Зависимость механических свойств сплавов от толщины стенок отливок 7 страница

В литейном производстве используют продукты первичной плав­ки (ихназывают первичными шихтовыми материала­ми) и вторичные металлы^[3]. К вторичным металлам отно­сятся металлический лом, а также слитки (чушки) цветных спла­вов, полученные путем переплава лома цветных металлов на спе­циализированных предприятиях.

В зависимости от вида сплава, типа плавильной печи, состава исходных материалов для плавки и требований к расплаву техно­логический процесс плавки может включать в себя от трех до де­сяти и более типовых операций.

Физико-химическая основа этих типовых операций плавки литейных сплавов рассматривается в общем виде для всех процес­сов в гл. 8, предшествующей изложению технологии плавки кон­кретных сплавов.

Шихта — это исходные материалы, загружаемые по совокуп­ности в плавильную печь, которые должны обеспечить требуемое качество получаемого жидкого сплава. Количество компонентов шихты и химический состав этих компонентов определяется расче­том в зависимости от требуемого состава готового металла.

Газовая фаза печи образуется из окружающей атмосфе­ры печи (если печь не герметизирована или не вакуумирована), продуктов сгорания топлива и газообразных продуктов других хи­мических реакций, протекающих в печи. В некоторых случаях в рабочее пространство печи вводят защитные, окислительные, ра­финирующие газы, которые также входят в состав газовой фазы, участвующей во всех процессах плавки.

Шлаками называют продукты плавки, которые образуются в плавильной печи в результате сплавления веществ, посторон­них по отношению к металлу. К таким веществам относятся окси­ды металла и песок на поверхности кусков шихты, зола топлива, частицы оплавившихся огнеупорных материалов и другие веще­ства, наличие которых зависит от выплавляемого сплава, типа плавильной печи, используемых шихтовых материалов и других особенностей технологии плавки.

Самопроизвольное образование шлака (первичного или само­родного) связано с затратами энергии на его разогрев и плавле­ние, требует дополнительного времени и затрат труда (часто тя­желого ручного) на его удаление. Этим объясняется распростра­ненное среди неспециалистов представление о шлаке как о по­бочном, вредном продукте плавки. Однако шлаки оказывают при надлежащих физико-химических свойствах важное положитель­ное воздействие на качество получаемого металла. Они защищают металл от окисления, растворения в нем газов, способствуют уда­лению вредных примесей и т.д. Для придания шлаку требуемых физико-химических свойств в печь добавляют флюсы.

Так, например, для удаления вредных примесей фосфора и серы, растворенных в стали, в шлак вводят известь СаО, которая, образуя с этими примесями прочные, нерастворимые в расплаве соединения, переводит данные элементы из металла в шлак.

Футеровкой называется слой материала, образующий внут­реннее пространство плавильной печи. Этот слой должен сохра­нять в течение длительного времени достаточно высокие прочност­ные свойства при высокой температуре, а также противостоять химическому воздействию со стороны шлака, расплавленного металла и газовой фазы печи. Материалы, из которых изготовля­ется футеровка, называются огнеупорными материала- ми, или просто огнеупорами.

В связи с тем, что огнеупорные материалы должны противо­стоять химическому воздействию шлака, металла и атмосферы печи при высокой температуре, важнейшими классификационными признаками этих материалов являются огнеупорность (способность противостоять действию высоких температур) и химические свой­ства. В табл. 1 приведены характеристики огнеупорных материа­лов, используемых при плавке литейных сплавов. Из данных табл. 1 следует, что наибольшей огнеупорностью обладают углеродистые огнеупоры, однако на практике они при­меняются сравнительно редко, так как при температуре более 1000 °С они легко окисляются, т. е. сгорают, не выдерживая хими­ческого воздействия со стороны атмосферы печи.

