ГОСТ Р ИСО 12987-2014 Материалы углеродные для производства алюминия. Аноды, катодные блоки, боковые блоки и обожженная набивная подовая масса. Определение теплопроводности сравнительным методом

ГОСТ Р ИСО 12987-2014

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАТЕРИАЛЫ УГЛЕРОДНЫЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Аноды, катодные блоки, боковые блоки и обожженная набивная подовая масса. Определение теплопроводности сравнительным методом

Carbonaceous materials for the production of aluminium — Anodes, cathodes blocks, sidewall blocks and baked ramming pastes — Determination of the thermal conductivity using a comparative method

ОКС 71.100.10
ОКП 19 1000

Дата введения 2015-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Уральский электродный институт» (ОАО «Уралэлектродин») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4.

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 109 «Электродная продукция»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 03 марта 2014 г. N 63-ст.

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12987:2004* «Материалы углеродные для производства алюминия. Аноды, катодные блоки, боковые блоки и обожженная набивная подовая масса. Определение теплопроводности сравнительным методом» (ISO 12987:2004 «Carbonaceous materials for the production of aluminium — Anodes, cathodes blocks, sidewall blocks and baked ramming pastes — Determination of the thermal conductivity using a comparative method», IDT).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — .

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт подготовлен на основе аутентичного перевода на русский язык международного стандарта ИСО 12987:2004 «Материалы углеродные для производства алюминия. Аноды, катодные блоки, боковые блоки и обожженная набивная подовая масса. Определение теплопроводности сравнительным методом» (ISO 12987:2004 Carbonaceous materials for the production of aluminium — Anodes, cathodes blocks, sidewall blocks and baked ramming pastes — Determination of the thermal conductivity using a comparative method), который был разработан Техническим комитетом ISO/TC 47 «Химия», Подкомитетом SC 7 «Оксид алюминия, криолит, фторид алюминия, фторид натрия, углеродные продукты для производства алюминия».

Знание теплопроводности углеродных материалов позволяет рассчитать теплопередачу и теплопотери в электролизерах. Для определения прецизионности настоящего метода испытаний рекомендуется использовать ASTM E691-99 «Стандартная практика проведения межлабораторных исследований для определения прецизионности метода испытания» (ASTM Practice E691-99 Standard Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method).

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения теплопроводности углеродных материалов в интервале температур от 20°С до 60°С. Типичный диапазон теплопроводности для этих материалов составляет от 2 Ватт/(К·м) до 100 Ватт/(К·м).

Этот метод можно использовать для других углеродных материалов, таких как графитированные электроды.

2 Термины и определения

В настоящем стандарте используется следующий термин с соответствующим определением:

2.1 теплопроводность (thermal conductivity) : Свойство материала проводить тепло, выраженное в Ватт/(К·м), полученное определением теплового потока : Свойство материала проводить тепло, выраженное в Ватт/(К·м), полученное определением теплового потока , проходящего через образец высотой , с площадью поперечного сечения , с площадью поперечного сечения , при заданной разности температур рассчитывают по формуле

, (1)

где — тепловой поток, Ватт;

— разность температур, К;

высота тела, м;

площадь поперечного сечения, в м площадь поперечного сечения, в м.

Примечания

1 Для образцов цилиндрической формы площадь сечения рассчитывают по формуле

, (2)

где — диаметр образца, м.

2 Разность температур сопоставляют со значениями, полученными на стандартных образцах, таким образом получая возможность определить теплопроводность испытуемого образца.

3 Реактивы и материалы

3.1 Вещество для контакта, состоящее из вазелина, глицерина или контактной пасты для улучшения контакта между термоблоками установки и образцом.

3.2 Стандартные образцы, аттестованные в установленном порядке.

В таблице 1 даны примеры стандартных образцов. Теплопроводность этих материалов изменяется практически линейно в зависимости от температуры в интервале от 20°С до 100°С.

