为了证实在混砌炉衬时,具有电化学腐蚀的性质;曾测定了由烧成砖与碳化后的焦油结合砖和熔融炉渣构成的电池的正、负极,以及电池的电动势。由于电池有内阻和为了避免浓差极化,因此电池电动势的测定必需采用对消法即电位计来进行。实验装置如下图所示。
电动势测定装置
1-炭粒电阻炉;2-接变压器;3-烧成镁钙砖和碳化后的焦油镁钙砂砖(或石墨)电极;
4-石墨坩埚;5-炉渣;6-刚玉片;7-轻质高铝砖筑炉盖;8-FJ10型分压箱;9-UJ9型电位计;
10-辅助干电池(2V);11-标准电池;12-镜式检流计;13-电解电容
FJ10型分压箱是增大UJ9型电位计的量程用的。为了保证测量时电位计等仪器的安全,在线路上接了电解电容器。导线用的是直径约0.8mm的铜丝,铜丝与电极的连接是采用的硅碳棒电炉上的电极卡头。
试验用的电极是由烧结镁钙砖,转炉炼钢使用后的焦油镁钙砂砖的残砖(已全部碳化)或电弧炉用的石墨电极切制而成的。切制好的电极其长度为260mm,断面为20mm×12mm。烧成镁钙砖与碳化后的焦油镁钙砂砖以及试验中所用炉渣的化学组成见下表。
烧成镁钙砖,碳化后的焦油镁钙砂砖和所用炉渣的化学组成(%)
材料 | 化学组成(质量分数) | |||||||||
MgO | CaO | SiO2 | Al2O3 | FeO | Fe2O3 | C | MnO | P2O5 | TFe | |
烧成镁钙砖 | 85.20 | 8.46 | 2.91 | 0.82 | 2.72 | |||||
碳化后的焦油镁钙砖 | 81.96 | 6.70 | 4.12 | 0.77 | 1.16 | 4.23 | ||||
30t氧气顶吹转炉 | 6.40 | 55.95 | 15.51 | 2.26 | 10.53 | 3.25 | 2.28 | 0.83 | ||
3号钢炉渣
| ||||||||||
平炉 45号钢渣 | 11.94 | 49.61 | 14.73 | 5.35 | 9.75 | 4.49 | 10.25 |
实验步骤如下:将炉渣装入石墨坩埚,放人炭粒电阻炉中升温熔化,熔化后用光学高温计测定炉渣温度;降低电压与电流控制炉温在1400~1550℃左右(用氧气顶吹转炉渣时,由于其熔点较高,实验温度为1550℃左右,用平炉45号钢渣时,由于熔点较低,实验温度为1400℃左右)。然后插入电极。烧成镁钙砖电极插入坩埚前,曾先放在炭粒电阻炉上进行长时间低温烘烤,再放入炉膛上部大约700~800℃的高温下进行约半小时的高温烘烤。焦油镁钙砂砖电极或石墨电极插入坩埚前则只放在炉上进行过长时间低温烘烤。经过这样烘烤过的电极在高温电动势测定过程中,没有发生过炸裂的情况。
耐火材料厂家贴士:为了保证电极不与石墨坩埚接触,电极应采用绝缘吊挂的方法。
电极插入到熔渣后,用万用电表确定电极的正、负极。然后按正、负极与电位计相连,并开始测定电位值。约20~25min,电极温度和炉温即达稳定,电位值在较长时间内保持不变,此时测得的电位值即为该高温原电池在该温度下的电动势值。在测量时,此高温电池的电动势甚为稳定易于读数。