4.2. Коротка характеристика металургійних шлаків
Взаємодія шлаків з вогнетривами визначається хімічним складом шлаків, їхньою будовою, в'язкістю й поверхневим натягом (таблиця 4.1 ).
Таблиця 4.1
Хімічний склад, поверхневий натяг і в'язкість шлаків при 1480°С (середні данні)
Шлаки |
Хімічний склад, масова частка, % |
Поверхневий натяг,
|
В'язкість, П∙ ˚С |
|||||||
Si2 |
Ca |
Al2O3 |
Fe |
Fe2O3 |
Mg |
Mn |
S |
|||
Доменний |
35,7 |
38,0 |
13,0 |
0,3 |
- |
6,0 |
6,0 |
1,7 |
425 |
0,5 |
Мартенівський |
8,8 |
39,4 |
1,8 |
21,6 |
14,7 |
10,5 |
2,4 |
0,12 |
440 |
0,17 |
Конверторний |
8..17 |
42...51 |
2,5...4 |
9..16 |
3...5 |
6,8…8 |
9..12 |
- |
— |
- |
Хімічну природу шлаків характеризує їх основність: i =CaO/Si2. Практично застосовується наступна шкала основності при відношенні CaO/SiО2
кислі < 0,9;
низкої основності 1,1...1,7;
середньої основності 1,9...2,5;
високої основності 2,7...3,3.
При відношенні CaO/SiO2 до 2,5 агресивність шлаків зростає, а при основності більше 2,5 відбувається утворення 2CaOSiO2 і швидка кристалізація дикальцієвого силікату, що різко підвищує в'язкість шлаків. Таким чином, найбільша агресивність металургійних шлаків проявляється в певному інтервалі його основності.
Наприклад, стосовно алюмінокислотних вогнетривів при температурах до 1600°С інтервал агресивності шлаків перебуває, при його основності, у межах 1,3...2,5. Кислі шлаки, що містять 45...50% Si2 і більше, мають більшу в'язкість.
Зміна в'язкості зі зниженням температури в кислих шлаків відбувається більш плавно, тому їх називають довгими. Основні шлаки рухливі, менш грузлі. Вони добре кристалізуються й тому їх називають короткими (рис 4.1).
Залежність в'язкості основних і кислих шлаків від температури.
Якісно шлаковитривалість вогнетривів описується наступними правилами. Насамперед, хімічний характер вогнетриву й особливо його зв'язування повинно відповідати основності шлаків.
Динасові й шамотні вироби утворюючи із оксидами заліза найбільш легкоплавкі суміші високо глиноземистого виробу випливають за динасовими й шамотними, а периклазові вироби дають із оксидами заліза високовогнетривкі сполуки й мають мінімальну розчинність в оксидах заліза.
Оксид кальцію (основний компонент більшості металургійних шлаків) з динасовими, шамотними й високо-глиноземистими вогнетривами утворить легкоплавкі сполуки, суміш же оксиду кальцію з оксидом магнію володіє високою вогнетривкістю. Із цієї причини основні вогнетриви використовують при футеровці основних мартенівських печей і кисневих конвертерів і печей для випалу цементного клінкера.
Луги утворюють легкоплавкі сполуки з динасовими й алюмосилікатними виробами. Високоглиноземисті вироби більше стійкі до лугів. Периклазові вогнетриви мають високу стійкість до впливу лугів.