Важнейшими компонентами огнеупоров, наиболее распрост­раненных в литейном производстве, являются оксиды кремния, магния, алюминия, кальция, хрома и железа. В зависимости от характера оксидов, преобладающих в составе огнеупорных мате­риалов, они делятся на кислые, основные и нейтральные.

Таблица 1 Классификация огнеупорных материалов   Тип Группа Содержание основных составляющих, мае. % Химические свойства Огнеупорность, °С Кремнеземистые Динасовые 93...96 Si02 Кислые 1680... 1730 Кварцевые Свыше 98 % Si02 1750... 1800 Магнезиальные Магнезитовые 90...95 MgO Основные 2300...2500 Доломитовые 45...60 MgO; 30...35CaO 1750... 1850 Алюмосиликатные Полукислые 65...80 Si02; 30...17A1203 Полукислые 1600... 1700 Шамотные 50...65Si02; 45...30 A1203 Нейтральные 1600... 1700 Высокоглиноземистые 46...99 A1203; до 50 Si02 1800...2000 Хромистые Хромомагнезитовые 10...20 Cr203; 70...50 MgO Нейтральные Свыше 2200 Хромитовые 68 Cr203; 32 FeO Углеродистые Графитированные До 98 С — До 3500 Неграфитированные До 85 С Углеродсодержащие 20...60 Орафиг, шамот, кварцит, огнеупорная глина До 2000 Цирконсодержащие Циркониевые Свыше 90 Zr02 — Свыше 2400 Цирконовые 60...65 Zr02; 40...35 Si02 Свыше 2000 Карбидкремниевые Карборундовые 30...95 SiC — —

Кислые огнеупоры - динасовые и кварцевые - состоят глав­ным образом из кислотного оксида Si0₂, поэтому такие ог­неупоры хорошо противостоят так называемым кислым шлакам, основу которых составляют кислотные оксиды.

В то же время шлаки, в которых преобладают основные оксиды, например СаО, будут интенсивно разрушать кислую футеровку, так как кислотный оксид Si0₂ вступает в химическое взаимодействие с основными оксидами подобно тому, как кислоты реагируют с осно­ваниями, образуя легкоплавкие соединения, например CaSi0₃.

Основные огнеупоры - магнезитовые и доломитовые - содержат в большом количестве основные оксиды MgO и СаО. Эти огнеупоры предназначены для футеровки печей, в которых по условиям технологии используются основные шлаки.

Полукислые огнеупоры состоят главным образом из кис­лотного оксида Si0₂, но содержат также амфотерный оксид А1₂0₃.

Нейтральные огнеупорные материалы названы так пото­му, что проявляют удовлетворительную стойкость по отношению как к основным, так и к кислым шлакам.

Классификация огнеупоров на основные, кислые и нейтраль­ные не охватывает достаточно большую часть огнеупорных матери­алов, в частности, цирконсодержащие и безоксидные огнеупоры (карбидкремниевые и углеродистые). Металлургические возможно­сти плавильных печей в большой степени определяются свойства­ми огнеупорных материалов, используемых для их футеровки.

ТИПОВЫЕ ОПЕРАЦИИ И ПРОЦЕССЫ ПЛАВКИ ЛИТЕЙНЫХ СПЛАВОВ

Горение топлива

При выплавке литейных сплавов используются твердые, жид­кие и газообразные виды топлива. При всем многообразии соста­вов топлива данных видов основными горючими составляющими их являются углерод, водород и углеводороды. Рассмотрим зако­номерности процессов горения горючих составляющих топлива.

Горение углерода. Взаимодействие углерода топлива с кисло­родом в плавильных печах может происходить по одной из следу­ющих реакций:

реакция полного горения

С + 0₂ = С0₂ + Q₁ (-∆Н1,); (1)

реакция неполного горения

С + 0,50₂ = СО +0₂, (-∆H₂); (2)

реакция догорания моноксида углерода

СО + 0,50₂ = С0₂ + 0₃, (-∆H₃). (3)

Кроме того, может происходить окисление углерода углекис­лым газом (так называемая реакция газификации углерода):

С0₂ + С = 2СО - 04, (+∆H₄). (4)

Значения тепловых эффектов^[4] реакций (1)...(4) для стан­дартных условий (АЩ98) соответственно равны, Дж/моль: Q_x - = 408 842; 0₂ = 122217; 0₃ = 285623; 0₄ =-162405.

