Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 880
Статья
Бесплатно
Термодинамика процессов взаимодействия кислорода с металлическими расплавами систем Fe-V-Cr-Mn-O-C
Статья обзорная
Бесплатно
Статья научная
Создание системы управления качеством металла, во многом определяемой организацией финишных процессов рафинирования стали, рациональным микролегированием стали, модифицированием структуры металла и неметаллических включений, может быть возможным при установлении роли каждой составляющей комплексных сплавов, лигатуры, смесевых модификаторов. При решении такой задачи может помочь термодинамическое моделирование процессов взаимодействия компонентов металла с неметаллическими примесями, в частности, с кислородом. Выходным продуктом такого моделирования могут быть особые диаграммы состояния, поверхности растворимости компонентов в жидком металле (ПРКМ). В публикуемой работе подобран комплекс термодинамических параметров и разработана методика построения ПРКМ для системы Fe-Mg-Al-Y-O-C. Впервые построена путем термодинамических расчетов диаграмма состояний оксидной системы MgO-Al2O3-Y2O3, что позволило с учетом предварительно полученных данных для оксидных систем FeO-Al2O3-Y2O3, FeO-Al2O3-MgO, FeO-MgO-Y2O3 создать термодинамическую модель процесса глубокого раскисления стали алюминием, магнием, иттрием с возможностью расширения проведения расчетов для более сложных систем.
Бесплатно
Термодинамика фазовых равновесий в системе Cu-Fe-S-O при температурах 1100-1300 °С
Статья обзорная
Бесплатно
Термодинамика формирования многокомпонентных противопригарных покрытий на литейных формах и стержнях
Статья
Бесплатно
Термодинамическая активность WO 3 в вольфрамитах
Статья научная
Обсуждается строение вольфрамитов по результатам химического анализа геологических проб российских месторождений из монографии Б.Ф. Барабанова «Минералогия вольфрамитовых месторождений Забайкалья», 1975. Другим авторитетным источником информации являются «Записки Болгарского геологического общества», 1992. По всему массиву данных установлены ранее не обсуждавшиеся факты, что в вольфрамитах отношение числа молей WO 3 к сумме молей FeO и MnO есть величина постоянная и равна 1,0. Изменение состава вольфрамитов определяется отношением FeO/MnO при постоянном значении WO 3. Линейное изменение параметров кристаллической решетки вольфрамитов во всем интервале составов от FeWO 4 до MnWO 4 есть обоснование вывода о том, что вольфрамиты представляют собой твердые растворы изоморфного ряда FeWO 4 - MnWO 4 без промежуточных фаз с общей формулой (Fe, Mn)WO 4. Этот вывод подтвержден авторами статьи результатами собственных исследований алюминотермического восстановления вольфрамитов. Экспериментально установлено, что WO 3 восстанавливается в вольфрамитах всегда первым, но при различной температуре в зависимости от состава раствора. Экспериментально установлено, что низкотемпературное восстановление вольфрамитов происходит при взаимодействии паров WO 3 с расплавом алюминия. Термодинамическая активность WO 3 в вольфрамитах определялась по методу Лэнгмюра, в котором авторы перешли от сравнения давления паров WO 3 над исследуемым образцом вольфрамита и стандартным (чистым WO 3) к сравнению масс испарившегося вольфрамита и стандарта. Это повысило надежность и точность эксперимента. Ошибка эксперимента составляет ±0,02 %. Впервые определена активность WO 3 в вольфрамите во всем интервале составов изоморфного ряда FeWO 4 - MnWO 4. При выполнении работ применялась современная экспериментальная техника: электронный микроскоп JOEL JSM-6460 LV и дериваторграф Q-1500D.
