13. Як поверхневе тяжіння та в’язкість сталі впливають на кристалізацію сталі?

Величина поверхностного натяжения стали зависит от качества шихты, метода выплавки, раскисления и внепечной обработки.

Поверхностные силы определяют явление смачивания. Условия смачивания зависят от соотношения межфазных энергий на трех поверхностях раздела фаз. Исходя из равновесия сил поверхностного натяжения, краевой угол смачивания определяется соотношением:

cos  =(_тг - _тж )/_жг (2.14)

При уменьшении краевого угла смачивания растекание капли улучшается. (Рис. 2.8). Избежать смачивания удается подбором футеровки, смазки и состава атмосферы. С увеличением давления, создаваемого столбом жидкого металла, предотвращение смачивания затрудняется. В соответствии с формулой Лапласа дополнительное (капиллярное) давление при выпуклом мениске составляет:

P = 2 _жr  Сos (180 -  ) / r (2.15)

Чтобы предотвратить проникновение расплава в стенки формы или в огнеупор под действием этого давления необходимо уменьшить размеры пор r, а формирование плотной структуры металла обеспечивается при увеличении размера r . Это следует из уравнения, описывающего скорость пропитки:

L² =_жг  Сos  r / 2 η (2.16)

Экспериментально установлено сильное влияние температуры на скорость пропитки, краевой угол смачивания и вязкость. А так как энергия активации процесса пропитки в десятки раз превосходит энергию активации вязкого течения пропитывающей жидкости, то процесс пропитки лимитирует не вязкое течение жидкости, а капиллярные явления в междендритных пространствах затвердевающего слитка и порах огнеупоров.

Поверхностными натяжениями контактирующих фаз определяется адгезия, характеризующая взаимное притяжение частиц на границе их раздела. Удельная работа адгезии W, Дж / м ² , равна количеству энергии, требуемой для разделения фаз (сумме их свободных поверхностных энергий после разделения за вычетом суммы поверхностных энергий до разделения). Например, для отделения шлака (неметаллического включения) от металла удельная работа адгезии составляет:

W_м.ш. = _мг + _шг - _мш (2.17)

С учетом уравнения (2.14):

W_м.ш. = _мг + _шг - _мг + _шг  Сos = _шг (1 + Сos ) (2.18)

W_м.ш. = _шг (1 + Сos )

При плохом смачивании шлака металлом и больших краевых углах значения Сos и работа адгезии малы, а шлак (неметаллическое включение) легче отделяется от металла (подложки).

14. Які вимоги ставляться до конфігурації сталерозливних стаканів?

Стакан-дозатор обычно изготавливают из корундографи-тового материала методом изостатического прессования.

Для условий длительной разливки оказалось целесооб­разным верхнюю часть стакана-дозатора выполнять из более прочного материала (того же, что и головка стопора). Умень­шить скорость зарастания внутренней полости можно при ис­пользовании специального керамического «антиклоггингово-го» покрытия, принцип действия которого заключается в свя­зывании оксидов алюминия, оседающих на поверхности ста­кана-дозатора, в легкоплавкие соединения. Такое покрытие в 2..3 раза повышает длительность работы погружного стакана без промываний кислородом. Вместе с тем, скорость зараста­ния стакана-дозатора в немалой степени зависит от развития процессов вторичного окисления стали, что предопределяет целесообразность проведения мероприятий по защите стали от взаимодействия с кислородом воздуха на участке «стале-разливочный ковш - промковш».