Influence of TiN on viscosity of CaO–MgO–Al2O3–SiO2–(TiN) suspension system

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The present study investigated the influence of TiN particle addition on the viscosity of CaO–MgO–Al2O3–SiO2 melts using the rotating cylinder method. In order to study the influences of particle size of TiN, two types of TiN particles (diameters 1·0 and 10 μm) were used. It was found that the viscosity of the TiN containing melt increases with the addition of the particles, but decreases with increasing cylinder rotation speed. The temperature dependence of viscosity for the same composition can be described by the Arrhenius law. It was also found that the temperature has little influence on the relative viscosity. There is also no obvious difference of activation energies for different compositions with or without the addition of TiN solid particle. Furthermore, it was found that for the same volume percentage of TiN addition, the smaller the size of TiN particle is, the higher the viscosity will be. The influence of TiN on viscosity appears to be much greater than that estimated by the Einstein–Roscoe equation. Better calculated results could be obtained by allowing the parameter of Einstein–Roscoe equation to vary with the rotation speed and particle size of TiN. The maximum volume fraction of TiN corresponding to an infinite viscosity increases with increasing rotation speed and decreasing the TiN particle size. Based on the Einstein–Roscoe equation, the apparent volume of TiN is about 1·98–3·20 times its real volume.Cette étude examine l’influence de l’addition de particules de TiN sur la viscosité de bains de CaO–MgO–Al2O3–SiO2 en utilisant la méthode du cylindre tournant. Afin d’étudier l’influence de la taille de particule du TiN, on a utilisé deux types de particules de TiN (diamètre de 1·0 μm et de 10 μm). On a trouvé que la viscosité du bain contenant du TiN augmentait avec l’addition de particules, mais diminuait avec l’augmentation de la vitesse de rotation du cylindre. On peut décrire la dépendance de la viscosité sur la température pour une même composition au moyen de la loi d’Arrhénius. On a également trouvé que la température avait peu d’influence sur la viscosité relative. Également, il n’y avait pas de différence évidente des énergies d’activation des différentes compositions, avec ou sans addition de particules solides de TiN. De plus, on a trouvé que pour un pourcentage de volume donné d’addition de TiN, plus petite était la taille de particule du TiN, plus élevée était la viscosité. L’influence du TiN sur la viscosité semble être beaucoup plus importante que la valeur estimée par l’équation d’Einstein–Roscoe. On pourrait obtenir de meilleurs résultats calculés en permettant au paramètre de l’équation d’Einstein–Roscoe de varier en fonction de la vitesse de rotation et de la taille de particule du TiN. La fraction volumique maximale du TiN correspondant à une viscosité infinie augmente avec l’augmentation de la vitesse de rotation et la diminution de la taille de particule de TiN. En se basant sur l’équation d’Einstein–Roscoe, le volume apparent de TiN est d’environ 1·98–3·20 fois son volume réel.