Федеральное агентство по образованию гоу «Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет»

Факультет технологии и исследования материалов

Кафедра технологии материалов электронной техники

ОТЧЕТ

о лабораторной работе № 2

«Вязкость шлаковых расплавов»

по курсу «Теория металлургических процессов»

Выполнил студент группы 3066/1 (В.Е.Вильда)

Преподаватель (В.А.Липин)

Санкт-Петербург

2011 г.

1. Цель работы

Цель работы – определение зависимости коэффициента динамической вязкости расплавленного шлака от температуры.

2. Теоретическая часть

2.1 Строение шлаков

Шлак – расплав, состоящий на 90-95 вес.% из оксидов. Шлак обеспечивает течение процесса в требуемом направлении с высокими технико-экономическими показателями, удаление из металла вредных примесей, таких как сера и фосфор.

Важнейшими оксидами, образующими шлаки служат:

1. основные (СaO, MgO, MnO, FeO,СrO);

2. кислотные (SiO₂, P₂O₅, Fe₂O₃, TiO₂);

3. амфотерные (Al₂O₃, Cr₂O₃).

По химической природе все шлаки делят на основные и кислые, в зависимости от состава. Важной характеристикой является основность шлака – отношение содержания СаО (в масс. процентах) к содержанию кремнезема SiO₂ в шлаковом расплаве. Если основность больше 2,5, то это высокоосновный шлак, если основность меньше 1 – это кислый шлак. От 1 до 2,5 – это основные шлаки.

В металлургических системах шлак и металл взаимодействуют в жидком состоянии. Поэтому нас интересует, прежде всего, строение жидкого шлака: из каких частиц состоит жидкий шлак и каков характер их взаимодействия. Сейчас в основном шлак рассматривается как ионная система. Согласно ионной теории, жидкие шлаки состоят главным образом из простых ионов Ca, Mg, Mn, Fe, O, S и кремнекислородных анионов Si_xO_y^z- различной сложности.

Преобладающими соединениями являются силикаты. Кристаллические силикаты имеют ионную структуру, поэтому их расплавы тоже должны иметь ионную структуру. Прямым подтверждением ионного строения расплавленных шлаков является величина их электропроводности, которая близка к электрической проводимости расплавов электролитов, возможность их электролиза, электрохимический характер процессов взаимодействия между металлом и шлаком, значительно более высокое поверхностное натяжение, чем у молекулярных жидкостей.

Кристаллическая структура оксидов, входящих в шлак, их соединений и прежде всего силикатов, позволяет судить об ионном составе расплавленных шлаков.

Так, кристаллическая структура оксидов образована катионами металлов и анионами кислорода, а силикатов – катионами металлов и сложными кремнекислородными анионами, образованными различными сочетаниями кремнекислородными комплекса, имеющего форму тетраэдра, в вершинах которого находятся анионы кислорода, а в центре катион кремния.

Возможный тип кремнекислородных анионов зависит от соотношения O:Si в силикатах. По мере уменьшения данного отношения, что соответствует повышению кислотности шлака, кремнекислородные анионы укрупняются и усложняются, превращаясь в более сложные кремнекислородные комплексы. На рисунке (2.1.) приведены различные формы кремнекислородных анионов.

Рис. 2.1. Примеры структурных формул кремнекислородных анионов