Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 4

Để sản xuất gang thép và các hợp kim thuận lợi, cần tạo ra trong lò, các thiết bị tinh luyện những xỉ lỏng, linh động và chảy loãng tốt. Độ sệt là một trong những tính chất vật lí quan trọng của xỉ. Độ sệt biểu thị một mức độ tính chảy lỏng của dịch thể và cấu trúc bên trong của nó. Những tính chất kỹ thuật quan trọng như truyền nhiệt và các tác dụng khối lượng của các cấu tử cũng liên quan chặt chẽ với độ sệt của xỉ, các quá trình oxi hoá tạp...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 4 H×nh 4.12: Gi¶n ®å tr¹ng th¸i xØ hÖ CaO - MgO - SiO2 4.3.2. §é sÖt cña xØ. §Ó s¶n xuÊt gang thÐp vµ c¸c hîp kim thuËn lîi, cÇn t¹o ra trong lß, c¸c thiÕt bÞ tinhluyÖn nh÷ng xØ láng, linh ®éng vµ ch¶y lo·ng tèt. §é sÖt lµ mét trong nh÷ng tÝnh chÊt vËt lÝ quan träng cña xØ. §é sÖt biÓu thÞ mét møc®é tÝnh ch¶y láng cña dÞch thÓ vµ cÊu tróc bªn trong cña nã. Nh÷ng tÝnh chÊt kü thuËt quanträng nh truyÒn nhiÖt vµ c¸c t¸c dông khèi lîng cña c¸c cÊu tö còng liªn quan chÆt chÏ víi®é sÖt cña xØ, c¸c qu¸ tr×nh oxi ho¸ t¹p chÊt vµ chuyÓn s¶n phÈm ph¶n øng vµo xØ, ®é sÖt cã vaitrß quyÕt ®Þnh. §iÒu ®ã chøng tá mèi liªn hÖ ngîc gi÷a gi¸ trÞ ®éng häc cña ®é sÖt vµ hÖ sèkhuy Õch t¸n cña c¸c cÊu tö trong xØ. §é sÖt biÓu thÞ trë lùc khi x¸o trén c¸c chÊt ®iÓm bªntrong dÞch thÓ khi chuyÓn tõ tr¹ng th¸i c©n b»ng nµy sang tr¹ng th¸i c©n b»ng kh¸c. §é sÖt®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: dv F =  S dy dv F: lµ lùc cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra gi÷a 2 líp cã ®iÖn tÝch S mét gradient tèc ®é dy d v: lµ chªnh lÖch tèc ®é gi÷a 2 líp. dy: lµ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 líp. : lµ ®é sÖt (poa) §é sÖt cã ¶nh hëng râ rÖt tíi tèc ®é khuyÕch t¸n cña c¸c phÇn tö. Trong ®iÒu kiÖnkh«ng chuyÓn ®éng th× mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè ®é sÖt  vµ hÖ sè tèc ®é khuyÕch t¸n D cm2/sec, ®îc biÓu thÞ nh sau:  D = const.nghÜa lµ tèc ®é khuyÕch t¸n tØ lÖ nghÞch víi ®é sÖt. Khi líp xØ ch¶y rèi, nÕu ®é sÖt cña xØ t¨ng lªn sÏ lµm gi¶m tèc ®é truyÒn khèi cña c¸ccÊu tö do gi¶m bít cêng ®é x¸o trén. §é sÖt cña xØ phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ thµnh phÇn cña nã. Khi t¨ng nhiÖt ®é ®é sÖtcña xØ gi¶m xuèng. Quan