blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-11-803-809blackmet-771Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESПЛОТНОСТЬ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ШЛАКОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В АГРЕГАТЕ КОВШ – ПЕЧЬDENSITY AND ELECTRIC CONDUCTIVITY OF SOME SYNTHETIC SLAGS FOR STEEL PROCESSING IN LADLE FURNACEБасовА. В.BasovA. V.

д.т.н., доцент кафедры «Технологии и оборудование металлургических процессов»

Dr. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Technology and Equipment of Metallurgical Production”

МагидсонИ. А.MagidsonL. A.

к.т.н., доцент кафедры физики

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Physics

innagendlina@yahoo.deСмирновН. А.SmirnovN. A.

д.т.н., профессор кафедры «Технологии и оборудование металлургических процессов»

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Technology and Equipment of Metallurgical Production”

Московский государственный машиностроительный университет (107023, Россия, Москва, ул. Б.Семеновская, д. 38)РоссияMoscow State University of Mechanical Engineering (MAMI) (38, B. Semenovskaya str., Moscow, 107023, Russia)Russian Federation2015230120165811803809Copyright © Басов А.В., Магидсон И.А., Смирнов Н.А., 20162016Басов А.В., Магидсон И.А., Смирнов Н.А.Basov A.V., Magidson L.A., Smirnov N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/771

Методом максимального давления в газовом (Ar) пузырьке и вольтамперным двухконтактным методом на переменном (2 и 5 кГц) токе измерена в диапазоне 1430 – 1645 °С соответственно плотность ρ и удельная электропроводность æ ряда синтетических шлаковых расплавов, предназначенных для рафинирования стали в агрегате ковш-печь. На основе выполненных измерений рассчитаны отнесенные к 1600 °С коэффициент объемного расширения β, фактический VM и относительный избыточный δVM молярные объемы, а также энергия активации электропроводности Eæ и предэкспоненциальный множитель æ0 в уравнении Аррениуса, которым аппроксимировали влияние температуры на величину æ. Проанализирован характер зависимости этих величин от степени N частичной замены в шихте шлаков оксидов – полимерообразователей Al2O3 и SiO2 оксидом натрия. С ростом N значения ρ, δVM , Еæ и æ0 монотонно убывают, а æ возрастают. Зависимость от N величины β носит более сложный характер. Поведение β и δVM обсуждается с позиций полимерной теории шлаков.

Density ρ and electrical conductivity in some synthetic slag melts intended for refi nement of steel in the unit a ladle-furnace are measured at temperature range of 1430 – 1645 °C. The maximum pressure in a gas (Ar) bubble and the volt-ampere double-electrodes on alternating current with a frequency of 2 kHz and 5 kHz methods were used respectively. The specifi c conductivity æ and also coeffi - cients of volume expansion β, actual molar volumes VM and relative excess molar volumes δVM at 1600 °C were calculated on the basis of the received results. Temperature dependence of æ was approximated by Arrhenius′s equation. The activation energy of conductivity Eæ and preexponentional multiplier æ0 were also calculated. The dependences of the measured characteristics of the slag melts were defi ned from extent of partial replacement N of Al2O3 and SiO2 in slag charge by Na2O. With the growth of N the sizes of ρ, δVM , Eæ and æ0 monotonously decrease, but æ increases; dependence of β from N has more complex character. Dependence β and δVM values from N was discussed from position of the polymeric theory.

