Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков
Разработана методика оценки перехода шлаковых расплавов из гомогенного состояния в гетерогенное, включающая определение температурного интервала затвердевания расплавов, энергии активации вязкого течения на различных этапах, количества выделяющейся твердой фазы в процессе кристаллизации, максимально...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62791 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков / Д.Н. Тогобицкая, А.Ф. Хамхотько, Ю.М. Лихачев, Д.А. Степаненко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 18. — С. 200-209. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62791 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Тогобицкая, Д.Н. Хамхотько, А.Ф. Лихачев, Ю.М. Степаненко, Д.А. 2014-05-25T20:09:34Z 2014-05-25T20:09:34Z 2008 Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков / Д.Н. Тогобицкая, А.Ф. Хамхотько, Ю.М. Лихачев, Д.А. Степаненко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 18. — С. 200-209. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62791 669.162.275.2:681.5 Разработана методика оценки перехода шлаковых расплавов из гомогенного состояния в гетерогенное, включающая определение температурного интервала затвердевания расплавов, энергии активации вязкого течения на различных этапах, количества выделяющейся твердой фазы в процессе кристаллизации, максимальной линейной скорости кристаллизации и соответствующей температуры. Статья рекомендована к печати докт.техн.наук, проф. Э.В.Приходько ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Металловедение и материаловедение Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| spellingShingle |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков Тогобицкая, Д.Н. Хамхотько, А.Ф. Лихачев, Ю.М. Степаненко, Д.А. Металловедение и материаловедение |
| title_short |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| title_full |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| title_fullStr |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| title_full_unstemmed |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| title_sort |
использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков |
| author |
Тогобицкая, Д.Н. Хамхотько, А.Ф. Лихачев, Ю.М. Степаненко, Д.А. |
| author_facet |
Тогобицкая, Д.Н. Хамхотько, А.Ф. Лихачев, Ю.М. Степаненко, Д.А. |
| topic |
Металловедение и материаловедение |
| topic_facet |
Металловедение и материаловедение |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Разработана методика оценки перехода шлаковых расплавов из гомогенного состояния в гетерогенное, включающая определение температурного интервала затвердевания расплавов, энергии активации вязкого течения на различных этапах, количества выделяющейся твердой фазы в процессе кристаллизации, максимальной линейной скорости кристаллизации и соответствующей температуры.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62791 |
| citation_txt |
Использование базы вискозиметрических данных для расчета кристаллизационной способности металлургических шлаков / Д.Н. Тогобицкая, А.Ф. Хамхотько, Ю.М. Лихачев, Д.А. Степаненко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 18. — С. 200-209. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT togobickaâdn ispolʹzovaniebazyviskozimetričeskihdannyhdlârasčetakristallizacionnoisposobnostimetallurgičeskihšlakov AT hamhotʹkoaf ispolʹzovaniebazyviskozimetričeskihdannyhdlârasčetakristallizacionnoisposobnostimetallurgičeskihšlakov AT lihačevûm ispolʹzovaniebazyviskozimetričeskihdannyhdlârasčetakristallizacionnoisposobnostimetallurgičeskihšlakov AT stepanenkoda ispolʹzovaniebazyviskozimetričeskihdannyhdlârasčetakristallizacionnoisposobnostimetallurgičeskihšlakov |
| first_indexed |
2025-11-26T14:01:00Z |
| last_indexed |
2025-11-26T14:01:00Z |
| _version_ |
1850624053747908608 |
| fulltext |
200
УДК 669.162.275.2:681.5
Д.Н.Тогобицкая, А.Ф.Хамхотько, Ю.М.Лихачев, Д.А.Степаненко
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗЫ ВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДЛЯ
РАСЧЕТА КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ
Разработана методика оценки перехода шлаковых расплавов из гомогенного
состояния в гетерогенное, включающая определение температурного интервала
затвердевания расплавов, энергии активации вязкого течения на различных эта-
пах, количества выделяющейся твердой фазы в процессе кристаллизации, макси-
мальной линейной скорости кристаллизации и соответствующей температуры.
