ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

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)

Издание официальное

ГОСТ РИСО 12987—2014

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. № 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

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 г и)

© Стандартинформ. 2014

Настоящий стандарт не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р ИСО 12987-2014

Введение

Настоящий стандарт подготовлен на основе аутентичного перевода на русский язык международного стандарта ИСО129872004 «Материалы углеродные для производства алюминия. Аноды, катодные блоки, боковые блоки и обожженная набивная подовая масса. Определение теплопроводности сравнительным методом» (IS012987:2004 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 Е691-99 «Стандартная практика проведения межлабораторных исследований для определения прецизионности метода испытания» (ASTM Practice Е691-99 Standard Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method).

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

Дата введения — 2015—07—01

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/(Км).

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) А. Свойство материала проводить тепло.

d()

выраженное в Ватт/(Км), полученное определением теплового потока —^, проходящего через

dt

образец высотой h, с площадью поперечного сечения А, при заданной разности температур Ди рассчитывают по формуле

, do I И

Л = —— х-X —,    (1)

dt А Э А

dO

где —- тепловой поток. Ватт;

dt

А Э - разность температур. К;

Н - высота тела, м;

Л- площадь поперечного сечения, в м².

Примечания

1    Для образцов цилиндрической формы площадь сечения рассчитывают по формуле

л **

А = К х —.    (2)

где d - 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 меищу 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.

Издание официальное

ГОСТ РИСО 12987—2014 Таблица1- 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.

11

8

T2zzzzzz2* ¹

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 72. 4 - дифференциальная термопара, элемент Т1; 5 - изоляционный цилиндр; б - образец; 7 - дифференциальная термопара, элемент 73. 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) ^вС 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) теплолотерь.

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

2

ГОСТ РИСО 12987—2014

5 Отбор образцов

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

Диаметр цилиндрических образцов дпя испытания допжен 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 впияние 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 должна быть не более ± 0.05 мм. что может быть проверено с помощью линейки (4.3). Образцы необходимо просушить до постоянной массы.

Таблица2 - Размеры образцов для испытания

Типовой интервал теплопроводности, Ватт/(Км) 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 (Л) и диаметр (d) 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 U как функция от KA/h) 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 А рассчитывают по формуле

, dO I h

Л = —— х-х —,

dt А Э А

где А - теплопроводность, выраженная в Ватт/( К • М);

do 1

-х--определяется по калибровочной кривой;

dt AS

Л - высота испытуемого образца, м;

А - площадь поперечного сечения испытуемого образца. м\

3

ГОСТ РИСО 12987—2014

8    Прецизионность

В соответствии с [6J прецизионность данного метода следующая:

a)    Повторяемость (сходимость), г, в Ватт//(Км), рассчитывают по формуле

г - 0.083Л — 0,72.    (4)

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

R = 0.124А- 1,097.    (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;

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

4

ГОСТ РИСО 12987—2014

УДК 621.3.035:006.354    ОКС 71.100 10 ОКП 19    1000

Клкневые слова: материалы углеродные, производство алюминия, аноды, катодные блоки, боковые

блоки, обожженная набивная подовая масса, теплопроводность, сравнительный метод измерения

6

Подписано в печать 05.11 2014. Формат 60x84Ve. Уел печ л 1,40 Тираж 33 экз Зак 4628

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта ФГУП сСТАНДАРТИНФОРМ»

123995 Москва, Гранатный пер , 4 www.gostinfo ги    info@gostinfo.ru