Таблица 1 — Примеры стандартных образцов

Материал

Теплопроводность Ватт/(К·м) при 20°С

Флинт

1,4

Высоколегированная сталь

14

Бронза

65

Латунь

110

Алюминий, чистота 99,9%

235

4 Аппаратура

4.1 Типовое измерительное устройство, схематически изображено на рисунке 1, состоит из следующего:

4.1.1 Нижний термоблок, охлаждаемый до (20±0,1)°С.

Рисунок 1 — Схема типового устройства для выполнения испытания

1 — нижний термоблок; 2 — вода, циркулирующая в нижнем термоблоке при температуре 20°С ±0,1°С со скоростью 10 л/мин; 3 — дифференциальная термопара, элемент Т2; 4 — дифференциальная термопара, элемент Т1; 5 — изоляционный цилиндр; 6 — образец; 7 — дифференциальная термопара, элемент Т3; 8 — направление теплового потока; 9 — верхний термоблок; 10 поджим, давление (р) =200 Н; 11 — нагревательный элемент

Рисунок 1 — Схема типового устройства для выполнения испытания

4.1.2 Устройство с термостатическим контролем, обеспечивающее поддержание температуры воды (20±0,02) °С и скорости циркуляции приблизительно 10 л/мин.

4.1.3 Дифференциальная термопара

4.1.4 Соответствующий вольтметр

4.1.5 Верхний термоблок — источник тепла, нагретый до температуры не менее 40°С, предпочтительно до 60°С, с погрешностью ±0,1°С.

4.1.6 Жидкостной термостат, обеспечивающий поддержание температуры воды на уровне (40±0,02) °С и скорости циркуляции приблизительно 10 л/мин, или электронагревательное устройство, поддерживающее температуру верхней головки на уровне (80±0,1)°С.

4.1.7 Зажимное устройство, создающее давление не менее 5 МПа.

4.1.8 Изоляционный цилиндр для исключения (снижения) теплопотерь.

4.2 Устройство для измерения размеров, с пределом погрешности ±1%, например, штангенциркуль в соответствии с [3] или микрометр в соответствии с [1].

4.3 Линейка

5 Отбор образцов

Отбор образцов по подходящей схеме, например в соответствии с [4] и [5].

Диаметр цилиндрических образцов для испытания должен быть от 20 мм до 50 мм, высота должна составлять от 5 мм до 50 мм, торцевые поверхности должны быть плоскими.

На прецизионность метода оказывает влияние геометрия испытуемых образцов. Для материалов с высокой теплопроводностью более тонкие и (или) более длинные образцы дают лучшие результаты.

Для образцов высотой 20 мм диаметры, указанные в таблице 2, считаются подходящими.

Отклонение от плоскостности торцевой поверхности должно быть не более ±0,05 мм, что может быть проверено с помощью линейки (4.3). Образцы необходимо просушить до постоянной массы.

Таблица 2 — Размеры образцов для испытания

Типовой интервал теплопроводности, Ватт/(К·м)

Материал образца для испытания

Диаметр, мм

до 10

Аноды, обожженная набивная подовая паста

50

от 5 до 120

Катоды

50 или 30

от 80 до 120

Графитированные электроды

от 20 до 30

Высота испытуемого образца = 20 мм. Большие диаметры выбраны для анодов, обожженной набивной подовой пасты и катодов ввиду их крупнозернистой структуры

6 Проведение испытания

6.1 Измерение размеров образцов

Измеряют высоту () и диаметр () и диаметр () испытуемых образцов.

6.2 Градуировка стандартных образцов

Закрывают верхний (4.1.5) и нижний (4.1.1) термоблоки. Нагревают установку до рабочей температуры.