Бесплатно
Термодинамическая модель шлакового расплава с произвольным числом сортов катионов и анионов
Статья
Бесплатно
Термодинамические свойства нитрида ванадия
Статья научная
Термогравиметрическим методом в интервале давлений 0,5.1000 гПа при температурах 1573.1923 К изучено равновесие с азотом мононитрида ванадия в его области гомогенности и в гетерогенной системе VN x-V 2N y. С помощью термодинамической модели, основанной на методе параметров взаимодействия К. Вагнера, получено уравнение зависимости упругости диссоциации нитрида VN x от его состава и температуры. Рассчитаны стандартные энергии Гиббса образования стехиометрического нитрида при 1500...2000 К и дано уравнение расчета энергии образования нестехиометрического нитрида заданного состава при указанных температурах.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассчитаны термодинамические характеристики реакций и равновесные составы газовой фазы при восстановлении оксидов Cr 2O 3 и MgCr 2O 4 углерод- и водородсодержащими газообразными восстановителями СН 4, СН 3, СН 2, СН, С, Н 2, Н, СО, С 3О 2, С 2О. Установлено, что углерод- и водородсодержащие радикалы обладают повышенной восстановительной способностью по сравнению с молекулярными СО и Н2.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитаны термодинамические характеристики реакций и равновесные составы газовой фазы при восстановлении оксидов FeO и FeCr 2O 4 углерод- и водородсодержащими газообразными восстановителями СН 4, СН 3, СН 2, СН, С 2Н, С 2Н 2, С 2Н 3, С 2Н 4, С 2Н 6, С 3Н, Н 2, Н, СО, С 3О 2, С 2О. Установлено, что углерод- и водородсодержащие радикалы обладают повышенной восстановительной способностью по сравнению с молекулярными СО и Н 2.
Бесплатно
Термодинамический анализ взаимодействия хрома с кислородом в жидком железе
Статья научная
Изучение возможности взаимодействия хрома с кислородом при производстве хромсодержащих сталей является одной из практически значимых задач для сталеплавильного производства. В настоящей работе проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий в системе Fe-Cr-O в условиях существования расплава на основе железа (в интервале температур 1600-1800 °С). Термодинамический анализ был выполнен с использованием методики построения поверхности растворимости компонентов в металле, которая представляет собой диаграмму, связывающую изменения в составах жидкого металла с изменениями в составах образующихся продуктов взаимодействия. Для моделирования использовались данные по константам равновесия протекающих в расплаве реакций, а также значения параметров взаимодействия первого порядка (по Вагнеру) компонентов в жидком железе. В ходе работы было установлено, что в интервале температур 1600-1800 °С в качестве продуктов взаимодействия могут образоваться: жидкие оксидные неметаллические включения переменного состава (FeO, CrO, Cr2O3); твердые частицы феррохромита FeCr2O4; чистый твердый оксид хрома Cr2O3; твердые частицы соединения Cr3O4. Также были определены границы термодинамической стабильности данных оксидных фаз, образующихся в расплаве системы Fe-Cr-O. По результатам расчета проведена оценка раскислительной способности хрома в кислородсодержащем расплаве на основе железа. Определено, что максимум раскислительной способности хрома при 1600 °С приходится на область равновесия жидкого металла с твердым оксидом хрома Cr2O3, при этом минимальная концентрация кислорода составляет 0,0204 мас. % для 5,31 мас. % хрома. Полученные в ходе настоящего расчета результаты сопоставлены с имеющимися литературными данными.
