ICS 59.100.20 YB Q 52 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/T 5291—2016 代替YB/T5291—1999 高炉炭块导热系数试验方法 Test method for coefficient of thermal conduction of carbon bricks for blast furnace 2016-01-15发布 2016-07-01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T5291—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 要技术内容变化如下： 修改了测试范围； 增加了规范性引用文件； 删除了定义，增加了原理； 修改了试样取样方法。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：武汉钢铁（集团)公司、冶金工业信息标准研究院。 本标准主要起草人：邹祖桥、刘元元、刘栋梁、苏明国、王悦、郑景须。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： YB/T5291—1999。 YB/T5291—2016 高炉炭块导热系数试验方法 1范围 本标准规定了高炉炭块导热系数的原理、仪器和设备、试样制备、试验步骤、结果计算和试验报告。 本标准适用于测定高炉炭块自室温至1000℃任一温度的导热系数。也适用其他炉衬材料导热系数 测定。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T2614镍铬-镍硅热电偶丝 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T24525炭素材料体积密度测定方法 3原理 在一个圆周绝热的薄圆片试样的正面，辐照一个垂直于试样正面的均匀的激光脉冲，测出在一维热 流条件下试样背面的温度变化曲线，进而求出其热扩散系数、比热值，然后利用公式计算出导热系数。 4仪器和设备 4.1天平：感量0.001g。 4.2卡尺：精度0.02mm。 4.3干燥箱：控制温度150℃以上。 4.4热电偶：符合GB/T2614技术要求。 4.5激光导热仪：示意图如图1所示。 仪器主要参数： 激光脉冲电压：400V~500V； 激光脉冲宽度：0.6ms~1.0ms； 真空度：10-5mbar。 5试样制备 5.1试样尺寸：直径10mm，厚度1.5mm~3.0mm。 5.2试样数量：每个试块取样3个。 5.3取样部位目测应无裂纹、孔洞等缺陷，在炭块的横断面上沿成型压力方向钻取试样。 5.4要求试样表面平整，且两面的平行偏差不超过5%。 5.5准备已知比热的玻璃炭片（下面称炭片）直径10mm～12mm，厚度0.3mm及蓝宝石标准样品，直径 10mm，厚度1.0mm。 6试验步骤 6.1在天平上准确称量炭片、蓝宝石及试样质量，并测出试样的厚度。 6.2用高温粘结剂将热电偶粘结到试样背面，然后放人150℃～160℃干燥箱中，保温2h。 1 YB/T 5291—2016 2 W6 激光发射器； 2- 激光电源； 3- 试样； 4- 激光控制器； 激光能量测量系统； 5- 加热炉； 6 温度控制系统； 7 一温度能增放大器； 高速贮存转换器； 9- 10 停止-启动自动转换器； 11- 测量检测系统； 12- 抽真空系统； 13一数据处理系统。 图1激光导热仪示意图 6.3用快递粘结剂使另一热电偶粘结在蓝宝石背面，然后在炭块的一面涂上少许硅脂，将蓝宝石的正面 贴到炭片的中心，置于试样架上。 6.4发射激光，在数据处理系统输出蓝宝石背面受激光照射后的温度变化曲线。曲线如图2所示。从 而得到蓝宝石与炭片相连时受激光照射后的温度变化最大值、激光能量指数。取下蓝宝石，将试样正面 贴到炭片中心，置于试样架上，发射激光，测量试样与炭片相连时受激光照射后的温度变化最大值、激光 能量指数。 ATmux 时间 图2试样背面温度变化曲线图 6.5室温下试样的比热容绝对值按式(1)计算： 2 YB/T5291—2016 _Co·mo [m? : CI + Co : moAT2 . Pi (1) CPR mi J△T·P2 mi 式中： 室温下试样的比热容绝对值，单位为焦耳每千克开尔文(J/(kg·K)）； CPR 炭片的比热容，单位为焦耳每千克开尔文(J/(kg·K))； _03 蓝宝石的比热容，单位为焦耳每千克开尔文(J/(kg·K))； 试样的质量，单位为克（g)； mi" 蓝宝石的质量，单位为克(g)； m2 炭片的质量，单位为克（g)； mo △T2 蓝宝石与炭片相连时受激光照射后的温度变化最大值，单位为摄氏度（C）； ATi- 试样与炭片相连时受激光照射后的温度变化最大值，单位为摄氏度（℃）； P1——试样与炭片相连时的激光能量指数； P2—蓝宝石与炭片相连时的激光能量指数。 6.6取下炭片留下试样，将实验炉装好，并抽真空至10-1Pa，然后发射激光，测取室温下试样背面的温 度变化最大值，激光能量指数以及试样背面温度上升到最大值一半时所需的时间。 6.7开始升温，同时继续抽真空，待温度上升至所需的测温点并稳定后，发射激光，测取此温度下试样受 激光照射后，试样背面温度上升的最大值和激光能量指数以及试样背面温度上升到最大值一半时所需的 时间。 6.8试样在测量温度下的比热容按式(2)计算： ATR× PT CPT=CPR (2) PR ATT 式中： 试样在测量温度下的比热容，单位为焦耳每千克开尔文(J/(kg·K)）； Cpr" 室温下发射激光时试样背面的温度变化最大值，单位为摄氏度（℃）； △TR PR— 室温下发射激光时的激光能量指数； ATT 测量温度下发射激光，试样背面的温度变化最大值，单位为摄氏度（℃）； 测量温度下发射激光的激光能量指数。 PT 6.9测量温度下的热扩散率按式(3)计算： (3) t1/2 式中： -测量温度下的热扩散率，单位为平方米每秒(m²/s）； ar -试样的厚度，单位为米（m）； 测量温度下发射激光、试样背面温度上升到最大值一半时所需的时间，单位为秒（s）。 t1/2— 数值修约按照GB/T8170进行，结果保留小数点后两位有效数字，两次测试热扩散误差应小于 ±3%。 7结果计算 试样的导热系数(a)按式(4)计算： (4) ..= 式中： 入—试样的导热系数，单位为瓦每米开尔文(W/(m·K))； 3 YB/T5291—2016 测量温度下的热扩散率，单位为平方米每秒(m²/s)； dp—试样的体积密度，按照GB/T24525测定，单位为千克每立方米（kg/m²） 数值修约按照GB/T8170进行，结果保留小数点后两位，两次测试导热系数误差应小于士5% 8 试验报告 试验报告包括下列内容： 委托单位及日期； a) b) 试样名称及编号； ( 试验条件（试样质量、试样厚度、试样密度）； 试验结果； (P e) 试验单位； f) 试验人员； g) 试验日期； h) 测量标准。 4