«Вязкость шлаков. Поверхностное натяжение шлаковых расплавах.»

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ИСЛАМА КАРИМОВА
АЛМАЛЫКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФАКУЛЬТЕТ «ГОРНОЕ ДЕЛО И МЕТАЛЛУРГИЯ»
КАФЕДРА «МЕТАЛЛУРГИЯ»
ПО ПРЕДМЕТУ «ТЕОРИЯ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ"






САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ «Вязкость шлаков. Поверхностное натяжение шлаковых расплавах.»

Сдал: Ортыков Л.А.

Группа 2- БС МЕТ-20
Проверил: ________________


Алмалык 2023

Содержание.
Введение.
1. Теоретические основы вязкости металлургических расплавов.
1.1. Общая характеристика явления вязкости.
1.2. Вязкость металлургических шлаков и её особенности.
2. Модели для прогнозирования физико-химических и технологических свойств металлургических расплавов.
2.1. Эмпирические модели вязкости жидких шлаков.
2.2. Модель Э.В. Приходько.
3. Вискозиметрия металлургических расплавов.
3.1. Методы измерения вязкости металлургических расплавов.
3.2. Метод капиллярного истечения.
3.3. Метод движущегося в жидкости тела.
3.4. Ротационные методы.
3.5. Методы крутильных колебаний.
3.6. Противоречивость данных по вязкости шлаковых расплавов.
5. Выводы.
Список использованной литературы.

Введение.

В условиях современных сталеплавильных цехов, как правило, име­ющих в своей программе производство сталей ответственных назначе­ний, приходится иметь дело со шлаками, предназначенными для особо глубокой десульфурации, раскисления стали и удаления из нее неметал­лических включений. Это — известково-глиноземистые синтетические шлаки, предназначенные для ковшовой (внепечной) обработки метал­ла; шлаки, образующиеся при сгорании экзотермических смесей или при плавлении теплоизоляционных смесей в изложницах на поверхности жидкого металла, и шлаки электрошлакового переплава. Для эффектив­ного действия этих шлаков не только их химический состав, но и вязкость также имеют большое значение.
Вязкость шлаков, находящихся в контакте с металлической фазой, помещённых в металлургический агрегат, оказывает огромное влияние на протекающие в агрегате физико-химические процессы. В частности влияние вязкости на скорость протекания многих физико-химических реакций является решающим. Это связано с тем, что лимитирующей стадией таких реакций, как, например, десульфурация, обезуглероживание, усвоение легирующих элементов, раскисление стали, является диффузия и другие виды массопереноса. Это видно из формулы Стокса-Эйнштейна, которая в первом приближении показывает связь между коэффициентом диффузии D и коэффициентом динамической вязкости η диффундирующей частицы, радиусом r:
(1)
Кроме того, вязкость оказывает значительное влияние на скорость всплывания неметаллических включений в стали, которые ухудшают механические свойства металла. Это влияние можно оценить формулой Стокса с применением поправки Адомара-Рыбчинского, если неметаллическое включение жидкое:
, (2)
где ρ₁ и ρ₂ - плотности металла и шлака соответственно; η₁ и η₂ - вязкости металла и шлака соответственно; r – радиус частицы.
Газопроницаемость металлургических шлаков сильно зависит от их вязкости. Поэтому наведение вязкого шлака в ковше-сталевозе, а также в промежуточном ковше МНЛЗ уменьшает загрязнение металла газами, отрицательно влияющих на его механические свойства, в частности азотом. Это влияние можно оценить по кинетическому уравнению:
, (3)
где [N] – содержание азота в металле; (N)_пов - содержание азота на поверхности раздела шлак-газ; (N)_гр. - содержание азота на границе раздела шлак-сталь; S – площадь поверхности взаимодействия фаз; τ – время; β – коэффициент массопередачи азота через шлак к металлу. Причём, .
Также наведение вязкого шлака в ковше-сталевозе, а также в промежуточном ковше МНЛЗ препятствует остыванию металла в ковше, так как возникает добавочное тепловое сопротивление на пути теплового потока с зеркала металла в окружающую среду.
1. Теоретические основы вязкости металлургических расплавов.
1.1. Общая характеристика явления вязкости.
При течении жидкости или газа относительно быстро движущиеся слои увлекают за собой более медленные. В результате скорость первых уменьшается, а вторых — увеличивается, т.е. происходит выравнивание скоростей в этих слоях. Такое явление называется внутренним тре­нием, или вязкостью и так же, как диффузия и теплопро­водность, обусловлено тепловым движением молекул, которое обеспечивает возможность передачи скорости от одного движущегося слоя к другому.
Под потоком импульса П, подобным диффузион­ному потоку, понимают сумму импульсов отдельных мо­лекул, пересекающих единичную площадку за единицу времени. Таким образом:
, (4)
где - градиент скорости течения; η— коэффициент динамической вязкости.