Введение. Одной из важнейших характеристик оксидных расплавов
является вязкость. Она в значительной мере определяет рафинирующую
способность шлаков в доменном и сталеплавильном процессах, защитные
свойства технологических стеклопокрытий и стеклосмазок для горячей
деформации металлов, процессы формирования структуры и свойств стек-
локристаллических материалов и т.д.
Особенно важное значение как с теоретической, так и с практической
точек зрения имеют вискозиметрические характеристики оксидных мате-
риалов в диапазоне температур ликвидус – солидус, в котором происхо-
дит их плавление или кристаллизация, существенно влияющие на ско-
рость и полноту протекающих процессов. Так, в области высоких темпе-
ратур, т.е. при значительном перегреве выше температуры ликвидуса,
различие в вязкости металлургических шлаков заметно уменьшаются. В
процессе же охлаждения, в особенности вблизи температуры солидуса,
металлургические шлаки в зависимости от химического и минералогиче-
ского состава обнаруживают значительные различия вязкости.
Изложение основных материалов исследования. В связи с изло-
женным анализ зависимостей вязкости различных по составу шлаков от
температуры может предоставить широкую информацию для оценки про-
цессов перехода многокомпонентных металлургических шлаков из гомо-
генного состояния в гетерогенное.
Энергия активации вязкого течения в интервале кристаллизации шла-
кового расплава связана с изменением структуры расплава и определяет
его кристаллизационную способность, а именно скорость образования
центров кристаллизации и линейную скорость роста кристаллов. При этом
наиболее важными показателями являются температура ликвидус (ТЛ) как
предельная температура существования кристаллов в расплаве, количест-
во твердой фазы, выделяющейся в процессе кристаллизации φтв, макси-
мальная линейная скорость кристаллизации Vmax и соответствующая ей
температура
maxVT .
Созданная в ИЧМ база данных «Шлак» в рамках Банка данных «Ме-
таллургия» содержит фактографическую информацию о вискозиметриче-
201
ских исследованиях свыше 5000 составов различных шлаков, стекол и
других аналогичных оксидных материалов [1]. Причем, наиболее ценной
и интересной для анализа является информация, представленная в таб-
личном виде без сглаживания и математической интерпретации.
Рассмотрим возможность использования вискозиметрических харак-
теристик для определения вышеупомянутых показателей на примере до-
менных шлаков различной основности по данным [2] (табл. 1).
Таблица 1. Химический состав доменных шлаков
Содержание, мас. % №
п/п SiO2 CaO MgO Al2O3 FeO MnO S
CaO
SiO2
1 41,74 46,86 3,08 4,83 0,68 1,90 1,10 1,12
2 41,57 33,95 9,66 8,08 0,67 2,49 0,62 0,82
3 33,06 47,20 6,87 11,8 0,44 0,39 2,55 1,43
В работе [2] приведена вязкость шлаков (η, Па⋅с), измеренная при их
охлаждении от 16000С до 12500С, и температура при резком увеличении
вязкости до величины η=4 Па⋅с, которая фактически соответствует Т со-
лидус. Нами дополнительно рассчитана величина lgη и 10000⋅(Т+273)–1,
которые предназначены для расчета энергии активации и определения Т
ликвидус (табл. 2) графическим методом.
Таблица 2. Вязкость доменных шлаков
Т,0С 1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1280 1250 Т4,0С
104⋅Т–1, 0К–1 5,339 5,485 5,64 5,804 5,977 6,161 6,357 6,489 6,566
η,Па⋅с 0,16 0,19 0,23 0,27 0,35 0,51 0,73 0,89 1,22 1200 №
1 lgη –0,796 –0,721 –0,638 –0,569 –0,456 –0,292 –0,137 –0,051 0,086
η,Па⋅с 0,27 0,3 0,34 0,4 0,48 0,62 0,9 1,07 1,52 1156 №
2 lgη –0,569 –0,523 –0,468 –0,398 –0,319 –0,208 –0,046 0,029 0,182
η,Па⋅с 0,17 0,2 0,25 0,42 0,69 2,55 1342 №
3 lgη –0,77 –0,699 –0,602 –0,327 –0,161 0,406
На рис.1 представлена вязкость шлаков №№ 1–3 различной основно-
сти в координатах η – Т в виде плавных кривых. Шлаки №1 и №3 с ос-
новностью более 1,1, маловязкие при высоких температурах 1600–15000С,
имеют температуру затвердевания ТС соответственно 12000С и 13420С.
