Везде

RAS Chemistry & Material ScienceРасплавы Melts

  • ISSN (Print) 0235-0106
  • ISSN (Online) 3034-5715

TECHNOLOGY OF PRODUCING Mn-Si-Ba-Fe ALLOY BY CARBOTHERMAL METHOD

You can
PII
10.31857/S0235010625040041-1
DOI
10.31857/S0235010625040041
Publication type
Article
Status
Published
Authors
V.A. Salina
  • Affiliation:
    Vatolin Institute of Metallurgy of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
    Ural State Mining University
Volume/ Edition
Volume / Issue number 4
Pages
321-329
Abstract
The results of theoretical and experimental studies of the technology for producing a complex barium-containing ferroalloy based on manganese for out-of-furnace processing of metal products are presented. Ferroalloys containing barium are of the greatest interest due to the unique complex of its physical and physicochemical properties (solubility in liquid iron is 1.22·10 at.% at T=1600K; relative modifying capacity 69.86·10; T=983K; T=1910K; heat of interaction with iron is 212 kJ/mol; enthalpy of dissolution is 300 kJ/g-at at T=1700K). The diagrams of material ratios of the oxide BaO-SiO-MnO-FeO and metallic Ba-Si-Mn-Fe systems were constructed to determine the rational ratio of the components of the charge and the composition of the alloy by the method of thermodynamic-diagram analysis. This is a simple method for studying phase patterns of complex systems taking into account the features of state diagrams. The values of the change in Gibbs energy (ΔG) are determined in a homogeneous liquid-phase state using the Gibbs software package developed by scientists of the Chemical and Metallurgical Institute named after Zh. Abishev. The tie lines of coexisting phases are drawn according to Hess's rule. It was established that the rational composition of the batch for obtaining an alloy with a barium content of more than 1.5% is located in the quasi-system FeSiO-BaSiO-MnSiO-SiO, and the composition of the alloy is in the region of the tetrahedron FeSi-BaSi-MnSi-Si. The large-scale laboratory tests of the smelting of a complex barium-containing ferroalloy based on manganese in an ore-thermal furnace with a transformer capacity of 200 kV×A by a slag-free carbothermal method were carried out on the basis of the results of a thermodynamic-diagram analysis. Manganese ore from the Mynaral deposit (71.67% MnO), barite ore from the Zhumanai deposit (74.35% BaSO), and quartzite from the Tekturmas deposit (97.05% SiO) were used as initial raw materials. Chinese coke (82.70% C) was used as a reducing agent. It was established that the transition of barium into the alloy is determined by the accompanying process of silicon reduction. It was determined that to obtain an alloy with 1.5% Ba, the ratio Si/(Mn+Fe) should be at the level of 0.6; for an alloy with a content of 10% Ba - 1.1.
Keywords
термодинамически-диаграммный анализ оксидная и металлическая системы диаграмма вещественных соотношений рентгенофазовый анализ шихта руднотермическая печь бесшлаковый карботермический процесс ферросиликомарганец с барием
Date of publication
25.06.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
11

References

  1. 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. 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. 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. 4. Grigorovich K.V., Demin K.Y., Arsenkin A.M., Garber A.K. Prospects of the application of barium-bearing master alloys for the deoxidation and modification of a railroad metal // Russian Metallurgy. 2011. № 9. P. 912–920.
  5. 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. 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. 7. Чернов В.С., Бусол Ф.И. О механизме модифицирования металлов // Изв. АН ССР. Сер. Металлы. 1975. № 2. С. 71–75.
  8. 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. 9. Термодинамические константы веществ. Справочник / Под ред. В.П. Глушко. М.: Наука, 1979. IX. 574 с.
  10. 10. Дерябин А.А., Павлов В.В., Могильный В.В., Годик Л.А., Цепёлев В.С., Конашков В.В., Горкавенко В.В., Берестов Е.Ю. Эффективность нанотехнологий модифицирования рельсовой стали барнем // Сталь. 2007. № 11. С. 134–141.
  11. 11. Михайлов Г.Г., Чернова Л.А. Термодинамический анализ процессов раскисления коррозионностойкой стали Х18Н10Т кальцием и барнем // Изв. вузов. Черная металлургия. 1991. № 12. С. 37–40.
  12. 12. Дубровин А.С. Металлогермия специальных сплавов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. 254 с.
  13. 13. Плетнева Е.Д., Есин Ю.О., Литовский В.В., Демин С.Е. Энтальпия смещения щелочно-земельных металлов с железом и никелем // Изв. Вузов. Черная металлургия. 1985. № 8. С. 10–12.
  14. 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. 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. 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 барнем для внепечной обработки стали // Сталь. 1989. № 10. С. 42–45.
  17. 17. Жучков В.И., Лукин С.В. Технология ферросплавов со щелочноземельными металлами. М.: Металлургия, 1990. 104 с.
  18. 18. Привалов О.Е. Исследование и освоение процесса выплавки ферросиликобария и ферросилиция с барнем в промышленных условиях: автореф. канд. техн. наук: 24.08.2001. Караганда: ХМИ им. Ж. Абишева, 2001. 28 с.
  19. 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. 20. Салина В.А., Байсанов С.О., Толымбеков М.Ж., Байсанов А.С. Шихта для выправки силикомарганца с барием. Инновационный патент РК № 27916 от 25.12.2013. Бюл. № 12.
  21. 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. 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. 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.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library