шлаковые расплавызамена Al2O3 и SiO2 на Na2Oплотностьмолярный объемкоэффициент объемного расширенияудельная электропроводностьэнергия активации электропроводностивлияние замены компонентов шлака на его свойстваslag meltsreplacement of Al2O3 and SiO2 by Na2Odensitymolar volumecoeffi cient of volume expansionspecifi c conductivityactivation energy of conductivityslag componentsreplacementproperties.ReferencesЯкушев А.М., Поправко В.В. Вязкость рафинировочных шлаков с разжижающими добавками // Изв. вуз. Черная металлургия. 1976. № 3. С. 59 – 62.Yakushev A.M., Popravko V.V. The viscosity of the refi ning slags with thinning additives. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1976, no. 3, pp. 59–62. (In Russ.).Пономарев В.В., Якушев А.М., Бондаренко Е.С., Головченко В.В. Исследование вязкости шлаков, предназначенных для рафинирования стали в ковше, при введении различных разжижающих добавок: В сб. «Производство стали и стального литья». Вып. 13. – М.: Металлургия, 1971. С. 25 – 30.Ponomarev V.V., Yakushev A.M., Bondarenko E.S., Golovchenko V.V. The study of viscosity of slags intended for steel refi ning in a ladle with the introduction of various thinning additives. In: Proizvodstvo stali i stal’nogo lit’ya [Production of steel and steel casting]. Issue 13. Moscow: Metallurgiya, 1971, pp. 25–30. (In Rus s.).Басов А.В., Жмойдин Г.И., Магидсон И.А., Смирнов Н.А. Вязкость и электропроводность расплавов в системах CaO – Al2O3 – CaF2 – Na2O и CaO – криолит: В сб. «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов». VII Всесоюзная конф. – Челябинск, 1990. Т. З. Ч. 2. С. 146 – 149.Basov A.V., Zhmoidin G.I., Magidson I.A., Smirnov N.A. The viscosity and conductivity of the melts in systems CaO – Al2O3 – CaF2 – Na2O and CaO – cryolite. In: Stroenie i svoistva metallicheskikh i shlakovykh rasplavov. VII Vsesoyuznaya konferentsiya [Structure and properties of metallic and slag melts. VIIth All-Union Conference]. Chelyabinsk, 1990. Vol. 3. Part. 2, pp. 146–149. (In Russ.).Басов А.В., Магидсон И.А., Смирнов Н.А., Скуднов В.В. Плотность и поверхностное натяжение оксидно-фторидных расплавов системы СaO – Al2O3 – CaF2 – Na2O // Расплавы. 1989. № 3. С. 52 – 57.Basov A.V., Magidson I.A., Smirnov N.A., Skudnov V.V. Density and surface tension of molten oxyfl uorides in the CaO – Al2O3 – CaF2 – Na2O system. Melts Moscow. 1990, vol. 3, no. 3, pp. 183–188.Смирнов Н.А., Басов А.В., Магидсон И.А. Физико-химические свойства шлаков для рафинирования стали в агрегате ковш-печь // Электрометаллургия. 2009. № 3. С. 20 – 27.Smirnov N.A., Basov A.V., Magidson I.A. Physico-chemical properties of slags for steel refi ning in ladle furnace. Elektrometallurgiya. 2009, no. 3, pp. 20–27. (In Russ.).Смирнов Н.А., Разина М.Г., Магидсон И.А. Оптимизация составов шлаковых смесей для внепечного рафинирования стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 1997. № 11. С. 21 – 24.Smirnov N.A., Razina M.G., Magidson I.A. Optimization of the composition of furnace slag mixtures for steel refi ning. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1997, no. 11, pp. 21–24. (In Russ.).Duff y J.A., Ingram M.D. Infl uence of Electronegativity on the Lewis basicity and solvent properties of molten oxyaniones salts and glasses // J. of Inorganic and Nuclear Chem. 1975. Vol. 37. No. 5. P. 1203 – 1206.Duff y J.A., Ingram M.D. Optical basicity-IV: infl uence of electronegativity on the Lewis basicity and solvent properties of molten oxyanion salts and glasses. J. of Inorganic Nuclear Chem. 1975, vol. 37, no. 5, pp. 1203–1206.Sommerville I.D., Sosinsky. D. J. The composition and temperature dependence of the sulfi de capacity of metallurgical slags // Met. Transactions. 