Бесплатно
Статья научная
При использовании для шлака теории растворов, имеющих коллективную систему электронов (ТРКСЭ), для металла - теории регулярных растворов (ТРР), проведена термодинамическая оценка влияния состава флюса (шлака), используемого в восстановительной плавке хромовой руды, на состав получаемого металла. Показано, что увеличение окисленности шлака приводит к уменьшению содержания хрома, марганца и кремния в металле, а изменение содержания плавикового шпата в флюсе практически не влияет на состав металла.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты проведенного исследования системы BaO-Na2O-Fe2O3. С учетом экспериментальных данных подобраны и оптимизированы самосогласованные наборы значений термодинамических параметров, позволяющие моделировать реализующиеся в этой системе фазовые равновесия. Сформирована пользовательская база данных, позволяющая проводить расчеты с помощью программного пакета FactSage. С помощью программного пакета FactSage рассчитаны фазовые диаграммы ряда оксидных систем. Результаты расчетов для систем BaO-Fe2O3, Na2O-Fe2O3, BaO-Na2O представлены в виде T-x диаграмм. Для системы BaO-Na2O-Fe2O3 результаты представлены в виде изотермических и политермических разрезов, а также в форме поверхности ликвидуса. Показано, что полученные результаты позволяют рационально подходить к выбору режимов выращивания кристаллов из расплава и, в частности, позволяют определять концентрационные и температурные интервалы, в которых процесс выращивания кристаллов будет наиболее эффективен. Анализ полученных результатов привел к выводу о том, что использование в качестве растворителя оксида натрия позволяет снизить температурный интервал выращивания кристаллов гексаферрита с 1351-1465 °С (в двойной системе) до 1116-1268 °С (на разрезе BaFe12O19-Na2O). Полученные результаты будут востребованы для рационального выбора режимов выращивания кристаллов гексагональных ферритов из оксидного расплава.
Бесплатно
Статья научная
Обсуждены особенности процессов восстановления оксидов железа Fe3O4 до FeO и FeO до Fe в газовых смесях H2 (ao, моль) - CO (co, моль) в контакте с углеродом при нагревании до T = 850…955 К при давлении 1 атм. Общее количество газов в исходной смеси задавалось (ao + co) = 1 моль, а соотношение ao/co варьировалось в пределах от 1/0 до 0/1. Рассчитаны параметры получающихся равновесных систем: Fe3O4 - FeО - Н2 (a) - Н2О (b) - СО (c) - СО2(d) - С, FeO - Feа- Н2 (a) - Н2О (b) - СО (c) - СО2 (d) - С. Определены условия выделения сажистого углерода и его количества. Рассчитаны параметры реакций газификации углерода парами воды Н2О и диоксидом СО2. Вычислены общий и удельный расходы углерода. Рассчитаны количества восстановленных оксидов Fe3O4 и FeO. По результатам этих расчетов определены соотношения восстановительных способностей Н2 и СО γ = b/d. Для восстановления и Fe3O4 до FeO, и FeO до Fe это соотношение изменяется от 0 до 5,76 в зависимости от температуры и величины ao/co. Показано, что восстановление Fe3O4 до FeO при температуре ~ 917 К характеризуется величиной γ = 2,30 и большими количествами восстановленного оксида. Восстановление FeO до Fe при ~ 955 К характеризуется величиной γ = 1,71 и большими количествами восстановленного оксида.
Бесплатно
Термодинамический анализ и фазовые равновесия в системе железо-хром-углерод
Статья научная
С использованием подрешеточной модели проведен термодинамический анализ трехкомпонентной системы железо-хром-углерод. Результаты расчета фазовых равновесий представлены в виде изотермических сечений и фазовых диаграмм. Приведена схема фазовых превращений в этой системе в сопоставлении с бинарными системами. Рассчитаны и построены политермические разрезы с постоянным значением концентрации хрома в сплаве. Работа выполнена в соответствии с научной программой Федерального агентства по образованию - «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)», код проекта - 713 и при поддержке РФФИ, грант № 08-08-00416.
