专利名称：：焦炭高温膨胀性能的测定方法
技术领域：
：本发明涉及焦炭力学性能领域，具体地说，本发明涉及一种焦炭热膨胀性能的测定方法。
背景技术：
：物体的膨胀性能用膨胀系数表示。膨胀系数是表征物体受热时长度、面积、体积变化程度的物理量，它是线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数的总称。从微观上讲，膨胀性能反映的是原子振动能量随温度升高的变化量；从宏观上讲，膨胀性能是计算热应力的基础，会受物体密度、孔隙率、孔型等结构因素影响。焦炭是由煤经过炼焦而得到的，由于在冶金行业特别是高炉中焦比的不断降低，因此，研究因焦炭高温膨胀而引起的热应力集中是否会影响焦炭的高温强度有着十分重要的意义。焦炭传统高温强度指标CSR和CRI是评价焦炭质量优劣的重要指标，在国内外使用范围很广，并被广大炼焦工作者和高炉工作者所接受。但这两个指标的最大缺陷是测量误差大，CSR允许误差为3.2%，CRI允许误差为2.6%，而导致其误差大的根本原因是人工选样制样及试验设备落后。现有的测定焦炭膨胀系数的方法主要有两种。一种方法是将沥青和焦炭混合制成炭棒或石墨棒，以经过高温后的炭棒或石墨棒的膨胀系数代替焦炭的膨胀系数。这种方法不能真正反映出焦炭的膨胀性能。另一种方法是采用传统的制样方法，将机械切割和手工磨结合起来制样再对样品进行测定，但是，膨胀系数的测定对样品的尺寸有较高的要求，这种方法存在精度低、耗时、制样过程中样品易产生裂纹等缺点，且样品在机械切割和手磨过程中要经历长时间的二次加热，而新裂纹的产生或二次加热都会对样品的膨胀系数产生较大的影响，因此，由于焦炭的制样方法存在缺陷，导致人们无法准确的测量出焦炭的膨胀性能。因此，为解决现有的焦炭膨胀性能的测定中制样和分析方法的不足，本发明的目的在于提供一种时间短、精度高的焦炭高温膨胀性能的测定方法。
发明内容本发明提供一种焦炭高温膨胀性能的测定方法，其特征在于，包括以下步骤(1)样品的制备用水刀切割焦炭、取样、磨样、清洗、烘干；(2)样品的测定将步骤(1)所得样品放入高温热膨胀仪中进行测定；优选的是，所述用水刀切割焦炭操作中，用水刀将焦炭切割成20-40mm长度。优选的是，所述取样操作中，用取样器在距焦头25-45mm处用带有金刚砂的取样器钻取焦炭样品，取样器直径为5-15mm。优选的是，所述磨样操作中，用磨样机使样品两圆形端面平行且使样品长度达到8—20mm。优选的是，所述清洗操作中，用超声波清洗器对所述样品进行多次清洗。优选的是，所述烘干操作中，将样品在13(TC烘干4小时。优选的是，所述步骤(2)中，所述测定在室温至130(TC的温度段进行，更优选的是，在所述温度段中，常温-40(TC时升温速率为50°C/min，400-100(TC时升温速率为3°C/min，超过IOO(TC时升温速率为1°C/min。优选的是，所述步骤(2)中，所述测定在N2气保护下进行。在所述步骤(1)中，用水刀切割焦炭很好地避免了取样过程中的热效应；取样时其外力的方向与取样方向一致，避免了外力对样品的损伤；磨样时可使所得焦炭尺寸精确到0.Olmm;清洗操作中用超声波清洗可以很好的去除取样时沉积在焦炭上的炭粉颗粒，避免后期对设备的污染；烘干可以很好的去除焦炭中的自由水，避免后期自由水对测试产生的误差。根据本发明的方法，在所测焦炭样品中，AL/L。会出现一个峰值(如图l所示)，定义此时温度为峰值温度，定义此时AL/L。为峰值Lf。在分析焦炭热膨胀数据时，选用峰值温度和峰值Lf，这两个参数可以很好的分辨出气、肥、瘦、焦，准确表述焦炭的热膨胀性能。本发明的有益效果1、本发明方法所制样品的尺寸更加精确，精度可达到0.Olmm，同时避免了常规方法对样品产生的二次加热和破坏，可最大限度保证样品原先的特征。与传统方法相比，本发明方法可将制样时间由1-2小时縮短到5分钟左右，适合大批量制样。2、本发明提出一个新的焦炭高温性能指标峰值Lf，此参数与焦炭传统高温强度指标CSR和CRI有很好的拟合关系，参见图2和图3。峰值Lf可作为判定焦炭高温强度的辅助指标。此外相对于CSR和CRI的200g样品数量，峰值Lf的测定只需要6块左右含焦头的焦炭，所用样品数量大大减少。