Особенно быстро затвердевает высокоосновный шлак №3. Низкооснов-
ный шлак №2 при высоких температурах более вязкий (в 1,5 – 1,6 раза),
однако он более легкоплавкий (ТС = 11560С).
Преобразование координат в lgη – T
104
, как показано на рис.2 более
информативно, позволяет рассчитать активационные характеристики вяз-
кого течения шлаков и более обстоятельно проанализировать их поведе-
ние в диапазоне охлаждения и кристаллизации.
202
Рис.1. Вязкость
шлаков в коорди-
натах η – Т. Циф-
ры у кривых со-
ответствуют по-
зициям табл.1.
Как видно
из рис.2, в ко-
ординатах lgη–
T
104
зависи-
мость логариф-
ма вязкости
каждого из
шлаков разной
основности от обратной температуры трансформируется из плавной кри-
вой (рис.1) в ломаную прямую с тремя прямолинейными участками и
двумя перегибами. Прямая линия в высокотемпературной области соот-
ветствует гомогенному расплаву. Первая точка перегиба соответствует Т
ликвидус, когда в расплаве изученных шлаков системы CaO–SiO2–Al2O3–
MgO появляются первые кристаллы самого тугоплавкого соединения –
ларнита (2CaO⋅SiO2, Тпл=21300С). Второй прямолинейный участок в об-
ласти средних температур соответствует кристаллизации расплава прак-
тически с постоянной скоростью, которая резко увеличивается после вто-
рого перегиба. По данным [2] кристаллизация шлаков практически завер-
шается при достижении вязкости 4 Па⋅с.
Рис.2. Вязкость шлака в
координатах lgη– T
410 .
Цифры у кривых соответ-
ствуют позициям табл.1.
Прямолинейные
участки зависимости
lgη от T
104
свидетельст-
вуют об отсутствии
структурных измене-
ний в расплавах и воз-
можности вычисления
энергии активации вязкого течения Еη по формуле, предложенной в рабо-
те [3], как показано в табл.3:
203
,
)(1000
)ηlgη(lg155,19
12
21
21η TT
TTE
−
−⋅⋅= кДж/моль (1)
Таблица 3. Активационные характеристики доменных шлаков.
Участок
Шлак
№
Свойство Высоко–
температурный
Средне–
температурный
Низко–
температур-
ный
Т2 – Т1, 0К 1873 – 1663 1663 – 1528 1528 – 1473
lgη1 – lgη2,
Па⋅с
(–0,44)–(–
0,796)
0,04–(–0,44) 0,602–0,04
Тперехода Тл=1663 Тп=1528 Тс=1473
1
Еη, кДж/моль 101,1 173,1 440,5
Т2 – Т1, 0К 1873 – 1698 1698 – 1593 1593–1429
lgη1 – lgη2,
Па⋅с
(–0,37)–(–
0,569)
(–0,15)–(–
0,37)
0,602–(–0,15)
Тперехода Тл=1698 Тп=1593 Тс=1429
2
Еη, кДж/моль 69,3 108,6 199,9
Т2 – Т1, 0К 1873–1780 1780 – 1665 1665–1615
lgη1 – lgη2,
Па⋅с
(–0,63)–(–
0,77)
(–0,12)–(–
0,63)
0,602–(–0,12)
Тперехода Тл=1780 Тп=1665 Тс=1615
3
Еη, кДж/моль 96,1 251,8 743,8
С увеличением основности шлаков их энергия активации вязкого те-
чения возрастает. Так, у шлака №3 с основностью CaO/SiO2=1,43 по
сравнению со шлаком №2 энергия активации вязкого течения в высоко-
температурной области гомогенного состояния расплава увеличилась на
40%, в среднетемпературной области в 2,3 раза и в низкотемпературной –
в 3,7 раза. Интервал кристаллизации этого шлака уменьшился до 1650К.
