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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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 его физических и физико-химических свойств (растворимость в жидком железе 1.22∙10−4 ат.% 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 оксидной BaО-SiО2-MnО-FeO и металлической Ba-Si-Mn-Fe систем 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 квазисистеме Fe2SiO4-Ba2Si3O8-Mn2SiO4-SiO2, а состав сплава – в области тетраэдра FeSi-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 отношение Si/(Mn+Fe) должно быть на уровне 0.6; для сплава с содержанием 10% Ва – 1.1.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Салина

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

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

С. О. Байсанов

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева

Email: valentina_salina@mail.ru
Казахстан, Караганда

В. В. Толоконникова

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева

Email: valentina_salina@mail.ru
Казахстан, Караганда

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. 272 с.
  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. 574 c.
  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. кандидат 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. НАН РК. Сер. химии и технологии. 2011. № 5. С. 30–32.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограмма марганцевой руды месторождения Мынарал.

Скачать (89KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025