Приведенные данные показывают, что процессы взаимодей­ствия углерода с окислителем могут протекать самопроизвольно как с выделением тепла, так и с его поглощением. Термодинами­ческий анализ реакций, описывающих эти процессы, позволяет выявить движущие силы этих реакций и условия их протекания.

Известно, что самопроизвольное протекание реакции возмож­но при условии, если изменение энергии Гиббса AG в результате

реакции имеет отрицательное значение. Это изменение в свою очередь определяется уравнением Гиббса

A G°_T =∆Ht°-T∆S°_T, (5)

где A G°_T- изменение энергии Гиббса в результате реакции; АЩ - изменение энтальпии системы в результате реакции; Т - термо­динамическая температура, при которой протекает реакция; ∆Sj - изменение энтропии системы в результате реакции.

Энтропия, как известно из курса физической химии, является характеристикой термодинамической вероятности состояния тела, или показателем степени беспорядка, хаотичности расположения частиц, образующих это тело.

Наименьшее значение энтропии соответствует твердому крис­таллическому состоянию тела. Расположение элементарных час­тиц в кристаллическом теле упорядочено в максимально возмож­ной степени. При переходе вещества в жидкое состояние этот по­рядок нарушается, энтропия растет. Переход в газообразное со­стояние приводит к еще большей неупорядоченности частиц, и энтропия становится максимальной. Поэтому существенный рост энтропии характерен для реакций, сопровождающихся образованием газообразных продуктов или увеличением количества газов по срав­нению с исходным состоянием.

Важно отметить также, что энтропийная составляющая в урав­нении Гиббса (произведение T∆Sj) приобретает существенное зна­чение только при высокой температуре.

Таким образом, движущими силами реакции может быть:

• стремление системы к минимуму энергии, т. е. к выделению теплоты (∆H°T— отрицательное);

• стремление к максимуму хаоса как наиболее вероятному со­стоянию любой системы (∆Sj — положительное).

Из анализа уравнения Гиббса следует, что отрицательные зна­чения ∆G°_T могут быть получены при следующих четырех сочета­ниях возможных движущих сил.

1. При отрицательном значении изменения энтальпии ∆Ht°, (или при положительном значении Q), т.е. при экзотермических реакциях. При этом изменение энтропии близко к нулю.

2. При отрицательном значении изменения энтальпии АЩ и отрицательном значении произведения T∆S°_T

3. При положительном значении изменения энтальпии, но при таких больших положительных значениях произведения T∆S°_T что­бы по абсолютной величине это произведение превышало рост энтальпии ∆Ht°. Этот случай характерен для эндотермических реакций.

4. При отрицательном значении изменения энтальпии ∆Ht° и при положительном значении произведения T∆S°_T Приведенные выше реакции (1)...(4) взаимодействия угле­рода с окислителем являются примером существования на прак­тике всех этих вариантов. Экспериментально полученные зависи­мости изменения свободной энергии Гиббса от температуры для рассматриваемых процессов представлены графически на рис. 1.

Реакция полного горения углерода (1) протекает без измене­ния числа молей газа, не сопровождается ростом энтропии. По­этому единственной движущей силой этой реакции является энер­гетический фактор. Влияние температуры на величину AG°_T пре­небрежимо мало. Эта реакция завершается с большой степенью полноты, является необратимой, т.е. полученный углекислый газ не может разлагаться с образованием свободного кислорода.

