ИЗУЧЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ШЛАКОВ СИСТЕМЫ СаО–SiO2 –В2 О3 –25  %  Al 2 O3 –8  %  MgO

Исследование влияния содержания оксида B2 O3 и основности шлака на вязкость системы СаО – SiO2  – В2 О3 , содержащей 25  % Al2 O3 и 8 % MgO (здесь и далее указаны проценты по массе), было выполнено с использованием симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента, который позволяет получать математические модели, описывающие зависимость свойства от состава в виде непрерывной функции. Синтетические шлаки, соответствующие по составу вершинам изучаемого симплекса, выплавляли в графитовых тиглях из предварительно прокаленных оксидов марки ЧДА. Составы шлаков, соответствующие остальным точкам плана локального симплекса, получали встречной шихтовкой шлаков вершин симплексов. Вязкость шлаков измеряли в молибденовых тиглях с помощью электровибрационного вискозиметра в токе аргона при непрерывном охлаждении расплава от гомогенно-жидкого до твердого состояния. Используя экспериментальные данные, построили математические модели, описывающие связь температуры заданной вязкости с составом оксидной системы. Затем совмещением полученных диаграмм состав – температура заданной вязкости на изотермический разрез диаграммы состав – вязкость получили совокупность изолиний вязкости. Обобщение результатов математического моделирования и графического отображения на изотермическом разрезе диаграммы состав – вязкость позволило получить новые данные о вязкости оксидной системы СаО – SiO2  – В2 О3 , содержащей 25  % Al2 O3 и 8 % MgO в интервале основности от 2 до 5 и содержания 1 – 10 % В2 О3 . Шлаки изучаемой оксидной системы в интервале температур 1400 – 1500 °С характеризуются низкой вязкостью. При температуре 1400 °С вязкость шлаков основностью 2,0 – 2,5, содержащих 7 – 10 % B2 O3 , не превышает 3 – 4 Пз. Смещение шлаков в область основности 3 – 5 сопровождается при снижении содержания оксида B2 O3 до 2 – 6 % повышением вязкости шлаков до 12 Пз. Увеличение температуры до 1450 °С приводит к значительному снижению вязкости шлаков, которая в области основности 2 – 3 даже при содержании 4 % B2 O3 не превышает 4 Пз и увеличивается до 6 Пз в области основности 3 – 5 и содержании 1 – 3 % В2 O3 . При температуре 1500 °С вязкость шлаков в области основности 3 – 5 при содержании 1 – 4 % В2 O3 не превышает 4 Пз.

борсодержащие шлаки, основность, вязкость, планирование эксперимента, диаграммы состав – вязкость

1. Чумаков С.М., Ламухин А.М., Зинченко С.Д. и др. Концепция производства низкосернистых сталей на ОАО «Северсталь» с учетом технологических аспектов: Труды VI конгресса сталеплавильщиков. – М.: АО «Черметинформация», 2001. С. 63 – 66.

2. Попель С.И. Теория металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1986. – 463 с.

3. Соколов Г.А. Внепечное рафинирование стали. – М.: Металлургия, 1977. – 208 с.

4. Hongming W., Tingwang Z., Hua Z. Effect of B2 O3 on Melting Temperature, Viscosity and Desulfurization Capacity of CaO – based Refining Flux// ISIJ International. 2011. Vol. 51. № 5. Рр. 702 – 708.

5. Дюдкин Д.А., Кисиленко В.В. Производство стали. Т. 1. Процессы выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки. – М.: Теплотехник, 2008. – 528 с.

6. Курпас В.И., Крупман Л.И., Бродский С.С. Усовершенствованная технология внепечного рафинирования стали: Сб. науч.-тех. статей из журнала «Сталь». – М.: Металлургия, 1987. С. 61 – 64.

7. Takahashi D., Kamo M., Kurose Y., Nomura H. Deep steel desulphurisation technology in ladle furnace at KSC// Ironmaking and Steelmaking. 2003. Vol. 30. No. 2. Рр. 116 – 119.

8. Iwamasa P.K. and Fruehan R. J. Formation and behaviour of Mn containing oxysulphide inclusions during desulphurisation, deoxidation and alloying// Metall. Mater. Trans. 1997. B. 28. Р. 47.

9. Yan P., Guo X., Huang S., Dyck J., Guo M., Blanpain B. Desulphurisation of Stainless Steel by Using CaO – Al2 O3 Based Slags during Secondary Metallurgy// ISIJ International. Vol. 53 (2013). No. 3. Рp. 459 – 467.

10. Gaye H. and Lehmann J. Modeling and prediction of reactions involving metals, slags and fluxes. VII International Conference on Molten Slags Fluxes and Salts, The South African Institute of Mining and Metallurgy, 2004. Рp. 619 – 624.

11. Hui-xiang Yu, Xin-hua Wang, Mao Wang, Wan-jun Wang Desulfurization ability of refining slag with medium basicity// Int. J. Miner. Metall. Mater. 2014. Vol. 21. No. 12. Рp. 1160 – 1166.

12. Акбердин А.А., Киреева Г.М., Медведовская И.А. Влияние В2 О3 на вязкость шлаков системы СаО – SiO2 – Al2 O3 // Изв. АН СССР. Металлы. 1986. № 3. С. 55, 56.

13. Wamg, H., Li G., Dai R. САS-OB: refining slag modification with В2 О3 – CaO and СаF2 – CаО // Ironmaking and Steelmaking. 2007. Vol. 34. No. 4. С. 350 – 353.

14. Бабенко А.А., Истомин С.А., Протопопов Е.В., Сычев А.В., Рябов В.В. Вязкость шлаков системы CaO – SiO2 – Al2 O3 – MgO – B2 O3 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 2. С. 41 – 43.

15. Ким В.А., Акбердин А.А., Куликов И.С. и др. Использование метода симплексных решеток для построения диаграмм типа состав – вязкость // Изв. вуз. Черная металлургия. 1980. № 9. С. 167.

16. Планирование эксперимента при исследовании физико-химических свойств металлургических шлаков: Методическое пособие / Ким В.А., Николай Э.И., Акбердин А.А., Куликов И.С. – Алма–Ата: Наука, 1989. – 116 с.

17. Уполовникова А.Г., Бабенко А.А. Термодинамическое моделирование процессов восстановления бора из борсодержащих шлаков // Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 48. № 10. С. 114 – 118.

18. Бабенко А.А., Жучков В.И., Смирнов Л.А., Сычев А.В., Уполовникова А.Г. Использование метода симплексных решеток для построения диаграмм состав – вязкость шлаков системы СаО – SiO2 – Al2 O3 – MgO – B2 O3 // Бутлеровские сообщения. 2016. Т. 48. № 11. С. 40 – 44.

19. Бабенко А.А., Жучков В.И., Смирнов Л.А. и др. Исследование и разработка комплексной технологии производства низкоуглеродистой борсодержащей стали с низким содержанием серы // Сталь. 2015. № 11. С. 48 – 50.

20. Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Жучков В.И. и др. Отработка технологии глубокой десульфурации металла и микролигирования стали бором на УКП под шлаками системы CaO – SiO2 – Al2 O3 – MgO – B2 O3 : Сборник трудов XIII Международного конгресса сталеплавильщиков. – М. – Полевской: изд. «Ассоциация сталеплавильщиков», 2014. С. 174 – 177.