·924· 北京科技大学学报 第33卷 如图1所示：当液渣内有晶体析出时，激活能B 得出 随之发生变化，其变化量随着析晶率的增大而越明 RoU (4) 显；当以枪晶石为主要方式析出时B值升高，当以 RasF。-U 硅灰石以主要方式析出时B值降低；其变化程度与 根据电阻定律 保护渣成分有关.由上述可知，根据B值的变化规 律，电导法还具有对析出相的判别能力 R=KS=khd' 但是，这里需要指出，目前该方法仍处于探索阶 得出 段，由于不同电导探头的灵敏程度和精确度不同，使 得该方法对析出相的判断可能出现偏差.另外，由 K=hdRa 结合式(4)、式(5)两式得 于现存某些热力学数据的不完整和保护渣析出相的 多样性，使得该方法对析出相的判据还有待进一 1(U。-U) K=hdRoU (6 步完善，本文暂时只是提供一个思路 将式(6)代入式(1)并整理得 2实验内容 AhdRo B (7) 将待测保护渣脱碳处理后盛于钼坩锅内，并将 U 其放入通有氩气保护的Si一Mo电阻炉中缓慢加热 由式(7)可以看出，本文将lnx转化为l血(- 直到1400℃，恒温一段时间待保护渣完全熔化，期 1,使得测量方法更为简单，测量成本更低，只需作 间将两根MoSi,电极竖直的插入液态保护渣中并固 定好，插入过程不要触及坩埚侧壁与底部，之后按 图2连接好电路.待将设备及其控制程序调试好 n(受-与宁的关系，即可找到斜率一只的变化 后，以15℃·min的速度开始降温，并在此过程中 规律，再按第2节的分析过程找到保护渣的析晶温 通过数模转换设备，由外接计算机同步采集两根电 度，并对主要析出相进行简易判断. 导电极之间电压U与熔渣温度T的变化数值并 3结果与讨论 记录 3.1结晶温度的验证 两种保护渣的测量结果如图3所示.图3(a) 为两种保护渣降温过程中渣两侧电压与渣温度之间 的对应曲线.从图中可以看出，保护渣两端的电压 随着温度的降低呈升高趋势，最终接近电源电压，这 与理论相符，曲线中小波动是因为坩埚内液相保护 保护渣 渣由于温度不均匀造成的翻滚引起的，如有必要，可 用相关专业软件进行适当滤波处理（本实验未采 电阳炉 用).图3(b)为按照第3节的方法处理后的曲线 电脑 转换器 图.由图可知，由电导法测得的渣1和渣2的结晶 热电偶 温度分别为1050℃和1200℃.另外根据第1节的 图2实验装置示意图 判断方法可知，渣1与渣2的析出相均以枪晶石 Fig.2 Sketch map of experimental equipment (3Ca02Si02CaF2)为主. 实验装置的各个参数：直流电源U。=8V;保护 分别采用DTA法、黏度-温度曲线法对这两种 电阻R。=l02;电极直径为d,mm;插入深度为h 渣的结晶温度进行测量，结果如图4所示.这三种 (电极底部至保护渣液面的距离)，mm;两根电极水 方法测量结果比较见表2.由表2可知，黏度一温度 平间距为l,mm;电极电阻R电极≈02，保护渣电阻为 曲线法是非连续测量，其测量精度取决于测量点密 Rg'2. 度，而DTA法和电导法是连续测量，可在图中直接 在测量过程中，根据欧姆定律 读出测量结果.对于本实验的两种保护渣而言， U。U DTA法的测量结果分别为1055℃、1195℃，与电导 Rag +Ro Ring 法的测量结果相差不到1%.说明采用电导法测量北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 如图 1 所示: 当液渣内有晶体析出时，激活能 B 随之发生变化，其变化量随着析晶率的增大而越明 显; 当以枪晶石为主要方式析出时 B 值升高，当以 硅灰石以主要方式析出时 B 值降低; 其变化程度与 保护渣成分有关． 