Реакция неполного горения углерода (2) сопровождается уве­личением количества газов с 0,5 моль кислорода до 1 моль СО (на 1 моль углерода). Поэтому движущими силами этой реакции явля­ются как энергетическая, так и энтропийная составляющие. Энт­ропийная составляющая усиливается по мере повышения темпе­ратуры, при этом прочность СО возрастает. Реакция (8.2), как и реакция (1), необратима.

Реакция (3) догорания оксида углерода (И) (СО) до оксида углерода (IV) (С0₂) протекает с выделением тепла, но, в отли­чие от реакции (2), сопровождается уменьшением общего числа молей газов с 1,5 до 1, а следовательно, и уменьшением энтропии системы. В результате этого с повышением температуры величина A G°_T уменьшается по абсолютной величине. Выше 3000 К реакция (8.3) протекает в обратном направлении. Из приведенных рассуж­дений следует, что диссоциация С0₂ при высоких температурах возможна только с образованием СО и 0₂, но не с выделением свободного углерода.

Реакция (4) окисления углерода углекислым газом протекает с поглощением тепла, но при существенном (в 2 раза) увеличении числа молей газа (с 1 моль С0₂ до 2 моль СО). Таким образом, движущей силой реакции (8.4) является стремление к максимуму хаоса как наиболее вероятному состоянию. Эта движущая сила пре­одолевает стремление к минимуму энергии только при достаточно высокой температуре (на практике выше 900 °С). Обратимость этой реакции показывает возможность диссоциации СО с выделением С и С0₂ и невозможность выделения при этом свободного кисло­рода.

Горение водорода и углеводородов. Водород - второй (пос­ле углерода) горючий элемент, входящий в состав многих видов топлива. Окисление водорода при сгорании протекает по реакций

Н₂ + 0,50₂ = Н₂0 + 242040 Дж/моль. (6)

Единственной движущей силой реакции (6) является стрем­ление к минимуму энергии, так как количество молей газов в

Рис. 1. Зависимость AG° реакций взаимодействия углерода с кислоро­дом от температуры

результате данной реакции уменьшается с 1,5 до 1. При высоких температурах энтропийный фактор смещает равновесие реакции влево, в сторону диссоциации молекул воды.

Из углеводородов наибольшее промышленное значение имеет природный газ, широко используемый в коксогазовых и газовых вагранках и других газовых плавильных печах. Метан СН₄, являющийся одной из основных составляющих природного газа, окисляется по экзотермической реакции:

СН₄ + 20₂ = С0₂ + 2 Н₂0 + 805 540 Дж/моль. (7)

Движущей силой реакции (7) является энергетический фак­тор, количество молей газа в результате реакции не изменяется.

При температурах выше 1700 °С процесс горения оказывается в значительной мере незавершенным, продукты горения метана наряду с С0₂ и Н₂0 содержат СО и Н₂.

Тепловой эффект реакции горения природного газа почти в два раза превосходит эту величину для реакции сгорания углерода. Однако количество продуктов, образующихся при сгорании СН₄, в три раза больше, чем при сгорании углерода. Поэтому темпера­тура продуктов горения природного газа не выше, а ниже, чем при горении углерода.

Шлакообразование. Строение шлаковых расплавов

Источники шлакообразования. Источниками образования шла­ков при плавке литейных сплавов в различных плавильных печах могут быть вещества различного происхождения. В зависимости от этого их можно подразделить на несколько групп.

Первую группу составляют химические соединения, находив­шиеся на поверхности кусков шихты до их загрузки в печь. Это частицы земли, глины, песка, оксидов основного металла и леги­рующих элементов компонентов шихты.

Ко второй группе относятся вещества, образовавшиеся в ре­зультате взаимодействия с атмосферой печи (угара) основного металла, легирующих элементов и примесей.

Частицы оплавившейся футеровки в большинстве случаев так­же оказываются в шлаке, образуя третью группу.

Для печей, работающих на твердом топливе, источником шла­кообразования может быть зола топлива (четвертая группа).

