ГОСТ Р 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

Дата введения 2015-07-01

 

      

     

 Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Уральский электродный институт" (ОАО "Уралэлектродин") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии 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 3 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. - Примечание изготовителя базы данных.

 

           

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.

 

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". 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 ежемесячного 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 (www.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 E 691-99 "Стандартная практика проведения межлабораторных исследований для определения прецизионности метода испытания" (ASTM Practice E 691-99 "Standard practice for conducting an interlaboratory study to determine the precision of a test method").

 

 

      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/(K·м) до 100 Ватт/(K·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
, проходящего через образец высотой
, с
площадью поперечного сечения
, при заданной разности температур
рассчитывают по формуле
 
,                                                                  (1)
 
где
- тепловой поток, Ватт;
 
- разность температур, К;
 

h - высота тела, м;

 

-
площадь поперечного сечения, 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/(K·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.

 

 

 

 

 

     

1
- нижний термоблок;
2
- вода, циркулирующая в нижнем термоблоке при температуре (20±0,1)°С со скоростью 10 л/мин;
3
- дифференциальная термопара, элемент
;
4
- дифференциальная термопара, элемент
; 5
- изоляционный цилиндр;
6
- образец;
7
- дифференциальная термопара, элемент
;
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 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/(K·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 равна 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
(
) 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 (3.1) на обе торцевые поверхности испытуемого образца. Разводят термоблоки и центрируют образцы между ними, придвигают термоблок к образцу и прикладывают, 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
) 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 6.2.

 

 

      7 Расчет

     

Теплопроводность
рассчитывают по формуле
 
,                                                                         (3)
 
где
- теплопроводность, выраженная в Ватт/(K·м);
 
- определяется по калибровочной кривой;
 
-
высота 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/(K·м), рассчитывают по формуле

 

;                                                                (4)
 
b) воспроизводимость,
,
в Ватт/(K·м), рассчитывают по следующей формуле
 
.                                                              (5)
 

      

 

      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 E 691-99

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

 

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

 

   

          

Электронный текст документа

подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:

официальное издание

М.: Стандартинформ, 2019

Вверх