Эти активационные характеристики свидетельствуют о повышенной
склонности высокоосновного шлака №3 к кристаллизации и низкой ста-
бильности этого «короткого» шлака в ходе доменной плавки. Шлак №2 с
основностью CaO/SiO2=1,12 по активационным характеристикам и ин-
тервалу кристаллизации занимает промежуточное положение между шла-
ками №2 и №3.
Рассмотрим влияние гетерогенности на вязкость шлаков. Оценке
влияния количества выделяющейся твердой фазы на вязкость жидкости и
решению обратной задачи посвящен ряд исследований. Так, Эйнштейном
показано, что связь между вязкостью дисперсной системы (η) и объемной
долей дисперсной фазы ( твϕ ) в виде частиц сферической формы незави-
симо от их размера описывается соотношением [4]:
204
,)2,5(1ηη тво ϕ⋅+= (2)
где ηо – вязкость чистой дисперсной среды.
Это уравнение, как показано в работе [5], справедливо при малых зна-
чениях твϕ ≤0,05.
В случае концентрированных дисперсных систем использование тео-
рии Эйнштейна позволило получить [6]:
),αexp(ηη тво ϕ⋅⋅= (3)
где α – некоторый коэффициент.
При изучении влияния степени гетерогенности на вязкость синтетиче-
ского шлака мелилитового состава в работе [7] было получено аналогич-
ное уравнение, в котором величина α=0,073, а содержание твердой фазы
твϕ представлено в %. После его преобразования получаем для расчета
твϕ уравнение:
0,073
oη
ηln
тв
⎟
⎠
⎞⎜
⎝
⎛
=ϕ (4)
В работах [8, 9] исследованы особенности вязкого течения металличе-
ских, солевых и оксидных расплавов в рамках представлений о структур-
ной микронеоднородности, когда при больших перегревах расплавов они
становятся структурно однородными (разупорядоченными), а при пони-
жении температуры в них наряду с разупорядоченной структурой появ-
ляются микрообъемы с упорядоченным расположением частиц, близким к
таковому в кристаллической решетке (кластеры). Очевидно, примени-
тельно к шлаковым расплавам разупорядоченную структуру при их пере-
греве можно трактовать как гомогенную. Тогда появление при охлажде-
нии расплава упорядоченных группировок соответствует выпадению в
гомогенном расплаве твердых частиц, и расплав становится гетероген-
ным.
Температурная зависимость вязкости в координатах η–Т (рис. 1) со-
стоит из линейного высокотемпературного и экспоненциального низко-
температурного участков. Температура начала линейного участка по дан-
ным [8, 9] является температурой полного разупорядочения (гомогениза-
ции) расплава Траз.. Она же практически является температурой ликвидуса
(Траз.=Тлик.). Экстраполяция линейного участка в область низких темпера-
тур вплоть до температуры солидус расплава (ТС) дает гипотетическую
температурную зависимость вязкости гомогенного расплава. Учитывая
изложенное, с привлечением экстраполяционного метода и соотношений,
представленных в [8, 9]:
1тво =+ ϕϕ (5)
205
,
η
ηо
о ≈ϕ (6)
получим:
,100
η
)оη(η
тв ⋅
−
=ϕ об. %, (7)
где тво иϕϕ – объемные доли соответственно гомогенной и дисперсной
(твердой) фаз расплава, ηиηо – вязкость соответственно гомогенного и
гетерогенного расплава.