1986. B. Vol. 17. No 2. P. 331 – 337.Sommerville I.D., Sosinsky. D. J. The composition and temperature dependence of the sulfi de capacity of metallurgical slags. Met. Transactions. 1986. B, vol. 17, no. 2, pp. 331–337.Магидсон И.А., Басов А.В., Смирнов Н.А. Плотность и молярный объем рафинировочных шлаковых расплавов // Электрометаллургия. 2002. № 9. С. 15 – 22.Magidson I.A., Basov A.V., Smirnov N.A. The density and molar volume of refi ned slag melts. Elektrometallurgiya. 2002, no. 9, pp. 15–22. (In Russ.).Жмойдин Г.И. Источники методической ошибки при измерении электропроводности шлаковых расплавов // Заводская лаборатория. 1969. Т. 35. № 5. С. 561 – 564.Zhmoidin G.I. Sources of systematic error in the measurement of electrical conductivity of slag melts. Zavodskaya laboratoriya. 1969, vol. 35, no. 5, pp. 561–564. (In Russ.).Басов А.В., Магидсон И.А., Смирнов Н.А. Электропроводность шлаков для рафинирования стали в агрегате ковш – печь // Электро металлургия. 2012. № 12. С. 22 – 26.Basov A.V., Magidson I.A., Smirnov N.A. The electrical conductivity of slag for steel refi ning in ladle furnace. Elektrometallurgiya. 2012, no. 12, pp. 22–26. (In Russ.).Попов В.С. Теоретические основы электротехники. – М.: Энергия, 1970. – 565 с.Popov V.S. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki [Theoretical foundations of electrical engineering]. Moscow: Energiya, 1970. 565 p. (In Russ.).Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. – М.: Физматгиз, 1962. – 248 с.Kaye G. W., Laby T. H. Tables of phisical and chemical constants. London; New York: Longman, 1956, 233 p. (Russ.ed.: Kaye G., Laby T. Tablitsy fi zicheskikh i khimicheskikh postoyannykh. Moscow: Fizmatgiz, 1962. 248 p.).Магидсон И.А., Басов А.В., Смирнов Н.А. Плотность и молярный объем оксидно-фторидных рафинировочных расплавов // Расплавы. 2002. № 6. С. 73 – 83.Magidson I.A., Basov A.V., Smirnov N.A. Density and molar volume of oxide-fl uoride refi ning melts. Rasplavy. 2002, no. 6, pp. 73–83. (In Russ.).Магидсон И.А., Басов А.В., Смирнов Н.А. Плотность и молярные объемы рафинировочных шлаковых расплавов, содержащих оксид натрия // Электрометаллургия. 2007. № 6. С. 35 – 40.Magidson I.A., Basov A.V., Smirnov N.A. The density and molar volumes of refi ning slag melts containing sodium oxide. Elektrometallurgiya. 2007, no. 6, pp. 35–40. (In Russ.).Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Ч. 2. – М.: Металлургия, 1966. – 704 с.Esin O.A., Gel’d P.V. Fizicheskaya khimiya pirometallurgicheskikh protsessov [Physical chemistry of pyrometallurgical processes]. Part. 2. Moscow: Metallurgiya, 1966. 704 p. (In Russ.).Ефимов А.И., Белорукова Л.П., Василькова И.В. и др. Свойства неорганических соединений: Справочник. – Л.: Химия, 1983. – 392 с.Efi mov A.I., Belorukova L.P., Vasil’kova I.V. etc. Svoistva neorganicheskikh soedinenii. Spravochnik [The properties of inorganic compounds. Reference book ]. Leningrad: Khimiya, 1983. 392 p. (In Russ.).Полинг Л., Полинг П. Химия. – М.: Мир, 1978. – 683 с.Pauling Linus, Pauling Peter. Chemistry. W. H. Freeman & Co., San Francisco, 1975, 767 p. (Russ.ed.: Pauling L., Pauling P. Khimiya. Karapet’yants M.L. ed. Moscow: Mir, 1978. 683 p.).Андронов В.Н., Чекин Б.В., Нестеренко С.В. Жидкие металлы и шлаки: Справочное издание. – М.: Металлургия, 1977. – 128 с.Andronov V.N., Chekin B.V., Nesterenko S.V. Zhidkie metally i shlaki (spravochnoe izdanie) [Molten metals and slag (a reference book)]. Moscow: Metallurgiya, 1977. 128 p. (In Russ.).Атлас шлаков: Пер. с немецкого / Под ред. И.С. Куликова. – М.: Металлургия, 1985. – 208 с.Schlackenatlas. Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Verlag Stahleisen. 1981. 282 p. (Russ.ed.: Atlas shlakov. Sprav. Moscow: Metallurgiya, 1985. 208 p.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.