ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФАЗ ПРИ ПЛАВКЕ ЧУГУНА В УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ

Приведен термодинамический анализ взаимодействия фаз при плавке чугуна в литейном производстве в вагранках и электропечах. Автором проведены исследования влияния активностей компонентов на процессы плавки чугуна при различных составах взаимодействующих фаз, соответствующих условиям плавки в вагранках, индукционных и дуговых печах. Влияние каждого из факторов на взаимодействие фаз было изучено в условиях наличия температурных флуктуаций. Установлено влияние активностей компонентов на значение свободной энергии Гиббса как в равновесных условиях, так и при наличии температурных флуктуаций. Это имеет особенно существенное значение при контактировании жидкого металла, шлака и углерода. Показана роль температурных флуктуаций на взаимодействие металла с газовой фазой, шлаком и углеродистыми твердыми материалами. Условия плавки чугуна характеризуются наличием температурных флуктуаций, которые нарушают всю равновесную картину процесса. Макрофлуктуации температуры со значительным временем релаксации наблюдаются в дуговых печах. Такие макрофлуктуации можно рассматривать как пространственно-временную неоднородность температурного поля. В газовом пламени также имеют место флуктуации температуры. Флуктуации температуры возникают при контакте капель металла с раскаленной поверхностью кусков кокса. На основе исследований разработана, запатентована и внедрена в производство принципиально новая конструкция газовой вагранки с гетерогенной холостой огнеупорной колошей.

1. Пригожин И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М.: Изд-во УРСС, 2014. – 304 с.

2. Еремин E.Н. Основы химической термодинамики. – М.: Высшая школа, 1978. – 391 с.

3. Пригожин И.Р. Введение в термодинамику необратимых процессов. – М.: ИЛ, 1960. –127 с.

4. Де Гроот С.Р., Мазур П. Неравновесная термодинамика. – М.: Мир, 1964. – 456 с.

5. Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. – М.: Наука, 1971. – 415 с.

6. Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. – М.: Мир, 1974. – 304 с.

7. Николис Г, Пригожин И.Р. Самоорганизация в неравновесных системах. – М.: Мир, 1979. – 512 с.

8. Пригожин И.Р., Дэфей Р. Химическая термодинамика: Пер. с англ. / Под ред. В.А. Михайлова. – 2-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 533 с.

9. Глендсдорф П., Пригожин И.Р. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. – 2-е изд. – М.: Изд-во УРСС, 2003. –282 с.

10. Пат. 2194932 RU. Огнеупорная насадка газовой вагранки / В.А. Грачев, Е.А. Вестфальский, В.В. Вилисов и др.; заявл. 28.05.2001; опубл.20.12.2002.

11. Пат. 2219450 RU. Холостая огнеупорная колоша газовой вагранки для плавки чугуна / В.А. Грачев, С.С. Бакума, В.В. Валисов и др.; заявл. 29.05.2002; опубл. 20.12.2003.

12. Варшавский А.Е., Келле В.Ж., Мотова М.А. и др. Матер. науч.-практич. конф. «Инновации РАН – 2007» // Биржа интеллектуальной собственности. 2008. Т. 7. № 2. С. 1 – 28.

13. Леонтьев Л.И., Бейлин Е.Л., Селиванов Е.Н., Падерин И.М. Союз Институтов УРО РАН и ФСР МФП НТС как основа для продвижения инноваций // Инновации. 2009. Спец. выпуск (II). С. 33 – 36.

14. Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Селиванов Е.Н. Развитие инно-вационной деятельности в Институте металлургии УРО РАН // Инновации. 2005. № 3. С. 30 – 32.

15. Леонтьев Л.И., Юсфин Ю.С., Малышева Т.Я. и др. Сырьевая и топливная база черной металлургии: Учеб. пособие. – М.: Академкнига, 2007. – 304 с.

16. Fundamentals of Metallurgy / H.Y. Sohn, S. Sridhar, R.E. Aune etc. – Cambridge, England, Boca Raton, Boston, New York, Washington, DC: Woodhead Publishing Limited, CRC Press, 2005. – 589 p.

17. Grachev V.A. Production of high strength spheroidal graphite cast iron during cast iron smelting in gas cupola furnaces // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11. No. 18. Р. 9515 – 9519.

18. Grachev V.A. Production of high quality cast iron in a gas cupola furnace // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11. No. 22. Р. 10849 – 10856.

19. Grachev V.A. Development and application of gas cupolas in foundry production // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 11. No. 23. Р. 13790 – 13796.