Взаимодействие металла и шлака с материалом футеровки агрегатов сталеплавильного производства

• Автор: Шерстобитов, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 139 с.

1. Явления смачивания и капиллярной пропитки

в металлургических системах аналитический обзор.

1.1. Основы теории капиллярности.

1.2. Поверхностное натяжение расплавов

1.3. Явление смачивания в оксидных системах.

1.4. Кинетика смачивания и растекания.

1.5. Закономерности пропитки капиллярнопористых тел

расплавами.

1.5.1. Термодинамический анализ

1.5.2. Кинетика проникновения жидкости в одиночные капилляры

1.5.3. Моделирование капиллярнопористых материалов

1.5.4. Особенности движения жидкостей в капиллярнопористых телах
1.5.5. Пропитка пористых материалов металлами
1.5.6. Пропитка оксидными и солевыми расплавами оксидных огнеупоров.
1.5.7. Пропитка в переменном температурном поле
2. Кинетические особенности неизотермической капиллярной
пропитки
2.1. Моделирование кинетики неизотермической пропитки
2.2. Оценка возможных значений температурного градиента.
2.3. Кинетика капиллярного проникновения шлака в огнеупор
3.0 механизме износа периклазоуглеродистой футеровки
3.1.Термодинамические аспекты проблемы.
3.2. О кинетике растворения периклаза в шлаке
4. Исследование структуры и свойств
расплавов 0i.
4.1. Компьютерный эксперимент как новый способ исследования в науке
4.2. Метод МонтеКарло в исследовании оксидных систем
4.3. Метод молекулярной динамики.
4.3.1. Компьютерное моделирование методом частиц.
4.3.2. Пространственные и временные масштабы.
4.3.3. Системы с корреляциями
4.3.4. Критерии дискретизации уравнений движения.
4.3.5. Применения метода молекулярной динамики.
4.4. Методика компьютерного эксперимента по методу молекулярной динамики.
4.4.1. Математическая модель для компьютерного моделирования
4.4.2. Начальные и граничные условия.
4.4.3. Основные фазы моделирования.
4.5. Структурные характеристики расплавов системы РеОБЮг по результатам компьютерного эксперимента.
5. Термодинамические особенности взаимодействия огнеупорных футеровок с компонентами металла.
5.1. Влияние материала футеровки сталеразливочного ковша
на состав и свойства стали.
5.2. Термодинамические особенности взаимодействия огнеупорной футеровки с металлическим расплавом
при низких давлениях
5.2.1. Восстановление оксида магния углеродом
5.2.2. Температура начала восстановления оксида магния
5.3. Равновесный состав газа в реакции восстановления М0 футеровки углеродом металла.
5.4. Восстановление углеродом металла других оксидов
футеровки вакуумной установки
Заключение.
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ


Томас Юнг в году на заседании Королевского общества сделал доклад о когезии жидкости, а в году опубликовал статью 8, в которой описал основной закон капиллярности, а именно, закон пропорциональности капиллярного давления кривизне поверхности и закон смачивания. В связи с появлением в гг. По мнению большинства авторов, недостаток теории Юнга заключается в том, что он предположил наличие поверхностного натяжения, тогда как это следовало доказать. Пьер Симон Лаплас 9 доложил свою теорию в году, и опубликовал в гг. РвС , 2, 1. К, и И2 главные радиусы кривизны поверхности жидкости во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через нормаль к данной поверхности. Уравнение 1. Лапласа. Второй закон капиллярности утверждает, что поверхность жидкости контактирует с поверхностью твердого тела под углом, названным в дальнейшем краевым углом смачивания 0, не зависимым от формы поверхности твердого тела, однако Лаплас не смог строго доказать это утверждение. Работы Лапласа стали отправной точкой, от которой вместе с проверкой его теорий началось систематическое исследование так называемых капиллярных констант, как поверхностная энергия а, краевой угол смачивания 0 и т. Дальнейшие работы внесли много нового в теорию капиллярности. Так, Карл Фридрих Гаусс , рассмотрев теорию капиллярности в основном с позиций Лапласа, допустив, что плотность воды не изменяется вплоть до геометрической поверхности, вывел уравнение свободной поверхности капли жидкости и закон образования краевого угла для этой поверхности с поверхностью твердого тела. Таким образом, Гаусс устранил недостатки капиллярной теории Лапласа. Экспериментальное выявление этого различия, к сожалению, невозможно. А.Ю. Давидов 7 объединил теории Пуассона и Гаусса. Кроме того, он предложил приближенное решение основного дифференциального уравнения капиллярной поверхности и рассмотрел равновесие капли жидкости на поверхности другой жидкости. Франц Нейман , развивая метод Гаусса, более подробно рассмотрел равновесие капли жидкости на поверхности другой жидкости. В году И. С.Громека , ученик профессора МГУ А. Ю.Давидова, исходя из основных положений теорий Юнга и Лапласа, вывел первый и второй законы Лапласа и многие их следствия. После И. С.Громеки не было создано более глубокой теории капиллярности, основанной на механических принципах. Вильям Томсон лорд Кельвин впервые применил термодинамику к рассмотрению поверхностных явлений. Джозайл Виллард Гиббс разработал термодинамическую теорию гетерогенных систем с учетом основных положений теории Лапласа. Впоследствии значительный вклад в теорию капиллярных явлений внесли Ван дер Ваальс и Баккер. Систематическое изложение термодинамики поверхностных явлений можно найти у А. И.Русанова . Как было показано выше, проникновение жидкостей в узкие трубки капилляры исследовалось многими учеными. Проникновение жидкости в пористые материалы капиллярная пропитка может быть описано с позиций теории капиллярности. Лукас, Уошборн, А. П.Порхаев, Жагар, Б. В. Дерягин и другие известные ученые . Из этого краткого обзора становления теории капиллярности можно видеть, что в ее создании приняли участие многие ученые, получившие мировую известность. В настоящей работе рассмотрены отдельные вопросы теории капиллярности в приложении явлениям смачивания, растекания и капиллярной пропитки. Поверхностное натяжение расплавов В системе однокомпонентная жидкостьидеальный инертный газ или ее насыщенный пар увеличение поверхности раздела на бсо сопровождается затратами работы 5А против межчастичных сил. Юсо с1со Джм2 1. В изотропных средах жидкости, стекла величина а не зависит от направления и называется поверхностным натяжением в отличие от удельной свободной поверхностной энергии, которая для кристаллических веществ неодинакова для разных кристаллических граней. Поверхностное натяжение оксидных расплавов металлургических шлаков зависит от многих параметров. Прежде всего это природа межчастичных взаимодействий в расплаве. В отличие от металлических систем, где значение поверхностного натяжения достаточно точно рассчитывается многочисленными методами , для оксидных расплавов получаются приближенные результаты .