книги из ГПНТБ / Фрумин Е.И. Нагрев стали в синтетических шлаках

Вязкость расплавленных боратов. Вязкость расплавов. на основе буры изменяется в широком температурном ин­ тервале—от долей пуаза до 103— 1013/гз [16, 45]. Для практики нагрева стали наибольший интерес представляет

7. Для измерения вязкости в диапазоне 0,2—50 пз нить изготовляют из нихрома диаметром а ; 0,3 мм; период соб­ ственных колебаний вискозиметра составляет 7—8 сек. Шпиндель может быть изготовлен из сплава «нимоник» ХН77ТЮР. Подвесная система выводится из состояния покоя закручиванием нити на 180°, затем сдвигается стопор и система испытывает затухающие колебания. Для отсчета угла закручивания служит диск 6 с делениями и стрелка 3.

Для градуировки вискозиметра обычно применяют дис­ тиллированный глицерин, вязкость которого предвари­ тельно измеряют прецизионным вискозиметром.

30-х годах М. П. Воларовичем и его сотрудниками; впослед­ ствии их данные неоднократно обрабатывались [15, 16, 45,

30

122]. Рассмотрим результаты исследований по влиянию

ются два ярко выраженных максимума вязкости, соответ­

борного ангидрида постепенно сглаживаются с повышением температуры до 1050°, однако вплоть до 1050° С сохраня­ ется тенденция к увеличению вязкости расплава при воз­ растании содержания борного ангидрида (рис. 21, б).

Система NaäO — В 2 0 3 — Si02. Характерные области и границы в этой системе показаны на рис. 22. В системе Na2 0 — Si02 — В0О3 образуется эвтектика с содержанием 27 вес.% Na3 0, 25 — ВХ>3 и 48 — Si02 . Замена Si02 на В2 Оч приводит к снижению вязкости расплавов (табл. 3).

31

K2 ZrFe не оказывает существенного влияния на вязкость буры. На кривых зависимости «вязкость — состав» при низких температурах наблюдаются два ярко выражен­ ных максимума, соответствующие добавкам 4 и 8% фторцир-

эвтектики, о чем свидетельствует минимум на кривой вяз­ кости .

32

Рис. 23. Вязкость расплавов си­ стемы Na2 B4 0, — K,ZrF0 .

происходит частичная диссо­ циация комплексов и переход их в более простые формы, вязкость расплава падает. С повышением содержания Na2 0 концентрация боркислород-

еесоіыеѵ. ных ионов понижается, ЧТО вызывает некоторое снижение вязкости расплава. При увеличении присадки Na2 0 к буре

вязкость расплава понижается, начало кристаллизации

туре, равной 860° С. Как видно из рисунка, вязкость рас-

34

плава при увеличении длительности выдержки увеличи­ вается. Это можно объяснить изменением структуры рас­ плава: появлением прочных связей между ионами, увели­ чением размеров и усложнением боркислородных комплек­ сных анионов.

1

1

1

незначительно влияют на вязкость буры. Вязкость эвтек­

Li 2 0 к буре уменьшают ее вязкость (в случае добавки 5,1%

и т. п.) способствуют понижению вязкости. Расплав ста­ новится более жидкоподвижным, если к нему добавить воду

(гидроксилыіая группа расщепляет крупные анионы): По­ следнее возможно при повышенном парциальном или общем давлении паров над расплавом или при пропускании воды через расплав.

Аналогичная картина имеет место в боратных шлаках. На рис. 26 показана растворимость паров воды в щелочноборатных стеклах. Кривые исходят из одной точки, отве-

36

висимость поверхностного-натяжения некоторых расплавов от температуры. В чистом борном ангидриде в интервале тем­ ператур 750—1200° С наблюдается повышение поверхностно­ го натяжения с ростомтемпературы. Температурный коэффи­ циент поверхностного натяжения обычно отрицательный, так как с ростом температуры увеличивается расстояние между частицами, падает их энергия взаимодействия. В некоторых случаях этот коэффициент бывает положителен. Причиной

Рис. 28. Изменение плотности (о) п молярного объема (б) расплавов системы Na,0 • 2 В 2 0 3 — KnZrF0"

является ослабление ковалентной связи у иона кислорода (диссоциация). При небольших концентрациях окислов ли­ тия, натрия и калия в расплаве В 2 0 3 температурный коэффи­ циент поверхностного натяжения положительный, сростом содержания Ме2 0 значения а увеличиваются,a коэффициента do/dT уменьшаются, и при содержаниях Ме2 0 свыше 20% величина do/dT становится отрицательной. Повышение содержания В 2 0 3 в системе Na2 0 — В 2 0 3 снижает поверх­ ностное натяжение расплава и улучшает отделимость за­ стывшей шлаковой пленки от стали.

Содержание В 2 0 3 в шлаке должно быть достаточно боль­ шим для улучшения отделимости, но должно быть ограниче­ но, чтобы не повышалась вязкость и не возрастал унос.

38

Влияние фторцирконата калия на поверхностные свой­ ства расплавов системы Na20 — В2 03 . С. Б. Якобашвили исследовал влияние добавок фторцирконата калия на плот­ ность, поверхностное натяжение и молярный объем распла­ вов системы Na2 0 • 2 В 3 0 3 — K2 ZrF6 (табл. 5). Кривые'из­ менения плотности и молярного объема расплавов этой системы в зависимости от температуры и содержания фтор­

в/г is плотности и молярного объема

Рис. 29. Изменение поверхностного натяжения (а) и температурного коэффициента поверхностного натяжения (б) расплавов системы Na2 0 .

• 2 В 2 0 3 — K2ZrF„ при разных добавках фторцирконата калия.

K2 ZrFe . На основании этого факта можно сделать предполо­ жение о существовании в расплаве химических соединений, • Как следует из зависимостей, приведенных на рис. 29, а, увеличение содержания фторцирконата калия до 6 мол.% вызывает понижение поверхностного натяжения буры во всем диапазоне температур (750—950° С). При добавках более 6 мол.% K2 ZrF„ наблюдается лишь незначительное дальнейшее понижение величины ff. Снижение поверхност­ ного натяжения буры при добавлении фторцирконата калия объясняется обогащением расплава фторцирконатными комплексными анионами ZrF6~" за счет боркислородных

39