ICS 71.100.10 YS CCS Q 52 中华人民共和国有色金属行业标准 YS/T 63.5—202X 代替YS/T63.5—2006 铝用炭素材料检测方法 第5部分：阴极炭块有压下钠膨胀率的测 定 Carbonaceous materials used for the production of aluminium — Part 5: Determination of the expansion due to sodium penetration with application of pressure for cathodeblocks (Is0 15379-1:2019, Carbonaceous materials for the production of aluminium — Cathode block materials Part 1: Determination of the expansion due to sodium penetration with application of pressure, MoD) （报批稿） 202×-× ×-× ×发布 202×-× ×-X ×实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 YS/T63.5—202X 前言 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》 的规定起草。 本文件是YS/T63《铝用炭素材料检测方法》的第5部分。YS/T63已经发布了以下部分： 第1部分：阴极糊试样焙烧方法、焙烧失重的测定及生坏试样表观密度的测定； 第2部分：室温电阻率的测定： 第3部分：热导率的测定比较法； 第4部分：热膨胀系数的测定； 第5部分：阴极炭块有压下钠膨胀率的测定； 第6部分：开气孔率的测定； 第7部分：表观密度的测定尺寸法； 第8部分：真密度的测定比重瓶法； 第9部分：真密度的测定氨比重计法； 第10部分：空气渗透率的测定； 第11部分：空气反应性的测定； 第12部分：预焙阳极CO2反应性的测定； 第13部分：弹性模量的测定； 第14部分：抗折强度的测定三点法； 第15部分：耐压强度的测定； 第16部分：元素含量的测定波长色散X-射线荧光光谱分析方法； 第17部分：挥发分的测定； 第18部分：水分含量的测定； 第19部分：灰分含量的测定； 第20部分：硫分的测定； 第21部分：阴极糊焙烧膨胀/收缩性的测定； 第22部分：焙烧程度的测定等效温度法； 第25部分：无压下底部炭块钠膨胀率的测定； 第26部分：耐火材料抗冰晶石渗透能力的测定： 第27部分：预焙阳极断裂能量的测定。 本文件代替YS/T63.5-2006《铝用炭素材料检测方法第5部分：有压下底部炭块钠膨 胀率的测定》，与YS/T63.5-2006相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a）更改了适用范围（见第1章，2006年版第1章）； b）更改了热电偶的要求（见5.3，2006年版4.3）； c）增加了氮气作为保护气体，并要求纯度99.99%以上（见6.2）； d）增加了侧部炭块取样要求和试样预先干燥的要求（见第7章）。 本文件修改采用ISO15379-1:2019《铝生产用炭素材料-阴极炭块-有压下钠膨胀系数的 测定》。 本文件与ISO15379-1:2019相比，在结构上有较多调整，两个文件之间的结构编号变化 对照一览表见附录A。 本文件与ISO15379-1:2019相比，存在较多技术差异，在所涉及的条款的外侧页边空白 位置用垂直单线（I）进行了标示。这些技术差异及其原因一览表见附录B。 本文件与ISO15379-1:2019相比，做了下列编辑性改动： YS/T 63.5—202X 将标准的名称改为《铝用炭素材料检测方法第5部分：阴极炭块有压下钠膨胀率 的测定》； 增加了术语和定义的章节； 将冰晶石、氟化钠、氟化钙、氧化铝等试剂整合到电解质的说明中； 将精密度编辑为独立的章节。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）提出并归口。 本文件起草单位：中铝检测科技（郑州）有限公司、中铝山西新材料有限公司、太谷县 腾飞炭素有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、山西三晋碳素股份有限公司、 郑州德创检测科技有限公司、上海沃骋有色金属有限公司、山西亮宇炭素有限公司。 本文件主要起草人：仓向辉、寇帆、李志刚、马卫丹、朱君罡、张玲、田腾、夏百元、 胡宗喜、辛丽霞、王志伟、陈红娟、邱伟、赵泽伟、高敏、杨素慈。 本文件于2006年首次发布，本次为第一次修订。 