Эти четыре группы веществ образуют первичный (так на­зываемый самородный) шлак. Свойства такого шлака далеко не всегда удовлетворяют требованиям литейщиков. Так, напри­мер, первичный шлак, образующийся в чугуноплавильной печи непрерывного действия (вагранке), имеет высокую вязкость, ко­торая является препятствием при удалении шлака через шлако­вую летку. Для снижения вязкости шлака, т.е. для увеличения его жидкотекучести в печь добавляют вещество (флюс), снижающее температуру плавления шлака. Этим веществом является и з в е с - т н я к. (В старину вещества, улучшающие плавкость шлака, назы­вали плавнями.)

При плавке стали на шихте, содержащей повышенное количе­ство серы и фосфора, в печь вводят вещества (флюсы), которые, вступая в химические реакции с этими вредными примесями, переводят их в шлак.

На этих примерах показана роль флюса в плавке. В первом слу­чае добавляемые к первичному шлаку вещества изменяли его фи­зическое свойство - температуру плавления, во втором - хими­ческое свойство, в частности способность вступать в реакцию с вредными веществами. Таким образом, для придания шлаку тре­буемых физико-химических свойств в печь добавляют вещества, называющиеся флюсами.

Роль шлаков в процессе плавки может быть различной в зави­симости от природы литейного сплава, типа плавильной печи и шихтовых материалов, используемых для плавки. Наиболее слож­ные и многообразные функции шлак выполняет в условиях плав­ки стали в мартеновских и дуговых печах на шихте, загрязненной серой и фосфором. Не вдаваясь в детали этих функций, которые будут раскрыты по ходу дальнейшего изложения, ограничимся их простым перечислением задач, которые возложены на шлак.

1. Обеспечить быструю передачу тепла от газовой фазы к металлу.

2. Обеспечить питание жидкой ванны расплава кислородом в окислительный период плавки.

3. Служить защитным покровом, затрудняющим растворение азота и водорода в металле.

4. Создать условия, обеспечивающие минимальное содержание в металле серы и фосфора.

5. Обеспечить возможность проведения процесса раскисления стали, в частности, диффузионного раскисления и др.

По сравнению с металлургическими процессами плавку стали в литейных цехах обычно ведут более простыми технологически­ми процессами, в которых используется только какая-то (большая или меньшая) часть отмеченных функций шлака.

При выплавке цветных сплавов используют так называемые покровные флюсы, роль которых сводится к защите металла от газовой фазы печи. Составы и свойства этих шлаков будут рас­смотрены при изложении технологии плавки конкретных цвет­ных сплавов.

В данном разделе рассматриваются строение и свойства шла­ков, используемых при плавке железоуглеродистых сплавов.

Наибольшее распространение получили две теории строения шлаковых расплавов — ионная и молекулярная.

Ионная теория. Данная теория предполагает, что различные хи­мические соединения в шлаковых расплавах находятся в состоя­нии частичной диссоциации по следующим схемам:

Me О <=> Ме²⁺ +0²";

MeS+±Me²⁺ +S²;

Me F₂ <=>Me²⁺ + 2F";

3 (Me О) • P₂0₅ <=> 3Me²⁺ + 2PO^";

2 (Me O) • Si0₂ <=> 2Me²⁺ + SiO^;

2(MeO) • Si0₂ <=> 2Me²⁺ + Si₂0;|-;

3 (MeO) • 2(Si0₂) <=> 3Meⁿ + Si₂0^.

Из существующих многочисленных подтверждений справедли­вости ионной природы строения шлаковых расплавов можно при­вести такое явление, как электролиз жидких шлаков. Тем не ме­нее, применение ионной теории на практике затруднено, так как в шлаках наряду с простыми ионами могут находиться в состоя­нии метастабильного или стабильного равновесия сложные анио­ны. Оперировать с такими сложными частицами при проведении обычных химических расчетов затруднительно, поэтому на прак­тике обычно руководствуются более простой молекулярной тео­рией.

