第四章冶金熔体 炉渣种类 A[kcal·mh·K] d/A[m2·h·K·keal] 微流动的碱性泡沫渣 4~6 0.02~9.03 活跃的碱性沸腾渣 100~200 跃的酸性沸腾渣 60~100 0.012~0.02 从上述数据看出,沸腾炉渣的导热性比静止的高20~40倍,在炼钢操作中已注意到并利用了炉 渣的这种性质,如在沸腾时供给大的电功率或热功率等。无论在平静的还是在沸腾的情况下,渣的 导热性都比金属液低(沸腾的金属液热阻导d/λ为0.0005m2·h·K· kcal",比炉渣低3~4倍),炉渣 上层温度一般比钢液高40~80℃。 454熔渣的导电性 熔渣电导率表明熔渣导电能力的大小,电导率越大导电能力越大,电导率X是电阻率的倒数,又 称比电导,单位是[Q··cm]。 根据熔渣的电导率可以判断熔渣导电是离子导电特征。第一,熔渣的比电导在10~10°9-·cm 水平,而电子导电的金属熔体的比电导为10~10°9·cm,第二,熔渣的比电导随温度升高而增大 这也是电介质导电的特点。 式中Ex是电导活化能,A为常数 熔渣导电能力的大小不仅取决于离子数目的多少,也取决于正、负离子间的相互作用力,即离 子在渣中移动的内摩擦力,对于一定渣系的电导率和粘度有下列关系 n=常数 (4-43) 式中n为大于1的指数。 实验证明,式(4-43)对许多熔融盐和硅酸盐都是适用的。从式(4-43)看出电导率增长要比粘度减 小来得慢,因为电导性决定于活动性较大的离子,而粘度取决于活动性较小的离子。实际上电导活 化能比粘滞活化能小。 向Fe0中加入Si0时,熔体的比电导值随Si02含量的增加而减小,如1400°熔体中含Si02为4.5%比 电导值为6.39··cm1,20.6%时为4.5,36%时为0.98;这主要是由于SiO形成了Si04阴离子,致 使导电能力强的0离子浓度降低的缘故。 A12O3-SiO2系的电导率甚小,这是因为A12O3为两性化合物,在渣中导电质点主要是A1,在A1203浓 度小时,渣中A13数量很小,而复合离子Si0y很多,因此电导率很小;当A1O2的浓度增高时,Al 又形成铝氧阴离子团,故导电性仍很小,铝的阴离子团以Al30°等形式存在 碱性氧化渣的电导率和成分的关系,根据实验确定了如下公式: lgx1eo0c=0.032-0.054(Al203)-0.0569(Si02)-0.062(P203) +0.015(S)+0.753Mn0)+0.34(Fe0)-0.35(Fe203) 一0.13Mg0)-0.145(Ca0)[9-·cm1](4-44) 式中渣中组元的含量为重量百分数,适用的范围是:A12035~11%,si018~25%,P2O51~3%,S0.1~ 0.3%,Mn0.9-16%,Fe0.7~14%,Fe2030.6~3.5%,Mg0.8~13%,Ca024~40%第四章 冶金熔体 78 炉 渣 种 类 λ [kcal·m-1h-1 ·K-1] d/λ[m2 ·h·K·kcal-1] 微流动的碱性泡沫渣 活跃的碱性沸腾渣 活跃的酸性沸腾渣 4～6 lOO～200 60～~100 0．02～9．03 0．0012～0．0018 0．012～0．02 从上述数据看出，沸腾炉渣的导热性比静止的高20～40倍，在炼钢操作中已注意到并利用了炉 渣的这种性质，如在沸腾时供给大的电功率或热功率等。无论在平静的还是在沸腾的情况下，渣的 导热性都比金属液低(沸腾的金属液热阻导d/λ为0.0005m 2 ·h·K·kcal-1,比炉渣低3～4倍)，炉渣 上层温度一般比钢液高40～80℃。 4.5.4 熔渣的导电性 熔渣电导率表明熔渣导电能力的大小，电导率越大导电能力越大，电导率Χ是电阻率的倒数，又 称比电导，单位是[Ω-1·cm-1]。 根据熔渣的电导率可以判断熔渣导电是离子导电特征。第一，熔渣的比电导在10-1～100 Ω-1·cm-1 水平，而电子导电的金属熔体的比电导为104 ～105 Ω-1 ·cm- ，第二，熔渣的比电导随温度升高而增大， 这也是电介质导电的特点。 χ=A·e -Eχ/RT (4-42) 式中Eχ是电导活化能，A为常数。 熔渣导电能力的大小不仅取决于离子数目的多少，也取决于正、负离子间的相互作用力，即离 子在渣中移动的内摩擦力，对于一定渣系的电导率和粘度有下列关系： χn ·η=常数 (4-43) 式中 n为大于1的指数。 实验证明，式(4-43)对许多熔融盐和硅酸盐都是适用的。从式(4-43)看出电导率增长要比粘度减 小来得慢，因为电导性决定于活动性较大的离子，而粘度取决于活动性较小的离子。实际上电导活 化能比粘滞活化能小。 向FeO中加入SiO2时，熔体的比电导值随SiO2含量的增加而减小，如1400º熔体中含SiO2为4．5%比 电导值为6．3Ω-1 ·cm-1，20.6%时为4.5，36%时为0.98；这主要是由于SiO2形成了SiO 4— 4阴离子，致 使导电能力强的O2—离子浓度降低的缘故。 Al2O3—SiO2系的电导率甚小，这是因为Al2O3为两性化合物，在渣中导电质点主要是Al3＋ ，在Al2O3浓 度小时，渣中A1 3＋数量很小，而复合离子SiXO z-y很多，因此电导率很小；当Al2O3的浓度增高时，A1 又形成铝氧阴离子团，故导电性仍很小，铝的阴离子团以Al3O 5- 7等形式存在。 碱性氧化渣的电导率和成分的关系，根据实验确定了如下公式： lgχ1600℃=-0.032—0.054(Al2O3)一0.0569(SiO2)一0.062(P2O5) +0.015(S)+0.753(MnO)+0.34(FeO)一0.35(Fe203) 一0.13(MgO)一0.145(CaO)[ Ω-1·cm-1] (4—44) 式中渣中组元的含量为重量百分数，适用的范围是：Al2O35～11%，SiO218～25％，P2O51～3%，S0.1～ 0.3%，Mn0.9～16％，Fe0.7～14％，Fe2030.6～3.5％，Mg0.8～13%，CaO24～40％。 78