Полученное уравнение (7) позволяет по вискозиметрическим данным
определить количество выделяющейся твердой фазы во всем температур-
ном диапазоне измерения вязкости. Уравнения (4) и (7) использованы на-
ми для сравнительной оценки количества твердой фазы, кристаллизую-
щейся при различных температурах в процессе охлаждения при измере-
нии вязкости шлаковых расплавов различной основности (табл.4).
Величины η соответствуют экспериментальным данным, а оη – со-
ответствуют таковым лишь на прямолинейных участках зависимостей η –
Т, а при температурах ниже ТЛ получены экстраполяцией этих участков в
область низких температур вплоть до ТС (рис.1).
Расчетные данные свидетельствуют о наименьшей кристаллизацион-
ной способности кислого шлака №2 и максимальной – высокоосновного
шлака №3. Эти данные корреспондируются с активационными характери-
стиками шлаков.
Что касается расчетных величин твϕ , то полученные по формуле (7)
они в 3–7 раз больше, чем по формуле (4), при симбатном их изменении с
температурой.
По нашему мнению, расчет твϕ по формуле (7) является более досто-
верным, что подтверждается в работе [9] на реальных оксидных соедине-
ниях, поэтому может быть рекомендован для практического использова-
ния при оценке кристаллизационной способности шлаковых расплавов.
Для металлургической промышленности, где кристаллизация шлаков
в технологическом процессе, например в доменном, является нежелатель-
ным явлением, а также для технологии переработки шлаков в закристал-
лизованные строительные материалы (шлакоситаллы, пемза и др.), важно
знать основные параметры, характеризующие кристаллизационную спо-
собность шлаковых расплавов, а именно температуру ликвидуса ТЛ, мак-
симальную скорость кристаллизации Vmax и соответствующую ей темпе-
ратуру
maxVT .
206
Таблица 4. Расчет количества твердой фазы при охлаждении шлаковых
расплавов
Т, 0С Шлак
№
Свой–
cтво 1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250 ТС
η ,Па⋅с 0,16 0,19 0,23 0,27 0,35 0,51 0,73 1,22 4,0
оη ,Па⋅с 0,16 0,19 0,23 0,27 0,31 0,35 0,38 0,42 0,46
твϕ ,
об.%(4)
0 0 0 0 1,7 5,2 8,9 14,6 29,6 1
твϕ ,
об. %(7)
0 0 0 0 11,5 31,5 48 65,5 88,5
η ,Па⋅с 0,27 0,3 0,34 0,4 0,48 0,62 0,9 1,52 4,0
оη ,Па⋅с 0,27 0,3 0,34 0,4 0,44 0,48 0,53 0,58 0,66
твϕ , об.
%(4)
0 0 0 0 1,2 3,5 7,3 13,2 24,7 2
твϕ , об.
%(4)
0 0 0 0 8,3 22,6 41,1 61,9 83,5
η ,Па⋅с 0,17 0,2 0,25 0,42 0,69 2,55 4,0
оη ,Па⋅с 0,17 0,2 0,25 0,3 0,35 0,38 0,4
твϕ , об.
%(4)
0 0 0 4,6 9,3 26,1 31,5 3
твϕ ,
об.%(4)
0 0 0 28,6 49,3 85,1 90
В работах Шелудякова Л.Н. с соавторами глубоко проанализирована
связь кристаллизационной способности оксидных расплавов с их вязко-
стью, которая была впервые отмечена Тамманом. В дальнейшем в резуль-
тате развития работ Тернбала, Коэна, Кумма и Шольце Шелудяковым
Л.Н. с сотрудниками предложены уравнения для расчета Vmax, мк/мин и
maxVT , 0К [10, 11]:
ЛTηlg7,4maxVlg −= (8)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−=
Лη
Л1ЛmaxV RTE
RT
TT (9)
где ТЛ – температура ликвидус, 0К;
ЛТ
η – вязкость при температуре ликвидус, пуаз;
207
Еη – энергия активации вязкого течения в высокотемпературной
области, Дж/моль;
R – газовая постоянная, равная 8,32036 Дж/моль⋅град.
