Технология получения сплава Mn-Si-Ba-Fe карботермическим способом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии получения комплексного барийсодержащего ферросплава на основе марганца для внепечной обработки металлопродукции. Ферросплавы, содержащие барий, представляют наибольший интерес в связи с уникальным комплексом егофизических и физико-химических свойств (растворимость в жидком железе 1.22∙10−4ат.% при Т=1600К; относительная модифицирующая способность 69.86∙105; Тпл Ва=983К; Ткип Ва = 1910К; теплота взаимодействия с железом 212 кДж/моль;энтальпия растворения 300 кДж/г-ат при Т=1700К). Методом термодинамически-диаграммного анализа построены диаграммы вещественных соотношений оксиднойBaО-SiО2-MnО-FeOи металлическойBa-Si-Mn-Feсистем для определения рационального соотношения компонентов шихты и состава сплава. Это простой метод изучения фазовых закономерностей сложных систем с учетом особенностей диаграмм состояния. С применением программного комплекса «Gibbs», разработанного учеными ХМИ им. Ж. Абишева, определены значения изменения энергии Гиббса (∆G0Т) в гомогенно-жидкофазном состоянии. Конноды сосуществующих фаз проведены по правилу Гесса. Установлено, что рациональный состав шихты для получения сплава с содержанием бария более 1.5% расположен в квазисистемеFe2SiO4-Ba2Si3O8-Mn2SiO4-SiO2, а состав сплава – в области тетраэдраFeSi-BaSi2-MnSi-Si. На основе результатов термодинамически-диаграммного анализа проведены крупно-лабораторные испытания выплавки комплексного барийсодержащего ферросплава на основе марганца в рудотермической печи мощностью трансформатора 200кВ×А бесшлаковым карботермическим способом. В качестве исходных шихтовых материалов использовали марганцевую руду месторождения Мынарал (71.67%Mn2O3), баритовую руду месторождения Жуманай (74.35%BaSO4), кварцит месторождения Тектурмас (97.05%SiO2). В качестве восстановителя использовали кокс КНР (82.70% Ств.). Методом рентгенофазового анализа определен фазовый состав марганцевой и баритовой руды. Установлено, что переход бария в сплав определяется сопутствующим процессом восстановления кремния. Определено, что для получения сплава с 1.5% Ва отношениеSi/(Mn+Fe) должно быть на уровне 0.6; для сплава с содержанием 10% Ва – 1.1.

Об авторах

В. А. Салина

Институт металлургии имени академика Н.А. Ватолина Уральского отделения Российской академии наук; Уральский государственный горный университет

Email: valentina_salina@mail.ru

С. О. Байсанов

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева

Email: valentina_salina@mail.ru

В. В. Толоколникова

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева

Автор, ответственный за переписку.
Email: valentina_salina@mail.ru

Список литературы

  1. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Андреев В.В. Кремнистые ферросплавы и модификаторы нового поколения. Производство и применение. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2013. 295 с.
  2. Ватолин Н.А., Лякишев Н.П., Жучков В.И., Рябчиков И.В., Лукин С.В. Производство и применение барийсодержащих ферросплавов // Сталь. 1984. № 8. С. 38–41.
  3. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубровин А.С. Ферросплавы с редкоземельными и щелочноземельными металлами. М.:Металлургия, 1983. 272с.
  4. Grigorovich K.V., Demin K.Y., Arsenkin A.M., Garber A.K. Prospects of the application of barium-bearning master alloys for the deoxidation and modification of a railroad metal // Russian Metallurgy. 2011. № 9. P. 912–920.
  5. Bakin I.V., Mikhailov G.G., Golubtsov V.A., Ryabchikov I.V., Dresvyankina L.V. Methods for improving the efficiency of steel modifying // Materials Science Forum.2019. 936.P. 215–222.
  6. Агеев Ю.А., Арчугов С.А. Исследование растворимости щелочноземельных металлов в жидком железе и сплавах на его основе // ЖФХ. 1985.LIX. № 4. С. 838–841.
  7. Чернов В.С., Бусол Ф.И. О механизме модифицирования металлов // Изв. АН ССР. Сер. Металлы. 1975. № 2. С. 71–75.
  8. Рябчиков И.В., Ахмадеев А.Ю., Рогожина Т.В., Голубцов В.А. Сравнительная раскислительная и модифицирующая способность магния и щелочноземельных элементов при внепечной обработке стали // Сталь. 2008. № 12. С. 51–54.
  9. Термодинамические константы веществ. Справочник / Под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1979.IX. 574c.
  10. Дерябин А.А., Павлов В.В., Могильный В.В., Годик Л.А., Цепелев В.С., Конашков В.В., Горкавенко В.В., Берестов Е.Ю. Эффективность нанотехнологий модифицирования рельсовой стали барием // Сталь. 2007. № 11. С. 134–141.
  11. Михайлов Г.Г., Чернова Л.А. Термодинамический анализ процессов раскисления коррозионностойкой стали Х18Н10Т кальцием и барием // Изв. вузов. Черная металлургия. 1991. № 12. С. 37–40.
  12. Дубровин А.С. Металлотермия специальных сплавов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. 254 с.
  13. Плетнева Е.Д., Есин Ю.О., Литовский В.В., Демин С.Е. Энтальпия смешения щелочно-земельных металлов с железом и никелем // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1985. № 8. С. 10–12.
  14. Белов Б.Ф., Рябчиков И.В., Бабанин А.Я., Бакин И.В., Мизин В.Г. О природе химической связи в сплавах щелочноземельных металлов // Сталь. 2022. № 1. С. 7–11.
  15. Рябчиков И.В., Мизин В.Г., Лякишев Н.П., Дубровин А.С. Ферросплавы с редкоземельными и щелочноземельными металлами. М.: Металлургия, 1983. 272 с.
  16. Бородаенко Л.Н., Такенов Т.Д., Габдуллин Т.Г., Рожков А.С., Топильский П.В. Электротермия с использованием доменных шлаков алюмокремнистого сплава с кальцием и барием для внепечной обработки стали // Сталь. 1989. № 10. С. 42–45.
  17. Жучков В.И., Лукин С.В. Технология ферросплавов со щелочноземельными металлами. М.: Металлургия, 1990. 104 с.
  18. Привалов О.Е. Исследование и освоение процесса выплавки ферросиликобария и ферросилиция с барием в промышленных условиях: автореф. канд. техн. наук: 24.08.2001. Караганда: ХМИ им. Ж. Абишева, 2001. 28 с.
  19. Салина В.А., Байсанов С.О., Толымбеков М.Ж., Байсанов А.С. Способ получения силикомарганца с барием. Инновационный патент РК № 26279 от 15.10.2012. Бюл. № 10.
  20. Салина В.А., Байсанов С.О., Толымбеков М.Ж., Байсанов А.С. Шихта для выплавки силикомарганца с барием. Инновационный патент РК № 27916 от 25.12.2013. Бюл. № 12.
  21. Салина В.А., Байсанов С.О., Касенов Б.К., Толоконникова В.В. Разработка барийсодержащего сплава-модификатора на основе марганца // Сталь. 2014. № 9. С 28–34.
  22. Салина В.А., Байсанов С.О., Толымбеков М.Ж., Байсанов А.С. Комплексный сплав. Инновационный патент РК № 27056 от 14.06.2013. Бюл. № 6.
  23. Токаева З.М., Байсанов С.О., Темиргазиев С.М., Салина В.А. Сравнительный анализ методов определения бария в сплаве нового поколения // Изв. НАНРК.Сер.химиии технологии. 2011. № 5.С. 30–32.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».