Промышленность \ Металлургия черных металлов

Электрошлаковый переплав: Учебное пособие (Принцип электрошлакового переплава, технология процесса наплавки слитка, физико-химические процессы при ЭШП, плавление и кристаллизация металла), страница 17

Большая разность плотностей способствует также отделению шлака от металла и, таким образом, уменьшает возможность захвата шлака кристаллизующимся металлом.

Плотность шлакового расплава зависит от двух факторов: температуры и состава. С изменением температуры плотность меняется по линейному закону [12]:

 т/м3,                                                                        (17)

где       gt - плотность шлака при температуре t, oC;

g0 - плотность шлака при известной температуре t, oC;

a - температурный коэффициент, зависящий от состава шлака.

Для определения плотности шлаков сложного состава при температуре 1400 оС можно рекомендовать следующее уравнение [9]:

.                                                                                                              (18)

Для расчета плотности шлаков с высоким содержанием CaF2 следует брать для Al2O3 меньшие значения его коэффициента (0,329), а для шлаков на основе системы СаО - Al2O3 - соответственно большую константу (0,417). При вычислении плотности шлакового расплава для температур выше 1400 oС можно принять усредненное значение коэффициента термического расширения равным 0,0004 т/м3×оС.

Плотности шлаковых расплавов, вычисленных по выше приведенным уравнениям, даны в таблице 3.

Таблица 3 - Плотность шлаков

Флюсы

Плотность при t oC, т/м3

1600

1700

1800

1900

2000

АНФ-6

2,58

2,54

2,50

2,46

2,42

АНФ-7

2,60

2,56

2,52

2,48

2,44

АНФ-8

2,92

2,88

2,84

2,80

2,76

АНФ-19

2,25

2,21

2,17

2,13

2,09

АНФ-20

2,54

2,50

2,46

2,42

2,38

АНФ-21

2,37

2,33

2,29

2,25

2,21

АНФ-29

2,71

2,67

2,63

2,59

2,55

АН-291

2,68

2,64

2,60

2,56

2,52

АН-292

2,76

2,72

2,68

2,64

2,60

АНФ-1П

2,45

2,41

2,37

2,33

2,29

Из таблицы 3 видно, что замена фтористого кальция известью или глиноземом как раздельно, так и вместе несколько увеличивает плотность шлака; влияние температуры - обратное.

Вместе с тем возможные изменения плотности столь незначительны, что при ЭШП сталей и сплавов, имеющих плотность расплава 7 - 9 г/см3, не должны влиять на процессы каплеобразования и разделения шлаковой и металлической фаз.

2.2.4 Поверхностные свойства

Процессы рафинирования металла при ЭШП во многом определяются поверхностными свойствами применяемых флюсов (шлаков). Поверхностные свойства определяют возможность разделения или прилипания металла и шлака, поглощение шлаком неметаллических включений из металла, интенсивность поступления в металл кислорода и водорода из окружающей атмосферы.

Характеристикой поверхностных свойств жидкости является удельная свободная поверхностная энергия, обозначаемая буквой s и измеряемая в Дж/м2 (эрг/см2).

Поверхностную энергию на границе двух жидких фаз называют межфазным натяжением.

В таблице 4 приведены сведения о влиянии состава и температуры на поверхностное натяжение некоторых шлаков для ЭШП. Как видно из этой таблицы, Al2O3, CaO и MgO повышают поверхностное натяжение расплавов, а с увеличением температуры оно несколько снижается у шлаков на основе CaF2 (АНФ-1П и АНФ-6) или остается практически на одном уровне у шлаков с небольшим содержанием фтористого кальция (АН-295 и АН-291). Установлено, что перечисленные окислы слабо или почти не влияют на межфазное натяжение фторидных шлаков на границе с металлом.

Скачать файл