Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Вязкость расплавов

Вязкость расплавов
Основной характеристикой жидкого агрегатного состояния, играющей существенную роль в целом ряде тепловых и технологических процессов, является вязкость. Вязкость характеризует внутреннее трение в жидкости. Согласно уравнению Ньютона, силы внутреннего трения связаны со скоростью движения следующей зависимостью

F = S•η(dω/dn), Н (2)

гдe S – поверхность двух слоев жидкости (см2),
сдвигающихся друг относительно друга
на расстоянии dn, см, со скоростью dω, см/сек.

В данном уравнении η — коэффициент вязкости или, как его называют, вязкость жидкости. Если принять все величины равными единице, то вязкость характеризует силу (н), действующую на 1 см2 поверхности слоев жидкости, отстоящих один от другого на 1 см и движущихся с разницей скоростей в 1 см/сек.

Вязкость

η = н•сек/м2. (3)

Вязкость расплавленных шлаков определяется строением расплава и силами взаимодействия между отдельными ионами. Различают два типа вязкости: структурную вязкость, обусловленную силами связи атомов в крупных комплексных ионах, подвижность которых ограничена, и электростатическую вязкость, вызываемую электростатическими силами взаимодействия между катионами и анионами.

Для расплавов, в которых много длинных цепочек и крупных комплексных ионов, вязкость определяется в основном структурой расплава. Именно поэтому кислые расплавы характеризуются высокой вязкостью.

Для основных расплавов, состоящих из мелких легкоподвижных ионов, вязкость обусловлена в основном электростатическими силами, пропорциональным количеству ионов и их заряду, и относительно не велика.

С повышением температуры расплава комплексные ионы частично диссоциируют, крупные ноны дробятся, подвижность всех ионов растет. Поэтому такие условия вызывают значительно более резкое падение вязкости кислых расплавов, чем основных (рисунок 11). Вследствие повышения температуры расплава сразу уменьшается вязкость. Существует целый ряд эмпирических формул, связывающих вязкость с температурой. Для расплавов типа шлака наиболее универсальной является следующая формула

н•сек/м2 , (4)

где a и b – эмпирические коэффициенты;
Т – температура, °К.

Величина, обратная вязкости, характеризует текучесть расплава.



а – кислый расплав;
б – основной расплав

Рисунок 11 – Зависимость вязкости силикатных расплавов от температуры

Величина вязкости характеризует внутреннюю структуру жидкости. Так, например, удлинение цепи кремнеземистых групп в расплавах повышает вязкость расплавов при одной и той же температуре. Наибольшей вязкостью отличается силикатный расплав из чистого SiO2 (кварцевый расплав), строение которого имеет наиболее длинные цепочки.
При введении в силикатный расплав основных окислов FeO, CaO, MgO, которые диссоциируют и освобождают ионы кислорода, происходит разрыв цепочек по кислороду (рисунок 12), длина цепочек уменьшается, что вызывает падение вязкости расплава. На этом явлении основано флюсование, применяемое для разжижения шлака.



Рисунок 12 – Схема дробления кислых цепочек добавкой
основных окислов


Влияние импульсных дуговых способов сварки

Под воздействием термического цикла сварки в зоне термического влияния среднеуглеродистых легированных сталей формируются закалочные структуры...

Совершенствование технологии изготовления позволило повысить уровень служебных свойств низколегированного и легированного проката и в первую очередь...

Плавленые высокоглиноземистые изделия

Трудности получения плотных высокоглиноземистых изделий обычным керамическим способом привели к разработке метода получения...