ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ

Взаимодействие шлаков с огнеупорами определяется химическим составом шлаков, нх строением, вязкостью и поверхностным натяже­нием (табл. П. З).

Химическую природу шлаков характеризует их основность:

І -= Ca0/Si02. (11.66)

Прн £=2,235 шлакн основные, прн t=0,54 кислые, при £=1,3 нейтральные. Практически применяется следующая шкала основности

При отношении Ca0/Si02; кислые <0,9; низкой основности 1,1—1,7; средней основности 1,9—2,5; высокой основности 2,7—3,3.

Тйон, гем больше ионов кислорода переходит к кремнекислородным группам, при этом образуются более сложные кремнекислородные анионы SixO*~. Содержание в шлаке CaO, MgO, FeO, Мп сопро­вождается дроблением кремнекислородных комплексов.

Наибольшую активность в шлаке имеют ионы свободного кисло­рода. Поэтому необходимо в шлаках определять ионную долю сво­бодного кислорода N q2_ (по Темкину). Пример расчета приведен в

Табл. II.4. Число свободных ионов кислорода равно разности числа иоиов кислорода, внесенных двухвалентными металлами, и числа ионов кислорода, связанных в сложные анионы:

"02- ~ "FeO + nMgO + "CaO + "МпО ~ 2/lSiO, ~ 3"Р205 ~~ 3пАЩ,-

(11.67)

Ионная доля кислорода является более точной мерой основности шлака. Установлено, что начальная стадия разъедания огнеупора шлаком находится в прямой зависимости от концентрации свободного кислорода в распла­ве. В дальнейшем при образовании реакцион­ного слоя продуктов реакции, как было отме­чено выше, скорость коррозии зависит от диф­фузии.

С увеличением свободного кислорода свя­зи Si—О—Si разрываются и заменяются на Si—О—М (где М — катион металла), вяз­кость расплава при этом снижается. На кон­такте шлак —■ огнеупор свободные ионы кис­лорода могут переходить и в твердую фазу огнеупора с образованием низковязких распла­вов, что ускоряет разрушение огнеупора. Что касается общей активности шлака в зависимо­сти от основности при отношении Ca0/Si02 до 2,5 агрессивность шлака возрастает, а при основное ти более 2,5 при образовании 2Ca0-Si02 при высоких температурах (1600°С) про­исходят быстрая кристаллизация дикальциевого силиката и резкое повышение вязкости шлака. Таким образом, наибольшая агрессив­ность металлургического шлака проявляется в определенном интер­вале его основности. Например, по отношению к алюмосиликатным огнеупорам при температурах до 1600° С интервал агрессивности шлака находится прн его основности в пределах 1,3—2,5.

Кислые шлаки, содержащие 45—50% Si02 и более, обладают большей вязкостью. При охлаждении кислые шлаки, не кристаллизу­ясь, застывают в виде стекла. Изменение вязкости с понижением тем­пературы у кислых шлаков более плавное, поэтому их называют Длинными. Основные шлаки подвижные, менее вязкие, их вязкость при температуре выше температуры ликвидуса равна десятым долям На-с. Кристаллизуются они хорошо н при температуре кристаллиза­ции резко повышают вязкость, поэтому их называют короткими (Рис. 11.14).

Поверхностное натяжение шлаков составляет 400—600 мДж/м2 И меняется с температурой сравнительно мало:

(А0/Л7) я —0,25 мДж/(м2-К); (11.68)