Результаты расчета кристаллизационной способности доменных шла-
ков различной основности по уравнениям (8) и (9) с использованием ранее
полученных исходных величин приведены в табл. 5.
Таблица 5. Кристаллизационная способность доменных шлаков
Шлак № CaO/SiO2 Vmax, мк/мин
maxVT , 0К
1 1,12 13190 1463
2 0,82 11360 1410
3 1,43 20050 1542
Как видно, самая низкая величина максимальной скорости роста кри-
сталлов и соответствующая ей температура – у кислого шлака, а самые
высокие величины – у высокоосновного. Следовательно кристаллизаци-
онная способность шлаков увеличивается с ростом их основности, что
соответствует полученным ранее выводам на основе расчетов энергии
активации вязкого течения и количества твердой фазы в расплавах.
Таким образом, показана возможность использования базы данных о
свойствах металлургических шлаков для описания процессов перехода их
из гомогенного состояния в гетерогенное вплоть до полной кристаллиза-
ции. В частности, для любого конкретного оксидного расплава по темпе-
ратурной зависимости вязкости представляется возможность оценить ряд
характеристик процесса его кристаллизации.
Использование методики модельного описания структуры оксидных
расплавов с позиций теории направленной химической связи, разработан-
ной Приходько Э.В. [12], позволяет на основе экспериментальной инфор-
мации, сконцентрированной в соответствующих базах данных, прогнози-
ровать по химическому составу целый ряд свойств, как показано нами в
работе [13].
Рассмотрим возможность использования этого подхода для обобще-
ния кристаллизационной способности шлаков различных составов. Для
этого используем данные, опубликованные в работах Кручинина Ю.Д. с
соавторами [14, 15]. В работе [14] исследованы синтетические доменные
шлаки системы CaO–Al2O3–SiO2 в диапазоне содержания (мас. %): CaO –
39–49; Al2O3 – 13–20,5; SiO2 – 35,5–40,5 с добавками 3% и 10% MgO и по
1,5% одного из оксидов: FeO; MnO;K2O (всего 45 составов). В работе [15]
– натуральные доменные шлаки ряда уральских заводов в диапазоне со-
держания компонентов (мас. %): CaO – 31,6–44,6; Al2O3 – 10–24,7; SiO2 –
32,24–44,2; MgO – 1,22–9,92; MnO – 0,27–1,41; FeO – 0,46–1,1; TiO2 – 0–
6,7; Na2O – 0–0,45; K2O – 0–1,31; S – 0,28–1,2 (всего 17 составов).
208
Диапазон изменения величины максимальной линейной скорости
кристаллизации (Vmax) объединенного массива синтетических и натураль-
ных шлаков оказался довольно широким и составил 10,3 – 4090 мк/мин,
то есть максимальная величина отличается от минимальной примерно на
2,6 порядка. Диапазон величин температур ликвидуса (ТЛ) составил 1574–
17760К. Несмотря на столь существенный диапазон изменения кристалли-
зационной способности исследованных доменных шлаков, использование
предложенной в [12] методики позволило получить уравнения для про-
гнозирования Vmax и ТЛ по химическому составу, «свернутому» в виде
модельных параметров, с достаточно высокой точностью для практиче-
ского использования.
%9,12;4,26μ;865,0
,ρ388,42618,0424,28)мк/мин(,lg
кв
max
===
+Δ−−=
SR
eV
(10)
%8,1;1,24μ;853,0
,ρ435,3390984,723,523,
кв
0
Л
===
+Δ+−=
SR
eКТ
(11)
где Δе и ρ – химический эквивалент и стехиометрия шлака соответствен-
но [12];
R – коэффициент корреляции; μ – критерий надежности; Sкв – остаточное
среднеквадратичное отклонение.
Выводы
1. Показаны возможности использования базы вискозиметрических дан-
ных о металлургических шлаках.