hÖ ®ã ®îc biÓu thÞ theo ph¬ng tr×nh:  = A.exp (En/RT) A: h»ng sè ®Æc trng cho tõng dÞch thÓ. exp: sè mò víi c¬ sè e cña log tù nhiªn (y = epx Z ®îc viÕt díi d¹ng y = eZ) E: ho¹t n¨ng cña dßng ch¶y. §é sÖt thay ®æi theo thµnh phÇn vµ nhiÖt ®é cña xØ, vÝ dô xØ lß cao ë 1500OC cã ®é sÖtkho¶ng 5 poa, xØ kiÒm lß thÐp ë 1550 - 1650OC cã ®é sÖt kho¶ng 2 poa vµ khi nhiÖt ®é gi¶m,®é sÖt cñ© xØ t¨ng m¹nh. §Ó dÔ so s¸nh cÇn nhí r»ng ®é sÖt cña níc nguyªn chÊt ë 20 OCkho¶ng 0,01 poa vµ cña thÐp láng ë 1600OC kho¶ng 0,40 poa. XØ kiÒm luyÖn thÐp khi t¨nghµm lîng CaO vµ nhÊt lµ MgO th× ®é sÖt t¨ng lªn rÊt nhiÒu. LÝ do t¨ng lµ do trong xØ xuÊthiÖn c¸c h¹t huyÒn phï cã kÝch thíc nhá kho¶ng 10-3 + 10 -2 mm, chÝnh chóng lµm t¨ng ®ésÖt ¶o cña xØ. C¸c chÊt ®iÓm kh«ng tan trong xØ nµy cã thÓ lµ c¸c tinh thÓ periclase (MgO),v«i vµ oxit cr«m. §é sÖt cña xØ kiÒm gi¶m xuèng rÊt m¹nh khi t¨ng hµm lîng CaF 2, v× vËy huúnh th¹ch®îc sö dông phæ biÕn trong c¸c xØ ®Ó tinh luyÖn kim lo¹i b»ng ph¬ng ph¸p ®iÖn xØ. §é sÖtcña xØ kiÒm còng gi¶m xuèng khi t¨ng hµm lîng F2O3, SiO2, Al2O3, CaF2 v× cÊu tö nµy thóc®Èy sù hoµ tan CaO, MgO trong xØ (h×nh 4 -12). §é sÖt cña xØ axit cao h¬n ®é sÖt cña xØ kiÒm rÊt nhiÒu vµ nã l¹i gi¶m khi hµm lîngcña CaO, FeO,... t¨ng. C¸c ph¬ng ph¸p ®o ®é sÖt cña xØ. Cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p ®o ®é sÖt, nhng ë nhiÖt ®é cao trong c¸c ngµnh luyÖn kimvµ silic¸t thêng chñ yÕu sö dông c¸c ph¬ng ph¸p sau ®©y: - Ph¬ng ph¸p mao dÉn. - Ph¬ng ph¸p vËt r¬i. - Ph¬ng ph¸p kÐo bi. - Ph¬ng ph¸p quay. - Ph¬ng ph¸p dao ®éng. Sau ®©y chóng ta nghiªn cøu mét vµi ph¬ng ph¸p dÔ cã ®iÒu kiÖn øng dông vµ cho kÕtqu¶ chÝnh x¸c. §o ®é sÖt theo ph¬ng ph¸p mao dÉn. Ph¬ng ph¸p nµy dùa vµo thêi gian ch¶y cña mét thÓ tÝch xØ láng qua mét èng maodÉn. Tõ kÝch thíc èng mao dÉn, thÓ tÝch xØ láng ch¶y qua èng vµ thêi gian ch¶y ta cã thÓ tÝnh®îc ®é sÖt (xem h×nh 4.13).Theo c«ng thøc : r 2 Pt H = 8VI : ®é sÖt, poa. r: b¸n kÝnh èng, cm I: ChiÒu dµi èng mao dÉn, cm V: ThÓ tÝch xØ ch¶y ra, cm3 t: Thêi gian ch¶y ,s P: ¸p suÊt nåi ®ùng xØ, dyn/cm2 H: HÖ sè hiÖu chØnh. dyn.s (poa lµ ®¬n vÞ ®é sÖt cò cã thø nguyªn lµ , theo hÖ ®o lêng míi ®é sÖt cã thø cm 2 N .snguyªn lµ = Pa.s ) m2 CÇn nót Møc H×nh 4.13: S¬ ®å do ®é sÖt cña xØ theoph¬ng ph¸p mao dÉn ...