DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-260-270

Степаненко Дмитро Олександрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0001-5913-2284

Гришин Олександр Михайлович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0009-0000-0665-1179. E-mail: hryshyn@i.ua

Бєлькова Алла Іванівна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0001-8519-9351. E-mail: iro4ka01091990@gmail.com

АНАЛІТИЧНІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ШЛАКІВ ТА ШЛАКОУТВОРЮЮЧИХ СУМІШЕЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

Анотація. Метою дослідження є аналіз та узагальнення властивостей шлаків в межах системи CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂ у різному співвідношенні компонентів та їх концентрацій, яка є основою рафінувальних шлаків у сучасному сталеплавильному виробництві. Для забезпечення технологічних функцій шлаковий розплав повинен мати комплекс оптимальних значень фізико-хімічних властивостей, зокрема: в’язкість, поверхневий натяг, електропровідність, температури плавлення (початку і кінця), ентальпія , густина та інші, які в значній мірі впливають на кінетику тепло- і масобмінних процесів в системі «метал-шлак». Інформаційний ресурс досліджень забезпечений власними експериментальними даними та даними баз даних «Шлак» і «ШУС», що містять інформацію про технологічні властивості розплавів шлакових і оксидних систем. Виконано аналіз даних про залежність властивостей оксидних систем від їх хімічного складу та температури. Розглянуто оксидні системи в межах хімічного складу CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂. Встановлено зв’язок хімічного складу шлакових систем з властивостями їх розплавів з позиції концепції спрямованого хімічного зв’язку за допомогою інтегральних параметрів: ρ – показник стехіометрії; ∆e – середньостатистичне число електронів, що локалізується у напрямку зв’язку катіон-аніон (К-А); d – середньостатистична між’ядерна відстань К-А; tgα – зміна щільності електронів у напрямку зв’язку К-А; Z_A₍_A_–_A₎, Z_K₍_K_–_A₎, Z_K₍_K_–_K₎– середньозважені значення зарядів катіонів і аніонів в зв’язках А-А, К-А, К-К. За результатами експериментальних та аналітичних досліджень отримано прогнозні моделі властивостей розглянутих оксидних систем, а саме для розрахунку в’язкості, електропровідності, температури кристалізації та густини шлакових розплавів в діапазоні їх температур від 1200°С до 1800°С. Представлена методика прогнозування властивостей рафінувальних шлаків може бути використана для оцінки застосування шлаків різного складу в ковші, наприклад, на установках ковш-піч.

Ключові слова: шлак, властивості, хімічний склад, температура, залежність.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-260-270

Посилання для цитування: Степаненко Д. О., Гришин О. М., Бєлькова А. І. Аналітичні та експериментальні дослідження властивостей шлаків та шлакоутворюючих сумішей сталеплавильного виробництва. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 260-270. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-260-270

Перелік посилань

Приходько Э. В., Тогобицкая Д.Н., Хамхотько А.Ф., Степаненко Д.А. Прогнозированние физико-химических свойств оксидних систем. Днепропетровск : Пороги. 2013. 339 с.
Приходько Э. В. Металлохимия многокомпонентных систем. М. : Металлургия. 1995. 320с.
Физико-химические свойства расплавов системы СаО – Al₂0₃ – CaF₂ / Поволоцкий Д. Я., Мищенко В. Я., Вяткин Г. П. и др. // Известия ВУЗов Черная металургія. 1970. №12. С. 8 – 11.
Атлас шлаков. Справ. изд. / Пер. с нем. Г.И. Жмойдина под ред. И. С. Куликова. М. : Металлургия. 1985. 208с.
Физические свойства расплавов CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂/ Акбердин А. А., Куликов И. С., Ким В. А. и др. // М.: Металлургия. 1987. 144 с.
Степаненко Д. А., Тогобицкая Д. Н., Хамхотько А. Ф., Баумер В. Н. Изучение микрогетерогенности расплавов доменных шлаков на основе исследования их фазового состава. Металл и литье Украины. 2012. №1(224). С. 35-38.
Матвеев М. А., Матвеев Г. М., Френкель Б. Н. Расчеты по химии и технологии стекла. М.: Госстрой издат. 1972. 240 с.
Попель С. И. Физико-химические основы металлургических процессов. М. : Металлургия. 1964. С. 118-130.
Соколов В. И., Попель С. И., Есин О. А. Плотность и молярный объем шлаков Известия вузов. Черная металлургия. 1970. №2. С. 10-15.
Влияние окислов железа, хрома и ванадия на поверхностное натяжение и плотность расплавов системы CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO/ Мусихин В. И., Лепинских Б. М., Черняев В. Г. [и др.] // Физическая химия металлургических расплавов. Свердловск : АН СССР. 1969. Вып. 20. С. 85-87.
Дерябин А. А., Попель С. И., Зупник А. Е. Адгезия окислов с техническими сплавами и сталями. Известия АН СССР. Металлы. 1968. №2. С. 78-79.
Торопов Н. А., Борянцев Б. А. Физико-химические свойства и кристаллизация расплавов системы окись магния-закись железа-кремнезем. Структурные превращения в стеклах при повышении температуры. М.: Наука. 1965. С. 205-232.
Комельков В. К. Разработка, исследование и внедрение нових синтетических шлаков для рафинирования стали. Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: ЦНИИЧермет. 1974. 33 с.
Плотность фторидних расплавов / Жмойдин Г. И, Соколов В. И., Подгорнов Г. В. [и др.] // Теория металлургических процессов. 1975. №3. С. 15-157.
Еднерал Ф. П., Смоляренко В. Д., Якушев А. М. Исследования свойств шлаков, предназначенных для обработки метала в ковше. Производство стали и стального литья: Тр. Московского вечернего металлургического института. М. 1967. Вып. 5. С. 153-184.