» » Вязкость реальных доменных шлаков
09.06.2015

Исследования показывают, что в реальных шлаках присутствие таких окислов, как MgO, FeO, MnO и серы оказывает тем большее влияние на свойства шлака, чем меньше в нем сумма SiO2 + CaO + Al2O3. Следовательно, обычные трехосные диаграммы плавкости и вязкости, построенные на основе изучения трехкомпонентных систем, лишь приблизительно могут характеризовать действительные свойства шлаков, а иногда дают и неверные данные.
Н.В. Рулла исследовал свойства реальных доменных шлаков, состоящих из семи компонентов, взяв за основу шлаки южных печей, работающих на сернистом коксе, а И.П. Семик и А.П. Якобсон исследовали шлаки со сравнительно более высоким содержанием Al2O3 и большей суммой (SiO2 + Al2O3), характерные для доменных печей Магнитогорского завода. Для удобства графического изображения Н.В. Рулла разбил все шлаки, содержащие 39—43% SiO2, 8—13% Al2O3, 45—49% CaO, на три группы (табл. 14).
Вязкость реальных доменных шлаков

При классификации шлаков и обработке результатов исследования условно предположено, что в них вся сера связана в CaS. После соответствующего пересчета на диаграммах сумма (SiO2 + Al2O3 + CaOчист) = 100%, причем CaO чист представляет собой всю CaO шлака, за вычетом той извести, которая пошла на образование CaS.
Н.В. Рулла методом двойного логарифмирования определял точки начала кристаллизации каждого исследованного шлака. Найденные им вязкости при 1400 и 1500° и температуры кристаллизации для каждой группы шлаков приведены на рис. 113—121.
Вязкость реальных доменных шлаков

Данные H.В. Руллы подтверждают установленные закономерности влияния состава на свойства шлаков: вязкость при всех температурах имеет некоторый минимум (иногда — два), за пределами которого изменение того или иного компонента ведет к возрастанию вязкости; температуры плавления для данных шлаков возрастают с ростом основности. Вязкости и плавкости натуральных шлаков ниже, чем для трехкомпонентных шлаков.
Существенным выводом из исследования Н.В. Руллы является заключение, что наиболее подвижными основными шлаками оказываются шлаки, в которых отношение SiO2+Al2O3/CaO близко к единице. При увеличении основности за счет CaO повышается вязкость, а при возрастании Al2O3 в шлаке на графике появляются два максимума вязкости. Шлаки более основные с отношением SiO2/CaO = 0,69/0,71 имеют максимумы при 13 и 17% Al2O3. Чем кислее шлак, тем при более высоких содержаниях Al2O3 имеют место максимумы вязкости. При этом в более основных шлаках увеличение Al2O3 вызывает понижение температуры плавления, в более кислых (в рассматриваемых пределах) — повышение. Для шлаков «коротких», называемых также пластичными, большее значение имеет температура плавления, так как при низких температурах шлаки, хотя и могут быть подвижны, но подвижность их весьма неустойчива: понижение температуры на 10—20° вызывает резкое их застывание.
Вязкость реальных доменных шлаков
Вязкость реальных доменных шлаков

Диаграммы Н.В. Руллы имеют в виду конечные шлаки чугунов со сравнительно низким содержанием марганца; этими диаграммами не охватываются первичные шлаки с повышенным содержанием MnO, древесноугольные кислые шлаки и сравнительно кислые и глиноземистые типа магнитогорских.
Работы И.П. Семика и А.П. Якобсона, касающиеся реальных шлаков, более кислых и с повышенным содержанием глинозема (свыше 14—15%), показали, чсо наиболее рациональными в условиях магнитогорского доменного цеха являются шлаки с отношением CaO:SiO2 = 0,94/0,97 при SiO2+Al2O3/CaO = 1,23; шлаки, содержащие SiO2 до 40% при Al2O3 до 18% и около 5 % MgO еще тоже достаточно подвижны. При содержании SiO2 выше 40% резко возрастает вязкость шлаков, но снижается температура кристаллизации.
Увеличение Al2O3 разно сказывается на шлаках разной основности: в кислых шлаках (SiO2 > 40 %) понижает вязкость, в основных (< 40%) повышает. Увеличение MgO повышает температуру кристаллизации магнитогорских шлаков, но снижает их вязкость при температурах выше 1250°.
Данные о вязкости (в пуазах) многокомпонентных кислых шлаков независимо от содержания Al2O3 даны Энделем и Клеем. Результаты своей работы авторы обобщили в формулу
Вязкость реальных доменных шлаков

При этом CaO, MgO и т.д. выражены в весовых процентах. Формула (IV, 5) справедлива при CaO : SiO2 = 0,7/1,0 и при повышенных концентрациях Al2O3 и MgO в шлаке. Как видно из формулы, повышение содержания всех основных окислов и даже TiO2 снижает вязкость, a SiO2 и Al2O3 повышает ее, что характерно для кислых шлаков, в которых возрастание даже CaO ведет к понижению вязкости.