Физични свойства на шлаките, вискозитет
Сред физичните свойства на шлаката, вискозитетът има най-силен ефект върху скоростта на окисляване на примесите и тяхното транспортиране в шлаката, т.е. Както знаете, вискозитетът се определя от съотношението:
където F е силата, необходима за създаване на градиент на скоростта dw/dy между слоевете на областта S,
n - коефициент на вискозитет,
n-s/m 2 или pz (gf/cm-s).
Следователно вискозитетът се определя от коефициента на вискозитет.
Вискозитетът има значителен ефект върху скоростта на дифузия на компонентите. При условия, когато шлаката е неподвижна, важи уравнението n \ D = const (където D е коефициентът на скорост на дифузия, cm 2/s). Следователно скоростта на дифузия е обратно пропорционална на вискозитета.
В неспокойната шлака, с увеличаване на нейния вискозитет, скоростта на масообмен на компонентите намалява поради намаляване на интензивността на смесването. Вискозитетът на шлаката зависи от нейната температура и състав .
Вискозитетът на шлаката намалява с увеличаване на температурата. Тази зависимост се изразява чрез уравнението:
където А е постоянна характеристика на дадена течност;
exp - експонента или степенна въз основа на e на естествения логаритъм (y = exp се записва вместо Y = O)
Ен - активираща енергия на вискозен поток.
При температурата на процесите на производство на стомана (1550-1650 ° C) основните шлаки се характеризират с нисък вискозитет от 0,01-0,3 N-s/m 2 (0,1-Зпз) [обърнете внимание за сравнение, че вискозитетът на водата при 20 ° C е 0,001 N - s/m 2 (0,01 pz), ленено масло 0,05 N s/m 2 (0,5 pz), течна стомана при 1600 ° C
0,04 pz)]. Но с понижаване на температурата вискозитетът на тези шлаки се увеличава рязко.
Вискозитетът на основните шлаки се увеличава с увеличаване на съдържанието на CaO и особено на MgO. Привидният вискозитет на шлаката значително се увеличава в присъствието на неразтворени частици с размер 10-3 10-2 mm, което води до значително увеличаване на вътрешното триене. В основната шлака такива частици могат да бъдат кристали от периклаза (MgO), вар, хромови оксиди. Вискозитетът на основните шлаки намалява с въвеждането на Fe2O3, SiO2, Al2O3 и CaF2. Тъй като тези компоненти увеличават разтворимостта на CaO и MgO в шлаката, добавянето им към шлаката води до намаляване на привидния вискозитет. .
Най-силен ефект от понижаването на вискозитета на основната шлака се наблюдава, когато в нея се въведе флуороспат (CaF2). Това се използва широко при топене на стомана в дъгови пещи и особено при ESR. Както беше отбелязано, CaF2 е един от основните компоненти на повечето потоци, използвани за производство на шлака при претопяване в електрошлакова утайка.
Влиянието на CaF2 върху вискозитета на шлаките в системата CaO - Al2O3 - CaF2 е показано на фигурата, от която се вижда, че обогатяването на стопилката с калциев флуорид намалява вискозитета на шлаките. Увеличаването на съдържанието на CaO в шлаката с постоянен дял на Al2O3 или увеличаване на съдържанието на Al2O3 с постоянен дял на CaO причинява увеличаване на вискозитета.
Вискозитетът на киселите шлаки е много по-висок от вискозитета на основните шлаки и може да го надвиши с порядък. Вискозитетът на киселите шлаки се увеличава значително с увеличаване на съдържанието на силициев диоксид над границата на разтворимост, когато той е в шлаката под формата на суспензия от кристали. Вискозитетът на такива шлаки намалява с увеличаване на съдържанието на СаО или железни оксиди в тях. Следователно добавянето на вар и желязна руда към банята с киселинната дъгова пещ предизвиква увеличаване на подвижността на течността на шлаката и засилване на окислителните процеси.