设计在实验室室中,根根据各种种需要设设计制作作的电炉炉多为小小型管式式炉,功功率一般般在100KW左左右。这这里所讲讲的设计计主要包包括功率率的确定定,电热热体的选选择,耐耐火材料料和保温温材料的的选择。(1)电电阻炉功功率的确确定
20、电炉功功率是从从能量角角度衡量量电炉大大小的指指标。实实际上,由由于电路路散热条条件的复复杂性,要要想从理理论上确确定炉子子的功率率消耗和和炉子在在一定功功率输入入下所能能达到的的温度是是非常困困难的。故故一般都都靠一些些经验或或、半经经验的方方法辅助助能量平平衡的基基本概念念来确定定。对于一个个圆形炉炉膛来说说,首先先求出欲欲加热炉炉管部分分内表面面积。假假设炉子子为中等等保温程程度,则则可由表表1-44的经验验数据查查出每1100ccm2加加热内表表面积所所需的功功率瓦数数,然后后乘以被被加热炉炉膛内表表面积,即即可得到到需要的的功率。表1-44:不同同温度下下每1000cmm2炉管管表面
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