另外，焦炭峰值Lf的准确测量为今后高温下热应力集中提供了定量计算的基础。图1表示焦炭膨胀性能；图2表示峰值与反应性之间的关系；图3表示峰值与反应后强度之间的关系。具体实施例方式以下用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。实施例1-9所用样品如表1所示。用水刀将焦炭切割到20-40mm左右厚度，根据焦炭的不同，调整水刀的压力及速度，使得切割面上的切痕尽量小。用10mm直径含金刚砂的取样器在距焦头25-45mm处进行钻取，钻取时选择裂纹少的地方。钻取过程中需要不断加水冷却防止出现热效应。用德国耐驰产DIL402PC自带SGM402/15磨样机使样品两圆形端面平行且使样品长度达到8-20mm。用超声波清洗器对焦炭进行多次清洗，清洗时使用蒸馏水，清洗到蒸馏水颜色不再变化时停止清洗。将清洗后的焦炭样品放在烘干箱中在13(TC下烘干4小时左右。将干燥后的焦炭样品放入膨胀仪中，通氮气，开始测量。测量结束得到如图1的曲线，在曲线上表述出峰值温度，峰值。如果需要其他温度下的相关物理膨胀系数参数可以用软件自带的数据输出功能，将数据输出为TXT格式，可以得到任一温度下所需数据。实施例所得峰值Lf和CRI、CSR如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表1和图2、3可以看出，峰值Lf与反应性CRI、反应后强度CSR之间有很好的相关性。采用本发明的方法，可精确并简便地测量焦炭的高温膨胀性能，因此可提高炼焦煤结焦性能评价的精确度和合理性，弥补焦炭CSR和CRI测量误差大的不足，并为进一步分析解释焦炭在高炉内的行为机理奠定了基础。权利要求焦炭高温膨胀性能的测定方法，其特征在于，包括以下步骤(1)样品的制备用水刀切割焦炭、取样、磨样、清洗、烘干；(2)样品的测定将步骤(1)所得样品放入高温热膨胀仪中进行测定。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用水刀切割焦炭操作中，用水刀将焦炭切割成20-40mm长度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述取样操作中，用带有金刚砂的取样器在距焦头25-45mm处钻取焦炭样品，取样器直径为5_15mm。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨样操作中，用磨样机使样品两圆形端面平行且使样品长度为8-20mm。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗操作中，用超声波清洗器对所述样品进行多次清洗。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干操作中，将样品在13(TC烘干4小时。7.如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述测定在室温至130(TC的温度段进行。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述温度段中，常温-400°C时升温速率为50°C/min，400-1000。C时升温速率为3°C/min，超过1000。C时升温速率为1°C/min。9.如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述测定在N2气保护下进行。全文摘要本发明提供一种焦炭高温膨胀性能的测定方法，其特征在于，包括以下步骤(1)样品的制备用水刀切割焦炭、取样、磨样、清洗、烘干；(2)样品的测定将步骤(1)所得样品放入高温热膨胀仪中进行测定。本发明的测定方法时间短、精度高，可对焦炭的热膨胀性能作出准确的定量分析。文档编号G01N25/16GK101726509SQ20081020158公开日2010年6月9日申请日期2008年10月23日优先权日2008年10月23日发明者刘晓辉,张琢,曹银平,杨俊和,程乐意申请人:宝山钢铁股份有限公司;上海应用技术学院