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

танян называет нейтрализационным, а другие авторы — полищелочным, заключающийся в резком снижении элек­ тропроводности стекла с образованием минимума на изо­ термах удельной электропроводности (максимумов на кри­ вых удельного сопротивления) при частичной замене одного щелочного окисла другим при постоянной их сумме. Это мо­ жет быть связано с повыше­ нием плотности упаковки ио­ нов, более плотным заполне­ нием пустот структуры. Если в натрий-калиевых стеклах при 950—1000° С эффект этот исчезает, то с увеличением разности размеров ионов (в литий-калиевых стеклах) по­ лищелочной эффект имеет большую величину и сохраня­ ется вплоть до высоких темпе­ ратур.

На рис. 31, 32 и 33 показа­ ны изотермы удельных сопро­

тивлений трех серий стекол: с концентрацией щелочных окислов R„0 12, 18—20 и 25—28 мол.%. Как видно из рисунков, с увеличением суммарной концентрации щелоч­ ных окислов наблюдается усиление полищелочного эффекта, при этом закономерности его не зависят от природы стеклообразующего окисла; установленные закономерности спра­ ведливы и для силикатных стекол.

В расплавленных стеклах системы Na2 0 — В,0 3 — Si02 основным фактором, определяющим величину электропро­ водности, является концентрация, иона натрия. Замена борного ангидрида кремнеземом мало влияет на величину

ки. Определение теплосодержания шлаков, исследование

41

р,ОН-СИ '60

О3 6 9 12 S 6 3 0

Na20xM0n.%

О 3 6 9 12 9 6 3 О

Рис. 31. Изотермы удельных сопротивлений стекол:

реакций, происходящих при нагреве, изменение агрегатно­ го состояния систем, качественного и количественного со­ става достаточно полно можно исследовать на комплексных термоаналитических установках.

На рис. 35 показана схема такой установки французской фирмы «Сетарам». Навеска исследуемо­ го флюса помещается в тигель,ко­ торый насаживается на термопа­ ру. Термопара включена навстре-

Рис 34. Изотермы равныхпроводимо-

чу такой же термопаре, расположенной в центре другого тиг­ ля, помещенного рядом, заполненного веществом, не претер­ певающим структурных изменений при нагреве в исследуе­ мом диапазоне температур — А12 03 . В процессе -нагрева

43

Измерение

температуры

Рис. 35. Схема прибора фирмы «Сетарам» для термогравиметри­ ческих исследовании:

/ — платиновые тиглн с исследуемым флюсом и инертным веществом (AljOj); 2 — корпус печя с водоохлаждаемыми крышками; 3 — подве­ ска; 4 — автоматические весы для непрерывного взвешивания; 5 — вольфрамовый нагреватель (работает в вакууме); 6 — керамическая трубка .

непрерывно измеряется температура, записывается изменение веса образца (т. е. тигля с навеской) и изменение его тепло­ содержания. Регистрирующее устройство установки запи­ сывает кривые термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциального термического анализа (ДТА). Ориги­ нальная конструкция печи позволяет осуществить нагрев по заданной программе на воздухе до 1800° С; вольфрамовый

Ф/і»е50Яе,0,*50%І/Г

° ^ N ^ - ^ y ^

за счет излучения огнеупорной трубы. На установке возмож­ но производить анализ отходящих газов. На рис. 36 пред­

этих кривых соответствуют выделению тепла и обозначены знаком + , а максимумы —• поглощению тепла и обозначены знаком —. Из рассмотрения кривых ДТА видно, что после удаления влаги, которое практически заканчивается при

45

температуре 650° С, флюсы переходят в тестообразное со­ стояние, что не сопровождается тепловыми эффектами. В расплавленном флюсе, состоящем Из 50% В 2 0 3 + 50% KF, уже при температуре 920—950° С идут процессы, сопро­ вождающиеся поглощением тепла, начинается испарение расплава. В расплавленном шлаке АН-Ш200 испарение начинается при более высоких температурах (1150—- 1200° С). Венгерская фирма «МОМ» выпускает комплексную

Допустимые значения вязкости расплавленных боратов были вычислены по формуле Л. Д. Ландау и В. Г. Левича (2). При расчете были приняты следующие пределы изменения величин, входящих в формулу: поверхностное натяжение —

В результате расчетов были получены значения вязкости жидкого теплоносителя, которые составляли 0,5—8,0 пз. Это примерно соответствует вязкости глицерина при ком­ натной температуре.

Для оценки возможности использования того или иного шлака в качестве жидкого теплоносителя должны быть про­ ведены предварительные технологические испытания. Они могут состоять в нагреве образцов 030—40 мм, толщиной 3—5 мм из сталей различных марок с последующим охлаж­ дением этих образцов в воде и в масле. При этом определя­ ются вязкость (косвенно — по уносу расплава с образцами; впоследствии должны быть установлены точные значения вязкости), улетучивание (по количеству дыма над ванной), разъедающее действие (по внешнему виду образцов). После закалки образцов визуально определяют отделимость шла-

46

ковои корки и чистоту поверхности. Отличной и хорошей отделимости соответствует самопроизвольное отделение шла­ ковой пленки при закалке и отсутствие на поверхности об­ разцов прилипших частичек шлака. Отделимость считается удовлетворительной, если для удаления остатков шлаковой

действие на свойства шлаков в интервале температур 750— 1150° С. При повышении содержания окислов щелочных ме­ таллов (особенно Li2 0) снижается вязкость, но одновременно

ства шлаков — улучшается отделимость, уменьшается вяз­ кость.

47

Для окончательного суждения о пригодности шлака в качестве жидкого теплоносителя необходимы испытания по сложной комплексной программе, характеризующей его технологические свойства. Важным фактором определе­ ния пригодности шлаков (стекол) является их способность растворяться в водных растворах.

В Институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР были разработаны стеклоподобные шлаки — боратные систе­ мы — которым в дальнейшем были присвоены марки

вязкости обоих шлаков — в рабочем интервале температур вязкость не превышала 8 пз\ это соответствовало технологи­ ческим требованиям. На рис. 37 приведены кривые сравне­ ния вязкости различных стекол, измеренной при разной температуре. Как видно из графика, вязкость этих сред значительно выше вязкости исследуемых составов шлаков. АН-ШТ1 и АН-ШТ2 хорошо растворяются в водных раство­ рах солей, они прошли технологическую проверку в про­ изводственных условиях.

Составы шлаков, их физико-химические свойства

Интервалы рабочих температур для шлака АН-ШТ1 состав­ ляют 900—1100° С и для шлака АН-ШТ2 — 800—900° С. Такие температурные пределы связаны с технологическими свойствами шлаков. Использование шлаков в области темпе­ ратур, более низких, чем указанные нижние границы, нежелательно, так как при этом вязкость шлаков повы­ шается и соответственно увеличивается унос шлака. При температурах, превышающих значения верхних пределов, шлаки начинают разлагаться, хуже защищают металл в процессе"переноса, может происходить разъедание поверх­ ности стали.

48