Термодинамические свойства расплавов системы CaO–SiO₂

Abstract

Проведен анализ литературных данных о фазовых равновесиях диаграмм состояния и термодинамических свойствах сплавов системы оксид кальция–оксид кремния. Установлено, что данные активностей компонентов этих расплавов характеризуются большим разбросом. Из координат линии ликвидус диаграммы состояния системы оксид кальция оксид кремния рассчитаны активности оксида кальция и оксида кремния в эвтектическом расплаве. Установлено, что активность кальция при концентрации кремния более 0,2 проявляет большие отрицательные отклонения от идеальных растворов и коррелирует с экспериментально установленными данными. Активность оксида кремния при концентрации кремния менее 0,5 в эвтектическом расплаве проявляет большие отрицательные отклонения от идеальных растворов и коррелирует с экспериментально установленными. При концентрации оксида кремния 0,34 активность оксида кремния составляет 0, 03, т. е. она на порядок ниже ее концентрации в растворе, что объясняется образованием термодинамически стабильного двухкальциевого силиката. При 725 ⁰С в этом соединении происходит α–γ-превращение, сопровождающееся изменением объема. Поэтому рекомендовано в составе флюсов для электрошлакового переплава полых слитков и сварки придерживаться такого соотношения оксидов кальция и кремния, при котором в расплаве будет формироваться двухкальциевый силикат. Такие флюсы будут слабо взаимодействовать с расплавленным металлом и обеспечат отличную отделимость затвердевшего шлака с поверхности слитка и металла шва.

Given is the analysis of literature data on the phase equilibriums of constitutional diagrams and thermodynamic properties of alloys of calcium oxide-silicon oxide system. It was found that data on activities of components of these melts are characterized by high scattering. The activity of calcium oxide and silicon oxide in eutectic melt were calculated from coordinates of liquidus line of constitutional diagram of calcium oxide-silicon oxide system. It was established that the calcium activity at silicon concentration of more than 0.2 shows the negative deviations from perfect solutions and correlates with experimentally established data. Activity of silicon oxide at silicon concentration of less than 0.5 in eutectic melt shows the large negative deviations from perfect solutions and correlates with experimentally established ones. At concentration of silicon oxides of 0.34 the activity of silicon oxide is 0.03, i.e. it is by one order lower than its concentration in solution that is explained by the formation of thermodynamically stable two-calcium silicate. At 725 °C a-g transformation occurs in this compound, accompanied by change in volume. Therefore, it is recommended to keep such ratio of calcium and silicon oxides in the composition of fluxes for electroslag remelting of hollow ingots and welding, at which two-calcium silicate will be formed in the melt. These fluxes will have a poor interaction with molten metal and provide the excellent removal of solidified slag from the surface of ingot and weld metal.