Физические свойства рафинировочных шлаков

Abstract

Приведены результаты исследования зависимости плотности, молярного объема и поверхностного натяжения сталеплавильных рафинировочных шлаков, формируемых на основе систем CaO – Al2O3 – CaF2 (до 25 % CaF2) и CaO – (SiO2 + Al2O3) – Na2O (до 20 % Na2O), от химического состава, температуры и соотношения различных компонентов шлака. В шлаках CaO – Al2O3 – CaF2 при замене оксида кальция его фторидом плотность расплавов снижается, а замена оксида или фторида кальция оксидом алюминия увеличивает плотность, причем в последнем случае содержание в расплаве оксида кальция практически не влияет на плотность при одинаковых отношениях Al2O3 / CaF2; для всех составов наблюдаются положительные отклонения молярного объема от аддитивного, составляющие ~ 10–12 %. Замена оксида кальция фторидом приводит к снижению значения поверхностного натяжения расплава, тем большему, чем ниже содержание Al2O3. Замена фторида кальция оксидом алюминия, напротив, увеличивает поверхностное натяжение шлака. При этом содержание оксида кальция практически не влияет на величину поверхностного натяжения при одинаковых отношениях Al2O3 / CaF2. В системе CaO – (SiO2 + Al2O3) – Na2O при неизмененном содержании оксида натрия увеличение отношения CaO / (SiO2 + Al2O3) приводит к снижению плотности расплава, тем более заметному, чем меньше в нем содержание Na2O; увеличение содержания оксида натрия снижает плотность расплавов. Относительный избыточный молярный объем расплавов может быть как отрицательным, так и положительным в зависимости от структурных изменений в шлаке. The paper presents results of studies of density, molar volume and surface tension of steelmaking refining slags of the systems CaO – Al2O3 – CaF2 (up to 25 % CaF2) and CaO – (SiO2 + Al2O3) – Na2O (up to 20 % Na2O) as a function of chemical composition, temperature and the ratios of various components. In CaO – Al2O3 – CaF2 slags the density decreases if calcium oxide is replaced with calcium fluoride and increases if calcium oxide or fluoride are replaced with aliminium oxide; in the latter case the content of calcium oxide in the melt has almost no effect on density at equal Al2O3/CaF2 ratios. For all studied compositions the molar volume has positive deviations from additivity of about 10–12 %. Replacement of calcium oxide with calcium fluoride results in a decrease of surface tension, the greater the lower is the Al2O3 content. On the contrary, replacement of calcium fluoride with aluminium oxide increases the surface tension of the slag. Calcium oxide content does not affect the surface tension at equal Al2O3 / CaF2 ratios. In the CaO – (SiO2 + Al2O3) – Na2O system increasing CaO / (SiO2 + Al2O3) ratio at constant content of sodium oxide decreases the melt density, the more noticeable the smaller is Na2O concentration. Increasing Na2O content decreases density. The relative excess molar volume of the melts may be both negative and positive depending on structural changes in the slag.