由上述可知，根据 B 值的变化规 律，电导法还具有对析出相的判别能力． 但是，这里需要指出，目前该方法仍处于探索阶 段，由于不同电导探头的灵敏程度和精确度不同，使 得该方法对析出相的判断可能出现偏差． 另外，由 于现存某些热力学数据的不完整和保护渣析出相的 多样性［9］，使得该方法对析出相的判据还有待进一 步完善，本文暂时只是提供一个思路． 2 实验内容 将待测保护渣脱碳处理后盛于钼坩锅内，并将 其放入通有氩气保护的 Si--Mo 电阻炉中缓慢加热 直到 1 400 ℃，恒温一段时间待保护渣完全熔化，期 间将两根 MoSi2电极竖直的插入液态保护渣中并固 定好，插入过程不要触及坩埚侧壁与底部，之后按 图 2连接好电路． 待将设备及其控制程序调试好 后，以 15 ℃·min － 1 的速度开始降温，并在此过程中 通过数模转换设备，由外接计算机同步采集两根电 导电极之间电压 U 与熔渣温度 T 的变化数值并 记录． 图 2 实验装置示意图 Fig． 2 Sketch map of experimental equipment 实验装置的各个参数: 直流电源 U0 = 8 V; 保护 电阻 R0 = 10 Ω; 电极直径为 d，mm; 插入深度为 h ( 电极底部至保护渣液面的距离) ，mm; 两根电极水 平间距为 l，mm; 电极电阻 R电极≈0 Ω，保护渣电阻为 Rslag，Ω． 在测量过程中，根据欧姆定律 U0 Rslag + R0 = U Rslag ， 得出 Rslag = R0U U0 － U ( 4) 根据电阻定律 Rslag = l κS = l κhd ， 得出 κ = l hdRslag ( 5) 结合式( 4) 、式( 5) 两式得 κ = l( U0 － U) hdR0U ( 6) 将式( 6) 代入式( 1) 并整理得 ( ln U0 U － 1 ) = ln AhdR0 l － B RT ( 7) 由式( 7) 可以看出，本文将 lnκ 转化为 ( ln U0 U － 1 ) ，使得测量方法更为简单，测量成本更低，只需作 ( ln U0 U － 1 ) 与 1 T 的关系，即可找到斜率 － B R 的变化 规律，再按第 2 节的分析过程找到保护渣的析晶温 度，并对主要析出相进行简易判断． 3 结果与讨论 3. 1 结晶温度的验证 两种保护渣的测量结果如图 3 所示． 图 3( a) 为两种保护渣降温过程中渣两侧电压与渣温度之间 的对应曲线． 从图中可以看出，保护渣两端的电压 随着温度的降低呈升高趋势，最终接近电源电压，这 与理论相符，曲线中小波动是因为坩埚内液相保护 渣由于温度不均匀造成的翻滚引起的，如有必要，可 用相关专业软件进行适当滤波处理( 本实验未采 用) ． 图 3( b) 为按照第 3 节的方法处理后的曲线 图． 由图可知，由电导法测得的渣 1 和渣 2 的结晶 温度分别为 1 050 ℃和 1 200 ℃ ． 另外根据第 1 节的 判断方法可知，渣 1 与渣 2 的析出相均以枪晶石 ( 3CaO·2SiO2 ·CaF2 ) 为主． 分别采用 DTA 法、黏度--温度曲线法对这两种 渣的结晶温度进行测量，结果如图 4 所示． 这三种 方法测量结果比较见表 2． 由表 2 可知，黏度--温度 曲线法是非连续测量，其测量精度取决于测量点密 度，而 DTA 法和电导法是连续测量，可在图中直接 读出测量结果． 对于本实验的两种保护渣而言， DTA 法的测量结果分别为 1 055 ℃、1 195 ℃，与电导 法的测量结果相差不到 1% ． 说明采用电导法测量 ·924·