YS/T 63.5—202X 引言 铝用炭素材料是铝工业的主要原材料。在铝工业标准体系中，铝用炭素材料检测方法系 列标准是非常重要的部分，在保证铝用炭素材料质量方面发挥着重要作用。该系列方法标准 服务于铝用炭素材料生产、贸易结算、分析比对、电解铝等领域，为我国铝工业高质量发展 提供技术支撑。 YS/T63《铝用炭素材料检测方法》系列标准包含了室温电阻率、热膨胀系数、真密度、 耐压强度、微量元素、挥发分、灰分等指标的测定。 钠膨胀率是铝用阴极材料的一项重要指标，阴极炭块在电解槽使用过程中，会承受 一定 来自铝液和电解质的压力，并且电解质中的钠会渗透到阴极炭块中引起膨胀，直接影响到电 解槽的寿命，对铝电解企业的稳定生产和经济效益有很大的影响。 YS/T63.5—202X 铝用炭素材料检测方法 第5部分：阴极炭块有压下钠膨胀率的测定 1范围 本文件描述了通过钠膨胀率测定仪测定铝用阴极炭块由于钠渗透引起的线性膨胀率（即 钠膨胀率）的测定方法， 本文件适用于铝用阴极炭块由于钠渗透引起的钠膨胀率的测定。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期 的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T26297.1铝用炭素材料取样方法第1部分：底部炭块（GB/T26297.1-2010，ISO 8007-1:1999，MOD) GB/T26297.2铝用炭素材料取样方法第2部分：侧部炭块（GB/T26297.2-2010，ISO 8007-3:2003，MOD) 3术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4原理 将阴极炭块试样装入石墨中，加入分子比为4.0的电解质。给试样施加一个恒定的 5MPa压力，整个系统加热到980℃土5℃，以石墨埚为阳极，以试样作为阴极，以0.7 A/cm²的电流密度电解2h。通过膨胀计测定位移变化，计算试样的膨胀率，膨胀率最大值 为钠膨胀率。 51 仪器设备 5.1高温炉：能稳定到980℃，熔融电解质内的温度梯度小于10℃。 5.2控温装置：能把温度控制在980℃±5℃范围内。 5.3热电偶，如K型或S型，在980℃时的测量误差为±5℃，热电偶应按照规定进行校 准。 5.4埚：石墨材质，内径为90mm，内高为90mm，作为阳极使用。 5.5埚盖：石墨材质，中心有孔，能使试样或石墨圆柱体（5.10）从孔中膨胀延伸。 5.6绝缘环：陶瓷材质，耐高温，耐氟化盐腐蚀。该环装在埚盖（5.5）的孔里作为盖子 和试样或石墨圆柱体之间的绝缘材料使用。该环应该足够大以便使试样或石墨圆柱体能在垂 直方向自由移动。 5.7璃底座：耐热钢材质，能使阳极电流由电源到达石墨璃（5.4）。 5.8止动杆：耐热钢材质（在5MPa的压力下变形小），能使阴极电流到达试样顶部。 5.9刚玉圆片：能盖住璃的底部并作为璃和试样之间的电绝缘材料。该圆片应有一个 中心槽以便使试样能放在的中部。 YS/T63.5—202X 5.10石墨圆柱体：用作试样的延伸部分。直径为30.0mm±0.1mm，长度为40mm±1mm。 5.11 液压活塞：在整个试验过程中能提供5.0MPa士0.1MPa的压力，不受试样膨胀的影响。 5.12膨胀计：量程为10mm，在量程范围内的精度为1μm，可连接至计算机或者电子自 动记录仪。 5.13电源：能提供39.6A的直流电。阴极的电流密度为0.7A/cm²。 6 试剂 6.1电解质：分子比4.0，质量765g；其组成为71.5%的冰晶石（Na3A1F6，纯度不小于99% 的天然冰晶石，或纯度不小于97%的合成冰晶石），14.5%的氟化钠（NaF，纯度不小于99%）， 5.0%的氟化钙（CaF2，纯度不小于97%），9.0%的氧化铝（A1203，纯度不小于98%）。 6.2氩气：纯度99.99%以上。 6.3氮气：纯度99.99%以上。 7 试样 按照GB/T26297.1和GB/T26297.2的规定取样。试样尺寸为：直径30.0mm±0.1mm， 长度60.0mm±1mm。试样预先在烘箱中110℃±5℃下烘干2h，取出冷却，贮存在干燥 器中备用。试样及钠膨胀率测定设备示意图见图1。 单位为毫米 060 2 030 8 10 11 12 标引序号说明： 1一一止动杆； 2一一绝缘环： 3一一热电偶； 4一一盖子； 5一石墨圆柱体； 一电解质； 一埚； 7- -埚底座； 9- 一刚玉圆片； 10 11- 液压活塞 一膨胀计。 图1试样及钠膨胀率测定设备示意图 8 试验步骤 YS/T63.5—202X 8.1在室温下测量试样的长度lo，精确至0.02mm。将刚玉圆片（5.9）置于埚（5.4）的 底部。然后将试样置于刚玉圆片（5.9）上，并使其在埚（5.4）的中央。将