Когда температура обоих термоблоков стабилизируется в пределах ±0,1°С, выбирают один или несколько стандартных образцов одинакового поперечного сечения в качестве образцов для испытания. Можно нанести тонкий слой улучшающего контакт вещества (п.3.1) на обе торцевые поверхности испытуемого образца. Разводят термоблоки и центрируют образцы между ними, придвигают термоблок к образцу и прикладывают и поддерживают нужное давление.

Когда показание дифференциальной термопары (4.1.3) станет постоянным, регистрируют термоэлектрическое напряжение (4.1.4).

Градуировочную кривую (термоэлектрическое напряжение как функция от как функция от ) определяют по измерениям различных стандартных образцов с известной теплопроводностью и размерами (см. [7]). Если для измерения испытуемых образцов используется изоляционный цилиндр, его следует использовать и для градуировки.

6.3 Измерение испытуемых образцов

Испытуемые образцы с одинаковым поперечным сечением со стандартными образцами, измеряют согласно методу измерений, приведенному для градуировки образцов в п.6.2.

7 Расчет

Теплопроводность рассчитывают по формуле

, (3)

где — теплопроводность, выраженная в Ватт/(К·м);

— определяется по калибровочной кривой;

высота испытуемого образца, м;

— площадь поперечного сечения испытуемого образца, м — площадь поперечного сечения испытуемого образца, м.

8 Прецизионность

В соответствии с [6] прецизионность данного метода следующая:

a) Повторяемость (сходимость), r, в Ватт//(К·м), рассчитывают по формуле

. (4)

b) Воспроизводимость, , в Ватт/(К·м), рассчитывают по следующей формуле

. (5)

9 Протокол испытания

9 Протокол испытания

Протокол испытания должен включать следующую информацию:

a) все детали, необходимые для идентификации образца;

b) ссылку на данный стандарт;

c) температуру измерения;

d) результаты и использованный метод;

e) все необычные события, отмеченные в ходе определения;

f) все операции, не включенные в данный стандарт или в стандарты, на которые даны ссылки, или считающиеся необязательными.

Библиография

[1] ISO 3611

Technical requirements for geometric parameters of products (GPS). Instruments for linear and angular measurements: Micrometers for outdoor measurements. Design and metrological characteristics). Технические требования к геометрической продукции. Оборудование для измерения размеров. Микрометры для внешних измерений. Конструкция и метрологические характеристики

[2] ISO 5725-2:1984

Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results. Part 2. Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости (сходимости) и воспроизводимости стандартного метода измерений

[3] ISO 13385-1

Technical requirements for geometric parameters of products (GPS). Instruments for linear and angular measurements. Part 1. Calipers. Design and metrological characteristics. Технические требования к геометрическим параметрам продукции (GPS). Приборы для линейных и угловых измерений. Часть 1. Штангенциркули. Проектные и метрологические характеристики

[4] ISO 8007-1

Carbonaceous materials used in the production of aluminium — Sampling plans and sampling from individual units — Part 1. Cathode blocks. Материалы углеродистые для производства алюминия. Планы выборочного контроля и отбор проб из отдельных единиц. Часть 1. Катодные блоки

[5] ISO 8007-2

Carbonaceous materials used in the production of aluminium — Sampling plans and sampling from individual units — Part 2: Prebaked anodes. Материалы углеродистые для производства алюминия. Планы выборочного контроля и отбор проб из отдельных единиц. Часть 2. Предварительно обожженные аноды

[6] ASTM Practice E691-99

[Standard Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method). Стандартная практика проведения межлабораторных исследований для определения прецизионности метода испытания

[7] DIN 51908

Материалы твердые углеродные. Сравнительный метод определения удельной теплопроводности при комнатной температуре

УДК 621.3.035:006.354

ОКС 71.100.10

ОКП 19 1000

Ключевые слова: материалы углеродные, производство алюминия, аноды, катодные блоки, боковые блоки, обожженная набивная подовая масса, теплопроводность, сравнительный метод измерения

Электронный текст документа
и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014

Оцените статью
Комментарии читателей