Материал: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие.

более острого максимума на диаграмме состояния и более высокой

оба эти соединения в виде квазимолекул могут быть в жидком шлаке при небольшом перегреве по отношению к температуре плавле­ ния.

141

В системе FeO—А120 3 конгруэнтно плавится одно соединение —

Fe0-A l20 3, образующее минерал герцинит.

При изучении диаграмм состояния (рис. 67—69), имеющих наибо­ лее важное значение для основного сталеплавильного процесса, видно, что в основных шлаках СаО повышает, a FeO, S i0 2 и А120 3 понижают температуру плавления. Поэтому для понижения темпе­ ратуры плавления шлака и повышения его жндкотекучести в ванну присаживают бой шамота (50—60% S i0 2; 30—45% А120 3), а при интенсификации процессов окисления присадками железной руды происходит разжижение шлака и быстрое растворение извести (уско­ ряемое и интенсивным перемешиванием при активном окислении

углерода).

На диаграммах состояния (рис. 68 и 69) видно, что даже в трой­

линиями АБ, ВГД, используются при основных сталеплавильных процессах. Однако реальные шлаки многокомпонентны и температура их плавления еще ниже, чем это следует из диаграмм тройных систем.

Наиболее сильно понижают температуру плавления и повышают жидкотекучесть присадки плавикового шпата. Он состоит преиму­ щественно из CaF2 (90—95%), входящего в значительных коли­ чествах в состав флюсов, применяемых для образования шлака при

142

SiOf

Рнс. 69. Диаграмма состояния системы CaO—SiOa — А1гО:

14

По приведенным на рис. 70 диаграммам состояния шлаковых систем, содержащих фторид кальция, видно, что в качестве флюсов для наведения шлаков при электрошлаковом переплаве (см. табл. 7)

выбраны составы, обеспечивающие получение минимальной температуры плавления для данного сочетания окислов. Состав флюса

144

ТЕОРИЯ ЖИДКИХ ШЛАКОВ

С т р о е н и е р а с п л а в л е н н ы х ш л а к о в . Развитие теории строения жидких шлаков началось с представлений, которые исходили из предположения о молекулярной природе шлаковых расплавов. По этим представлениям, наиболее полно развитым в тридцатых годах Г. Шенком (Германия), окислы и их соединения находятся в расплаве в виде молекул, слабо связанных между собой. Ввиду малой величины этой связи ею пренебрегали и активности окислов и их соединений приравнивали соответствующим концентра­ циям.

Однако выбор соединений, присутствующих в шлаке, был очень произвольным и часто основывался лишь на предположении, что подстановка выбранного вида соединений в уравнение закона дей­ ствующих масс позволяла получать удовлетворительное постоянство константы равновесия данной реакции. Г. Шенк, например, считал, что основные сталеплавильные шлаки состоят главным образом из метасиликата кальция, ортосиликатов железа и марганца, феррита кальция и фосфата кальция. Первые три соединения оказываются частично диссоциированными на свободные окислы:

CaO-Si02 7 2 СаО + S i0 2;

Феррит кальция оказывается диссоциированным и взаимодействует

сметаллической фазой по реакции ЗСаОFe30 4 + Fe 7 7 . ЗСаО + 4FeO.

Фосфат кальция 4Са0-Р20 5 не диссоциирует.

Химическая активность окислов принималась равной концентра­ ции окисла в свободном состоянии, т. е. не связанного в соединения. Так как окись кальция, например, связана в силикаты (СаОДю,. фосфаты (CaO)p2ot и ферриты (CaO)Fe, концентрация «свободной» окиси кальция (СаО)св равна разности между общей концентрацией 2 (СаО) и связанной в соединения:

(СаО)св = 2 (СаО) - (CaO)Sio, - (СаО)Рго5 - (CaO)Fe.

Подобным же образом можно найти свободные концентрации, т. е. активности других окислов.

Сделанный Г. Шенком выбор химических соединений в шлаке нельзя признать обоснованным. Согласно диаграмме состояния

Другие металлурги, поддерживающие по существу представле­ ния, развитые Г. Шенком, приняли существование в жидком шлаке других соединений. Например, Тейлор и Чипман предположили