Молекулярная теория. Получившая широкое распространение молекулярная теория основана на предположении о том, что шлак состоит из электрически нейтральных молекул оксидов, которые можно расположить по химическим свойствам в следующий ряд:

Увеличение основных свойств оксидов

Si0₂, Р₂0₅, А1₂0₃, ТЮ₂, FeO, MgO, MnO, CaO

Увеличение кислотных свойств оксидов

Каждый из оксидов в приведенном ряду является кислотным по отношению к оксиду, расположенному справа, и основным по отношению к соседу слева. Кислотные и основные оксиды в шлаке могут реагировать между собой, образуя соли.

Активность оксида в шлаке определяется не общим его содер­жанием, а концентрацией свободного оксида, которая вычисля­ется по балансовому уравнению типа:

СаО_{свободн} = СаО_общ + СаО$ю₂ - СаОр₂о₅,

где СаО_{свободн} — концентрация оксида кальция химически не свя­занного; СаО_общ — суммарная концентрация оксида кальция в шлаке; CaO_Si02 — концентрация оксида кальция, связанного с кремнеземом; СаОр₂о₅ — концентрация оксида кальция, связан­ного в фосфорнокислое соединение.

Если в результате взаимодействия кислотных и основных ок­сидов в шлаке свободными остаются основные оксиды, то шлак считается основным и, наоборот, наличие свободных кислотных оксидов делает шлак кислым.

На практике свойства шлака определяют по степени его ос­новности, которая в простейшем случае двухкомпонентного шла­ка, состоящего из оксида кремния и оксида кальция, равна:

В = Ca0/Si0₂,

где В — основность шлака; СаО — концентрация в шлаке основ­ного оксида кальция; мае. %; Si0₂ — концентрация в шлаке кис­лотного оксида кремния, мае. %.

В общем случае основность вычисляют по формуле

где ∑ (основные оксиды) — суммарное содержание основных ок­сидов, мае. %; ∑ (кислотные оксиды) — суммарное содержание кислотных оксидов, мае. %.

В зависимости от основности шлак принято считать кислым (В меньше 0,8), нейтральным (В = 0,8... 1,2) и основным (В больше 1,2). В свою очередь, основные шлаки подразделяются на:

• шлаки пониженной основности, В= 1,3... 1,5,

• шлаки средней основности, В= 1,6...2,5,

• шлаки повышенной основности, В выше 2,5.

Величина, обратная основности, называется степенью кислотности:

А = 1/В.

Молекулярная теория позволяет описывать важнейшие хими­ческие реакции между шлакообразующими оксидами. Результаты расчетов, проведенных на основе молекулярной теории, хорошо согласуются с практическими данными, однако это совпадение можно рассматривать как чисто формальное, не выявляющее ис­тинной физико-химической природы процессов. В металлургии и литейном производстве молекулярные представления о строении шлаков имеют широкое распространение, так как они были при­менены ранее ионных и позволили качественно объяснить ряд явлений, происходящих в плавильных печах.

На практике в большинстве случаев три вещества — Si0₂, СаО и А1₂0₃ — составляют 90...95% массы шлака и определяют его

1710°С Рис. 2. Диаграмма состояния системы СаО—Si02— А1203

важнейшие свойства. Поэтому зависимость важнейших физичес­ких свойств шлаков (температуры плавления, вязкости и др.) от их состава изображают в основном в виде двойных или тройных диаграмм состояния.

На рис.2 приведена диаграмма состояния трехкомпонентных шлаков, содержащих Si0₂, СаО и А1₂0₃.

Шлаки, как и другие многокомпонентные системы, плавятся в интервале температур. Поэтому температура плавления шлаков является условной величиной. За температуру плавления шлаков принимают температуру ликвидуса, т. е. температуру пол­ного исчезновения твердой фазы при нагреве.

