Файл: Чернявский И.Я. Износоустойчивые металлошлаковые трубы.pdf

затруднения получения ощу­ тимой величины At. Для преодоления затруднения в от­ счете At один спай дифференциальной термопары вынесен за пределы подвешенной сферы образца в жаровое про­ странство нагревательного устройства. В результате это­ го получены данные, по величине площадей соответству­ ющие эффектам кристаллизации и плавления значитель­ но ближе справочным.

Термическое расширение (сжатие)

Как и большинство твердых материалов, шлаки при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимают­ ся. При этом длина шлакового образца при изменении температуры от Го до Г может быть вычислена по из­ вестной формуле [111]:

где / и Іо — длины образца, соответствующие температурам Т и То; а — средний коэффициент линейного расширения.

Отсюда

І-Іо

(1.36)

Т - Т0 'о

Для перехода от среднего коэффициента расширения к истинному необходимо, чтобы разности (I—/о) и (Г— Го) стремились к нулю, а длина 10— к длине Іт (длине при какой-то температуре Г ). Тогда истинный коэффициент

_У/ _1_

(1.37)

d T ' lT

Следовательно, при наличии кривой -— Г коэффи­

циент термического расширения ат можно наити как тангенс угла наклона прямой к температурной оси или же достаточно найти Іти взять в точке при данной тем­ пературе первую произвольную. Такие кривые обычно получают на дилатометрах 1 и называют дилатограммами. На рис. 33 изображены дилатограммы шлаков ММК

и Б ГМК.

Дилатограммы изучаемых шлаков, как и большинст­ во дилатограмм силикатов, имеют характерный изгиб, соответствующий Tg (температуре размягчения стекла)123, после чего кривая снова возрастает с разной крутизной

1 В наших исследованиях применяли дилатометр конструкции Ин­ ститута стекла и дифференциальный дилатометр системы «Ульбрихт».

Д/

2 Иногда наблюдается площадка, где — = const, хотя темпера­

тура и увеличивается.

в зависимости от состава шлака, скорости нагрева и, главное, от степени закристаллизованное™ образца. Как это видно из рис. 3, а, кристаллические образцы дают на дилатограмме более крутую ветвь, чем стекловидные; это означает, что коэффициент термического расшире­ ния увеличивается при возрастании закристаллизован­ ное™ образца.

Влияние величины кристаллов на ат, хотя и заметно (см. рис. 3, а), но требует дальнейшей проверки, так как нам не удалось его выявить однозначно вследствие труд­ ности определения фонирующего влияния общей степе­ ни закристаллизованное™.

Дальнейшее повышение температуры за счет возник­ новения гетерофазных флюктуаций приводит к появле­ нию в кристалле жидкой фазы, увеличение объема ко­ торой резко расширяет образец. Этот эффект продолжа­ ется спонтанно, почти без дальнейшего увеличения тем-

рифнцнрованного), которое размягчается при более вы­ сокой температуре.

Величины коэффициентов термического расширения и сжатия изучаемых шлаков при нагреве и охлаждении приведены в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Величины коэффициентов термического расширения и сжатия для шлаков БГМК и ММК

Усадка шлаков

Усадка и связанные с ней явления, возникающие при затвердевании расплава, являются одним из важнейших литейных свойств шлаков. Усадка зависит в основном от изменения температуры шлака (считая, что Р = const), хотя нельзя не учитывать влияния различных фазовых переходов и наличия газов (особенно в жидком состоя­

нии) .

При охлаждении большинства расплавов, в том чис­ ле и жидких шлаков, различают три вида усадки: в жидком состоянии, при затвердевании и в твердом сос­ тоянии. Определение вида усадки очень важно для по­ лучения высококачественного литья, так как уменьшение объема в жидком состоянии и при затвердевании, на­ пример, проявляется в образовании усадочных раковин,

рыхлот и мелкой пористости, а усадка в твердом состоя­ нии влияет на возникновение внутренних напряжений (трещин), на сохранение заданной геометрии.

Усадка в жидком состоянии

В жидком состоянии обычно измеряется только объ­ емная усадка. Величина ее определяется по формуле

где — усадка шлака в жидком состоянии; аж— коэффициент объем­ ной усадки; / ж— температура заливки; і л— температура ликвидуса.

Таким образом, усадка в жидком состоянии — это усадка в любом интервале температур выше температу­ ры ликвидуса. Определение последней в такой сложной многокомпонентной системе, как шлак, весьма затруд­ нительно. Известно несколько способов эксперименталь­ ного определения температуры ликвидуса различных си­ ликатов [112—118]. Мы пользовались несколькими спо­ собами — термографическим, расчетно-графическим, а также определяли ее визуально — по температуре расте­ кания капли на подложке или температуре начала ее помутнения. В последнем случае, как правило, получают более высокие температуры ликвидуса. Для мелилита этим способом полученные данные очень хорошо совпа­ ли с диаграммой состояния; удовлетворительное совпа­

Исследованиями Н. В. Рулла [119], М. Я- Ос-троу-хо- ва [120] и нашими [121] было показано, что точка пе­ ресечения отрезков на диаграмме lg lg л — f соответст­ вует температуре появления твердой фазы в жидком шлаке. Результаты исследований по этому методу хоро­ шо согласуются с термографическими данными (рис. 34).

Тот факт, что оба метода (ДТА и расчетно-графиче­ ский) показывают температуру ликвидуса более низкую, говорит о том, что они чувствительны к образованию лишь-какой-то суммы твердой фазы и отражают, очевид­ но, не начало выпадания первого кристаллика (темпера­ тура ликвидуса), а начало «массовой» кристаллизации, оказывающей влияние на появление термоэффекта и на заметное изменение зависимости вязкости от темпера-

ЬЗ