Исследование современных представлений о природе формирования отложений в огнеупорах при разливке стали. Сообщение 2.

Писарский, С. Н.; Смирнов, А. Н.

При исследовании явления формирования отложений теоретический анализ его физико-химической природы и закономерностей, наряду с поиском мер противодействия, всегда рассматривался в качестве приоритетного направления. Однако ряд принципиальных вопросов, связанных с этим явлением, продолжает до сих пор оставаться предметом научных дискуссий. Выполненное аналитическое исследование известных на сегодня представлений о механизмах (моделях) формирования отложений показало: отсутствие полной ясности в понимании роли ряда факторов; отсутствие детализации по ряду важных аспектов рассматриваемого явления; несоответствие некоторых базовых представлений по процессам, сопровождающих формирование отложений, известным положениям физики и химии. На основании термодинамического анализа процесса адсорбции поверхностно-активного в железе кислорода показано, что получившее заметное распространение представление об интенсивном движении включений в градиентных (диффузионных) полях концентрации кислорода на межфазной границе "металл-огнеупор (массив отложений)" применительно к фактическим условиям разливки является в большинстве возможных случаев некорректным. В ходе сравнительного морфологического анализа включений, присутствующих в стали и в отложениях, показано, что сходство терминологии в определении морфологических типов для них не означает их идентичность. Отличия в морфологии и химическом составе сравниваемых включений указывают на то, что формирование отложений не всегда связано с осаждением на поверхность огнеупоров присутствующих в стали продуктов раскисления. На основании результатов выполненных аналитических исследований сделан предварительный вывод о необходимости разработки, в дополнение к существующим, новой модели этого явления. Отличаясь универсальным характером, она должна распространяться на огнеупоры любого состава и на все этапы формирования отложений.В Сообщении 2 (Сообщение 1, "Металл и литье Украины" N 1 - 2, 2019) продолжены аналитические исследования по важным и мало изученным аспектам формирования отложений в огнеупорах разливочных систем. Поскольку отложения состоят, в основном, из коралло-подобных кластеров, дендритных и близких к ним пластинчатых структур, а также, учитывая многообразие и в ряде случаев противоречивость представлений по механизмам их формирования, в статье проанализированы факторы и закономерности формирования этих морфологических типов. Показано, что при формировании кристаллических структур пластинчатого типа важную роль играет явление ингибирования отдельных граней кристаллов поверхностно-активными в железе примесями. Принимая во внимание результаты промышленных исследований и численного моделирования процессов нуклеации и роста включений Al2O3 при раскислении стали, в Сообщении 2 обоснован вывод о том, что дендритные и пластинчатые структуры в отложениях не могут быть результатом осаждения ни продуктов раскисления, ни вторичного окисления стали. Они могут формироваться непосредственно на межфазной поверхности "огнеупор (отложения) - расплав" в огнеупорах разливочных систем по механизму кристаллизационного роста. В отношении коралло-подобных кластеров с учетом имеющихся критических замечаний к известному "кавитационному" механизму кластеризации кристаллических Al2O3-содержащих включений в стали, предложены качественно новые подходы для разработки новой модели кластеризации. В ее рамках получает удовлетворительные объяснения ряд характерных особенностей формирования и пространственной структуры таких кластеров (контакт включений анизометрической формы преимущественно по вершинам, ребрам, боковым кромкам многогранников и пластинчатых включений; низкая склонность к коагуляции сферических включений; высокая прочность кластеров, препятствующая их разрушению в турбулентых потоках и др.). Показано, что процесс кластеризации является составной частью формирования отложений. Результаты выполненных исследований позволили уточнить контуры предлагаемой к разработке новой физико-химической модели явления формирования отложений в огнеупорах при разливке стали.


	Наукова періодика України		Метал та лиття України