2. Разработан довольно информативный способ оценки перехода метал-
лургических шлаковых расплавов из гомогенного состояния в гетероген-
ное, включающий определение температурного интервала затвердевания
шлакового расплава, энергии активации вязкого течения на различных
этапах, количества выделяющейся твердой фазы в процессе кристаллиза-
ции, максимальной линейной скорости кристаллизации и соответствую-
щей температуры.
3. Разработаны уравнения для прогнозирования кристаллизационной
способности доменных шлаков.
4. Представленные алгоритмы реализованы в виде программы для пер-
сонального компьютера.
1. Фактографические базы физико–химических данных в рамках банка данных
«Металлургия» / А.Ф.Хамхотько, Т.Б.Рудненко, В.Л.Столярова и др. // Изв.
АН СССР. Металлы. –1991. –№4. –С.221–223.
2. Физико–химические свойства конечных доменных шлаков заводов СССP /
Н.Л.Жило, Л.И.Большакова, М.Я.Остроухов и др. // В сб. Шлаковый режим
доменных печей. – М.: Металлургия, 1967. –С.149–168.
3. Борнацкий И.И. Теория металлургических процессов. // Киев – Донецк: «Ви-
ща школа», 1978. –228 с.
209
4. Регель А.Р., Глазов В.М. Закономерности формирования структуры электрон-
ных расплавов. // М.: Наука, 1982.
5. Ладьянов В.И., Логунов С.В., Кузьминых Е.В. О вязкости микронеоднородных
жидких металлов // Металлы. –1997. –№4. –С.22–27.
6. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. // М.: Химия, 1982.
7. Чернявский И.Я., Тумашов В.Ф., Владимирова Л.А. О связи вязкости шлако-
вых расплавов со степенью их кристаллизации //Изв. АН СССР. Металлы. –
1972. –№5. –С.73–75.
8. Новохатский И.А., Архаров В.И. Количественная оценка структурной микро-
неоднородности жидких металлов // ДАН СССР. Физическая химия. –1971. –
Т.201. –№4. –С.905–908.
9. Скрябин В.Г., Новохатский И.А. Исследование некоторых особенностей вяз-
кого течения окисных расплавов //ЖФХ.–1971.–Т.XLIX. –№11. –С.2759–2762.
10. Шелудяков Л.Н. Состав, структура и вязкость гомогенных силикатных и алю-
мосиликатных расплавов. //Алма–Ата. :Наука, –1980. –155 с.
11. Шелудяков Л.Н., Косьянов Э.А., Марконренков Ю.А. Комплексная переработ-
ка силикатных отходов. //Алма–Ата.:Наука, 1985. –172 с.
12. Приходько Э.В. Моделирование структуры при исследовании связи между
составом и свойствами оксидных расплавов // Изв. АН СССР. Неорганические
материалы. –1980. –Т.16. –№5. –С.900–906.
13. Приходько Э.В., Хамхотько А.Ф., Тогобицкая Д.Н. Строение и физико–
химические свойства металлургических шлаковых расплавов // Экспресс–
информация. Ин–т «Черметинформация». –М.: –1983. –21 с.
14. Кручинин Ю.Д., Иванова Л.В. О кристаллизации и вязкости доменных шлаков
// Изв. АН СССР. Металлы. –1968. –№2. –С.50–58.
15. Кручинин Ю.Д., Иванова Л.В., Румбах В.Э. Кристаллизационные свойства
уральских доменных шлаков // Изв. АН СССР. Металлы.–1965.–№6.–С.14–23.
