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

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)

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

      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

      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