THERMODYNAMIC AND EXPERIMENTAL MODELING OF THE FERROBORON PRODUCTION PROCESS BY THE CARBOTHERMAL METHOD

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This paper presents the results of thermodynamic and experimental studies of the ferroboron production process by the carbothermic method aimed at improving the properties of ferroalloys and expanding their application in various industrial sectors. Thermodynamic modeling of the process was carried out using the TERRA software package, which allowed for a detailed analysis of phase changes and chemical reactions occurring during the reduction process. This enabled the optimization of conditions for producing ferroboron with the required composition and properties. The physical modeling was conducted on a rudd-thermal furnace with a transformer power of 250 kV·A, providing the possibility of studying the process under real production conditions with precise control over the parameters. A feature of the conducted research was the use of coke from the low-ash coal of the Shubarkul deposit in Kazakhstan as a reducer, which reduced raw material costs and improved the economic efficiency of the process. In addition, various natural boron sources were used for the study, allowing the influence of different types of borate ores on the ferroboron production process to be examined. Experimental data showed that using coke from Shubarkul coal and borate ores, ferroalloy with boron content of 14-15% could be produced, which is highly effective for application in various industries. The ferroboron obtained during the experiments was tested as a modifier at a local machine-building enterprise engaged in the production of cast iron grinding balls. The test results showed that the use of ferroboron significantly improved the operational characteristics of the products: the hardness of the surface of the balls increased by 8%, and impact resistance doubled. These results confirm the high effectiveness of using ferroboron as a modifier to enhance the strength and wear resistance of materials, which is especially important in the machine-building industry. Additionally, the research confirmed the potential for using ferroboron in other industries where the improvement of mechanical properties of materials is required, such as steel and alloy production, as well as other metallic products. Overall, the conducted work demonstrated that the carbothermic process using local raw materials and borate ores is a promising and economically advantageous method for producing high-quality ferroboron, opening up new opportunities for its application in industry.

Авторлар туралы

R. Sultangaziev

Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev

Email: sulrus83@mail.ru
Karaganda, Kazakhstan

A. Akberdin

Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev

Email: sulrus83@mail.ru
Karaganda, Kazakhstan

A. Kim

Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev

Email: sulrus83@mail.ru
Karaganda, Kazakhstan

D. Aubakirov

Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev

Email: sulrus83@mail.ru
Karaganda, Kazakhstan

A. Orlov

Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: sulrus83@mail.ru
Karaganda, Kazakhstan

Әдебиет тізімі

  1. Gasik M.I., Porada A.N., Kisel’ghof O.L., Chirkim G.V., Rudenko V.K., Petrunov V.S. // Razrabotka i promyshlennoe osvoenie tekhnologii vyplavki vysokoprotsentnogo ferrobora karbotermecheskim protsessom. Stal’. 1995, № 3, pp. 31–34. [In Russian]
  2. Vikhleshchuk V.A., Polyakov V.A., Omes’ N.M., Porada A.N., Kisel’ghof O.L., Gasik M.I. Promyshlennoe osvoenie tekhnologii mikrolegerovaniya konvertornoy stali vysokoprotsentnym ferroborm karbotermecheskim sposobom vyplavki. Byulleten’ TsNIIITEP ChM. 1995, № 5, pp. 16–19. [In Russian] http://www.outokumpu.fi/hsc/
  3. Trusov B.G. Programmnaya sistema TERRA dlya modelirovaniya fazovykh i khimicheskikh ravenstv pri vysokikh temperaturakh. V kn.: III mezhdunarodnyy simpozium “Goreniye i plazmokhimiya”. 24 – 26 avgusta 2005. Almaty, Kazakhstan. Almaty: Kazakhskij universitet, 2005. P. 52 – 57. [In Russian]
  4. Belov G.V., Trusov B.G. Termodinamicheskoe modelirovanie khimicheski reagiruyushchikh sistem. M.: MGTU imeni N.E. Baumana, 2013. [In Russian]
  5. Pupyshev A.A. Termodinamicheskoe modelirovanie termokhimicheskikh protsessov v spektral’nykh istochnikakh. Yekaterinburg: GOU VPO UGTM–UPI, 2007. [In Russian]
  6. Moiseev G.K., Vatolin N.A., Marshuk L.A., Ilyinykh N.I. Temperaturnye zavisimosti privedennoy energii Gibbsa nekotorykh neorganicheskikh veshchestv (alternativnyy bank dannykh ASTRA. OWN). Yekaterinburg: URO RAN, 1997. [In Russian]
  7. Udalov Yu.P. Primenenie programmnykh kompleksov vychislitel’noy i geometricheskoy termodinamiki v proektirovanii tekhnologicheskikh protsessov neorganicheskikh veshchestv: ucheb. posobiye. SPb. SPbGTI(TU), 2012. [In Russian]
  8. Bobylev M.V., Borisov V.T., Petrovski V.A. et al. Quality Control for Boros Bearing Steels Based on Modeling of Nitride Formation During Crystallization. Proceeding of 4 lst Mechanical working and steel processing. Baltimore, MD, USA, 1999. P. 851–860.
  9. Kim A.S., Akberdin A.A., Isagulov A.Z., Sultangaziev R.B. Vyplavka borsoderzhashchikh marok stali i otsenka kachestva litykh zagotovok. Vestnik KazNITU, 2017. № 2 (120). P. 553–557.
  10. Okhrimenko Ya.M. Tekhnologiya kuznechno-shtampovochnogo proizvodstva. M.: Mashinostroenie, 1976. [In Russian]
  11. Okhrimenko Ya.M., Tyurin V.A. Teoriya protsessov kovki. M.: Vysshaya shkola, 1977. [In Russian]
  12. Suvorov I.K. Obrabotka metalov davleniem. M.: Vysshaya shkola, 1989. [In Russian]
  13. Dzugutov M.Ya. Napryazheniya i razryvy pri plasticheskoy deformatsii. M.: Metallurgiya, 1979. [In Russian]
  14. Gromov N.P. Teoriya obrabotki metalov davleniem. M.: Metallurgiya, 1978. [In Russian]
  15. Marochkin stalej i splavov pod red. A.S. Zubchenko. M.: Mashinostroenie, 2003. [In Russian]
  16. Semenov A.A., Guk V.O. Vybor materiala dlya izgotovleniya vysokoprochnykh krepezhnykh izdeliy. M.: Mashinostroenie, 2000. [In Russian]
  17. Zhukova E.N., A.A. Efimov i dr. Vliyanie legiruyushchikh elementov i rezhimov termicheskoy obrabotki na strukturu i mekhanicheskie svoystva nizkolegirovannykh dvukhfaznykh stalej. Kuznechno-shtampovochnoye proizvodstvo. 1985. № 9. P. 34–36. [In Russian]
  18. Filippov A.A., Pachurin G.V. Osnovnye napravleniya razvitiya proizvodstva vysokoprochnogo krepezhya. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy. 2014. № 8. P. 30–35. [In Russian]
  19. Novikov I.I. Teoriya termicheskoy obrabotki. M.: Metallurgiya, 1990. [In Russian]
  20. Bobylev M.V., Lamukhin A.M., Kuvshinnikov O.A., Peshev A.D., Stolyarov V.I. Optimizatsiya prokalivaemosti i sostava termouluchshaemoy borsoderzhashchey stali. Stal’. 2002. № 7. P. 68–71. [In Russian]
  21. Bobylev M.V., Gontaruk E.I. i dr. Kachestvo sortovogo prokata iz termouluchshaemoy stali 20G2R proizvodstva OAO OEMK. Stal’. 2002. № 11. P. 63–66. [In Russian]

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 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».