Электрошлаковый переплав: Учебное пособие (Принцип электрошлакового переплава, технология процесса наплавки слитка, физико-химические процессы при ЭШП, плавление и кристаллизация металла), страница 18

Таблица 4 - Влияние химического состава и температуры на поверхностное натяжение шлаков

Конечный результат обработки металла шлаком во многом зависит от сил сцепления:

1) применяемого шлака с обрабатываемым металлом, т.е. сил, которые определяют возможность загрязнения металла частицами шлака;

2) применяемого шлака с неметаллическими включениями, присутствующими в обрабатываемом металле, т.е. сил, которые определяют способность шлака адсорбировать включения;

3) обрабатываемого металла с находящимися в нем неметаллическими включениями; эти силы определяют возможность извлечения включений из металла.

В общем случае силы сцепления двух соприкасающихся между собой фаз характеризуются адгезией (W_a), определяемой по уравнению:

,                                                                                 (19)

где        и  - поверхностное натяжение первой и второй фаз;

- межфазное натяжение на границе этих фаз.

Для трех выше названных сил сцепления можно записать соответственно:

,                                                                                 (20)

 ,                                                                                 (21)

.                                                                                 (22)

Удаление из металла неметаллических включений в результате адсорбции возможно, если

W_ш-м < W_ш-вкл > W_м-вкл.                                                                           (23)

Поскольку при ЭШП используют электроды заданного химического состава, содержащие включения определенного типа, то величина W_м-вкл. будет оставаться неизменной. В этом случае требуется подбирать такой шлак, который удовлетворял бы условию

W_ш-м < W_ш-вкл.                                                                     (24)

Для соблюдения этого условия необходимо, чтобы: шлак обладал небольшим поверхностным натяжением s_ш; межфазное натяжение шлака на границе с переплавляемым металлом s_ш-м было максимальным; межфазное натяжение шлака на границе с неметаллическими включениями s_ш-вкл было минимальным.

Специальными исследованиями установлено, что шлаки на основе CaF₂ обладают сравнительно низким поверхностным натяжением, небольшой адгезией к стали и хорошо смачивают оксидные включения типа Al₂O₃ и SiO₂. Этим объясняется успешное применение указанных шлаков в практике ЭШП.

2.2.5 Получение флюсов

Флюсы получают сплавлением компонентов в электрических дуговых печах емкостью 5 т, снабженных трансформаторами 2500 кВА. Особенностью таких печей является то, что они выполнены закрытыми с подъемным сводом. Свод состоит из сварного полого опорного кольца с водоохлаждаемой кессонированной центральной частью, имеющей отверстия для электродов, загрузки шихты и отсоса газов.

Футеровка свода выполнена магнезитовым кирпичом, футеровка ванны печи изготовлена из самоспекающейся углеродистой массы и угольных блоков. Ванну печи можно выкатывать, что обеспечивает ее быструю замену. Печи снабжены газоочисткой.