Научный сотрудник лаборатории металлургических расплавов
100009, Республика Казахстан, Караганда, ул. Ермекова, 63,
454080, Челябинск, пр. Ленина, 76
Research Associate of the Laboratory of Metallurgical Melts
Karaganda, Chelyabinsk
Доктор технических наук, профессор кафедры «Пирометаллургические и литейные технологии»
454080, Челябинск, пр. Ленина, 76
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Pyrometallurgical and Foundry Technology”
Chelyabinsk
Доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией металлургических расплавов
100009, Республика Казахстан, Караганда, ул. Ермекова, 63
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Laboratory of Metallurgical Melts
Karaganda
В работе приведены расчеты аналитических выражений четверной металлической системы Fe – Si – Al – Mn и фазовые составы комплексного сплава алюмосиликомарганца. Аналитические выражения получены методом выведения уравнений трансформации, выражающих любую вторичную систему через первичные компоненты базовой системы. Месторасположение заданного состава расплава определяли по положительным величинам коэффициентов уравнений определенного политопа, рассчитанного по уравнению Хиза. Полученный в полупромышленных условиях химический состав комплексного сплава алюмосиликомарганца соответствует тетраэдру FeAl3 – Al – Si – Mn11Si19 с объемом V = 0,216811. При этом установлено, что составы алюмосиликомарганца, получаемые из углей Карагандинского угольного бассейна, в отличие от сплава АМС из экибастузских углей, стремятся в области тетраэдров с относительно большим объемом. Составы сплавов, моделируемые такими тетраэдрами с большим объемом, более устойчивы и технологически предсказуемы. Практическое применение результатов термодинамически-диаграммного анализа к составам различных марок алюмосиликомарганца сводится к нахождению элементарных тетраэдров, внутри которых ограничиваются их составы, а нормативное распределение первичных фаз между вторичными соединениями для них равны 100 % рассматриваемого тетраэдра. Ориентируясь на нормативное распределение первичных фаз между соединениями (вторичными фазами), находящимися на вершинах тетраэдра Fe – Si – Al – Mn, можно дать металлургическую оценку расплавов. Это впоследствии позволит определить фазовый состав металлических продуктов при выплавке различных марок алюмосиликомарганца и предельные остаточные содержания в них кремния и алюминия при одновременном использовании последних в процессах восстановления марганца из марганцевой руды, а также кремния и алюминия из высокозольного угля. Выведенные аналитические выражения для оценки вида и количества образующихся в ней вторичных фаз системы Fe – Si – Al – Mn являются универсальными и могут использоваться как при выплавке различных марок алюмосиликомарганца, так и при оценке составов ферросиликоалюминия и ферросиликомарганца.
Calculations of analytical expressions of Fe – Si – Al – Mn quaternary metal system and phase compositions of complex alumosilicomanganese alloy are presented in the article. Analytical expressions were obtained by the derivation of transformation equations that show any secondary system through the primary components of the base system. The location of the melt given composition was determined from positive values of coefficients of the equations of certain polytope calculated by Heath equation. Chemical composition of the complex alumosilicomanganese alloy obtained under semi-industrial conditions corresponds to the tetrahedron FeAl3 – Al – Si – Mn11Si19 with the volume equal to V = 0,216811. It was established that compositions of alumosilicomanganese obtained from coals of the Karaganda coal basin, in contrast to the AMS alloy from Ekibastuz coals, tend to be in the region of tetrahedra with a relatively large volume. The alloy compositions modeled by such large-volume tetrahedrons are more stable and technologically predictable. Practical application of the results of the thermodynamic-diagram analysis (TDA) to the compositions of different grades of alumosilicomanganese reduces to finding of elementary tetrahedra within which their compositions are limited, and the normative distribution of primary phases between secondary compounds for them is equal to 100 % of the considered tetrahedron. Based on the normative distribution of the primary phases between the compounds (secondary phases) located on vertices of the Fe – Si – Al – Mn tetrahedron, a metallurgical evaluation of the melts can be made. This will subsequently allow to determine the phase composition of metal products at smelting of various grades of alumosilicomanganese and to limit the residual content of silicon and aluminum in them while using the latter in the recovery of manganese from manganese ore, as well as silicon and aluminum from high-ash coal. The derived analytical expressions for estimating the type and number of secondary phases of Fe – Si – Al – Mn system formed in it are universal and can be used both at smelting of various grades of alumosilicomanganese and in assessing the compositions of ferrosilicoaluminum and ferrosilicomanganese.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.