На диаграмме штриховыми и тонкими сплошными линиями показаны изотермы, т. е. линии одинаковых температур плавле­ния, а более толстыми линиями обозначены границы между об­ластями кристаллизации отдельных химических соединений.

Из данной диаграммы следует, что шлаки с высокой основнос­тью имеют и максимальную температуру плавления.

С помощью диаграммы состояния можно определить количе­ство флюса, необходимого для получения шлака с минимальной температурой плавления.

Численный пример. Пусть при плавке на данной шихте при дан­ных режимах образуется первичный шлак, состоящий из 80 % Si0₂ и 20 % А1₂0₃. Из диаграммы (см. рис. 8.2) следует, что температура плавления такого шлака находится в пределах 1700... 1800 °С. Тре­буется определить количество флюса — извести (СаО), — позво­ляющее существенно снизить температуру плавления шлака.

Добавление флюса увеличит общее количество шлака в печи, но соотношение между Si0₂ и А1₂0₃, равное 4 (80 %/20 %), при этом не изменится. Составы шлаков, для которых соотношение содержаний Si0₂ и А1₂0₃ равно 4, по совокупности соответствуют линии, соединяющей вершину треугольника (100 % СаО) и точ­ку 20 % А1₂0₃ на стороне треугольника Si0₂ — А1₂0₃. Находим точ­ку пересечения этой линии с изотермой плавления, равной 1300 °С. Из точки пересечения проводим прямую, параллельную стороне треугольника Si0₂—А1₂0₃. На пересечении этой прямой со шка­лой содержания СаО находим, что содержание этого компонента (извести) в шлаке равно 17,5 %. Аналогично находится содержа­ние Si0₂ и А1₂0₃ в трехкомпонентном шлаке (равно соответствен­но Si0₂ 66 % и А1₂0₃ 16,5 %).

Однако для выбора состава шлака знания только температуры его плавления недостаточно, так как некоторые из шлаков ста­новятся хорошо подвижными при температуре, значительно пре­вышающей температуру плавления. Например, самый легкоплав­кий шлак, содержащий примерно 62 % Si0₂, 24 % СаО и 14 % А1₂0₃, температура плавления которого равна 1170°С, приобре­тает хорошую текучесть лишь при температуре 1600 °С. Поэтому

25,9%А1203 . 30

Рис. 8.3. Зависимость вязкости (толстые линии) и температуры плавле­ния (тонкие линии) шлака от его состава и температуры

выбор состава шлака обычно проводят по диаграмме, представ­ленной на рис. 8.3, которая отражает влияние состава шлака и на его вязкость, и на температуру плавления. На диаграмме тол­стыми линиями нанесены линии одинаковой вязкости (Па-с), а тонкими — линии одинаковых температур плавления (°С). Из ди­аграммы следует, что область минимальных значений вязкости шлака не совпадает с областью минимальной температуры плав­ления.

Методика расчета количества флюса, необходимого для полу­чения требуемой вязкости шлака, аналогична методике расчета по требуемой температуре плавления шлака. Численный пример такого расчета применительно к шлаку ваграночной плавки при­веден на с. 235.

На практике вязкость трехкомпонентных шлаков снижают до­бавками CaF₂ и MgF₂.

8.3. Окислительное рафинирование

Процессы образования и диссоциации оксидов играют ведущую роль в технологических процессах плавки. В большинстве случаев при плавке литейных сплавов окисление основного металла и легирую­щих элементов является нежелательным явлением, так как приво­дит к потерям металла — к его угару. Однако в ряде случаев имен­но окислением удается удалить из расплава вредные элементы или снизить содержание легирующих элементов до заданного значения.

На практике рассматриваемая,проблема заключается в том, что в шихтовых материалах легирующие элементы и вредные примеси могут содержаться в количествах, превышающих допустимые по техническим условиям.