Бесплатно
Термодинамический анализ пирометаллургической переработки вторичных пылей медеплавильных предприятий
Статья научная
Предмет исследования составляют вторичные пыли, образующиеся при плавке металлургических пылей, шлаков и клинкера, содержащих медь, цинк, драгоценные металлы и др., на шахтной (Ш) и руднотермической (РТ) печах, не имеющие реализации и технологии дальнейшей переработки, следующего состава, % (Ш/РТ): 1,5/2,1 Cu; 35,0/14,2 Pb; 19,1/11,8 Zn; 10,7/31,6 As; 1,4/0,9 Sb; 3,7/3,5 S; 4,4/2,0 Fe; 1,8/6,3 Cd; 0,4/1,9 Sn; 0,3/0,6 Te; 0,5/0,4 Bi; 1,0/0,6 [г/т] Au; 71,8/29,6 [г/т] Ag. Цель работы заключается в обосновании пирометаллургической технологии переработки вторичных пылей, обеспечивающей извлечение свинца и цинка в коллективный концентрат (продукт Pb-Zn), а также перевод мышьяка в состав отдельного продукта, пригодного для захоронения. При выполнении балансовых расчетов равновесных составов в гетерофазной системе «газ - жидкость - твердое» использовали функцию «Equilibrium Composition» программы «Outotec's Chemical Reaction and Equilibrium Software HSC Chemistry». Исходили из предположения, что продуктами восстановительной плавки вторичных пылей являются: газовая фаза, в которую переходят летучие соединения серы, цинка, мышьяка; шлак, получаемый с флюсами (СаО·SiO2; Al2O3); штейно-шпейзовая фаза - железо-мышьяковистые соединения; металлическая фаза - свинцовый сплав. В режиме обжига (600-650 °С) вторичной пыли нежелательный переход легко возгоняемых соединений мышьяка в газовую фазу усиливается по мере возрастания исходного содержания элемента в сырье и уменьшения количества извести в шихте. При плавлении (1300-1350 °С) шихты, содержащей вторичную пыль (~ 32 % As) и удельные количества компонентов к массе пыли, %: 25,0 известь; 80,0 Fe-стружка; 9,0 каменный уголь, получена штейно-шпейзовая фаза состава, %: 26,3-29,6 As; 59,3-61,4 Fe; 0,7-1,7 Pb; 0,1-0,2 Zn, которую можно рассматривать как As-продукт, пригодный для захоронения. Применение термодинамического прогнозирования (функция «Equilibrium Composition») с варьированием удельного количества следующих компонентов шихты к массе вторичной пыли, %: 1,0-14,5 Na2O; 0,7-9,7 SiO2; 1,3-14,8 СаО; 4,1-31,1 FeО; 1-10 С; 20-47 Fe, показало, что при уменьшении в системе количества восстановителей (Fe, FeО, С) и возрастании количества флюсовых компонентов (СаО, Na2O, SiO2) в исследованных интервалах возможно увеличение содержания мышьяка в шлаковой фазе с ~ 20 до ~ 65 %. Область применения результатов - прогнозирование равновесных составов образующихся фаз при пирометаллургической переработке промежуточных продуктов и отходов предприятий цветной металлургии.
Бесплатно
Краткое сообщение
Выполнен термодинамический анализ химической системы производства низкоуглеродистого феррохрома алюмотермическим и силикотермическим методом. Оценено влияние расхода каждого восстановителя на извлечение хрома, а также на распределение элементов между металлической и шлаковой фазами.
Бесплатно
Статья научная
Посредством термодинамических расчётов построена поверхность растворимости компонентов в металле (ПРКМ) для системы Cu-AI-O. Результаты расчётов сопоставлены с собственными и литературными экспериментальными данными.
Бесплатно
Статья научная
Посредством термодинамических расчётов построена ПРКМ системы Cu-Ni-S-O, которая может быть использована для анализа имеющихся литературных данных, а также для анализа технологических процессов, связанных с взаимодействием серы и никеля с кислородом в медном расплаве.
Бесплатно
Статья научная
Посредством термодинамических расчётов построена ПРКМ системы Cu-S-O, которая может быть использована для анализа имеющихся литературных данных, а также для анализа технологических процессов, связанных с взаимодействием серы с кислородом в медном расплаве. Работа проведена по научной программе Федерального агентства по образованию - «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», код проекта - 375 и при поддержке РФФИ, грант № 07-08-00365.
Бесплатно