Статья рекомендована к печати
докт.техн.наук, проф. Э.В.Приходько
<<
/ASCII85EncodePages false
/AllowTransparency false
/AutoPositionEPSFiles true
/AutoRotatePages /None
/Binding /Left
/CalGrayProfile (Dot Gain 20%)
/CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2)
/sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CannotEmbedFontPolicy /Error
/CompatibilityLevel 1.4
/CompressObjects /Tags
/CompressPages true
/ConvertImagesToIndexed true
/PassThroughJPEGImages true
/CreateJDFFile false
/CreateJobTicket false
/DefaultRenderingIntent /Default
/DetectBlends true
/DetectCurves 0.0000
/ColorConversionStrategy /CMYK
/DoThumbnails false
/EmbedAllFonts true
/EmbedOpenType false
/ParseICCProfilesInComments true
/EmbedJobOptions true
/DSCReportingLevel 0
/EmitDSCWarnings false
/EndPage -1
/ImageMemory 1048576
/LockDistillerParams false
/MaxSubsetPct 100
/Optimize true
/OPM 1
/ParseDSCComments true
/ParseDSCCommentsForDocInfo true
/PreserveCopyPage true
/PreserveDICMYKValues true
/PreserveEPSInfo true
/PreserveFlatness true
/PreserveHalftoneInfo false
/PreserveOPIComments true
/PreserveOverprintSettings true
/StartPage 1
/SubsetFonts true
/TransferFunctionInfo /Apply
/UCRandBGInfo /Preserve
/UsePrologue false
/ColorSettingsFile ()
/AlwaysEmbed [ true
]
/NeverEmbed [ true
]
/AntiAliasColorImages false
/CropColorImages true
/ColorImageMinResolution 300
/ColorImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleColorImages true
/ColorImageDownsampleType /Bicubic
/ColorImageResolution 300
/ColorImageDepth -1
/ColorImageMinDownsampleDepth 1
/ColorImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeColorImages true
/ColorImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterColorImages true
/ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG
/ColorACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages true
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth -1
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterGrayImages true
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages true
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile ()
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/Description <<
/CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002>
/CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002>
/DAN <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>
/DEU <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>
/ESP <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>
/FRA <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>
/ITA <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>
/JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002>
/KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e>
/NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.)
/NOR <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>
/PTB <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>
/SUO <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>
/SVE <FEFF0041006e007600e4006e00640020006400650020006800e4007200200069006e0073007400e4006c006c006e0069006e006700610072006e00610020006f006d002000640075002000760069006c006c00200073006b006100700061002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e007400200073006f006d002000e400720020006c00e4006d0070006c0069006700610020006600f60072002000700072006500700072006500730073002d007500740073006b00720069006600740020006d006500640020006800f600670020006b00760061006c0069007400650074002e002000200053006b006100700061006400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740020006b0061006e002000f600700070006e00610073002000690020004100630072006f0062006100740020006f00630068002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006f00630068002000730065006e006100720065002e>
/ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.)
>>
/Namespace [
(Adobe)
(Common)
(1.0)
]
/OtherNamespaces [
<<
/AsReaderSpreads false
/CropImagesToFrames true
/ErrorControl /WarnAndContinue
/FlattenerIgnoreSpreadOverrides false
/IncludeGuidesGrids false
/IncludeNonPrinting false
/IncludeSlug false
/Namespace [
(Adobe)
(InDesign)
(4.0)
]
/OmitPlacedBitmaps false
/OmitPlacedEPS false
/OmitPlacedPDF false
/SimulateOverprint /Legacy
>>
<<
/AddBleedMarks false
/AddColorBars false
/AddCropMarks false
/AddPageInfo false
/AddRegMarks false
/ConvertColors /ConvertToCMYK
/DestinationProfileName ()
/DestinationProfileSelector /DocumentCMYK
/Downsample16BitImages true
/FlattenerPreset <<
/PresetSelector /MediumResolution
>>
/FormElements false
/GenerateStructure false
/IncludeBookmarks false
/IncludeHyperlinks false
/IncludeInteractive false
/IncludeLayers false
/IncludeProfiles false
/MultimediaHandling /UseObjectSettings
/Namespace [
(Adobe)
(CreativeSuite)
(2.0)
]
/PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK
/PreserveEditing true
/UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged
/UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile
/UseDocumentBleed false
>>
]
>> setdistillerparams
<<
/HWResolution [2400 2400]
/PageSize [612.000 792.000]
>> setpagedevice
|