ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ХРОМА ВО ОКСИДНО-ФТОРИДНЫХ ШЛАКАХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЭШП
Аннотация
Заготовки из высокохромистых сталей, обладающих необходимым комплексом механических и коррозионных свойств, широко применяются при производстве ответственных изделий тяжелого и энергетического машиностроения. Одной из наиболее эффективных технологий, получивших широкое распространение при изготовлении таких заготовок, является электрошлаковый переплав (ЭШП).
Выбор шлака, поддержание на оптимальном уровне его окислительно-восстановительного потенциала является предпосылкой эффективного рафинирования высокохромистых сталей при ЭШП, посколькухром и другие элементы, присутствующие в шлаке в различных степенях окисления, участвуют в транспорте кислорода из газовой фазы в жидкий металл.
С позиций теории электронного строения шлаковых систем оценено влияниеокисленности шлака(равновесного парциального давления кислорода Ро2) на степень окисленияхрома в широко используемых в России шлаках типа АНФ-1, АНФ-6 и АНФ-29. Установлены зависимости соотношения концентраций Cr+3/Сr+2 от температуры, окисленности и оптическойосновности шлака.
Выполнено сравнение расчетных результатов с экспериментальными данными для шлаковых систем при температуре1873К. Показано, что средняястепень окисления хрома понижается с ростом температуры, понижением парциального давления кислорода и оптической основности шлака. Показано, что присутствие фтора в шлакевлияет на изменение соотношенияCr+3/Сr+2Ключевые слова
Об авторах
Леонид Яковлевич ЛевковРоссия
Заведующий лабораторией спецэлектрометаллургии
Дмитрий Александрович Шурыгин
Ведущий научный сотрудник
Владимир Семёнович Дуб
Научный руководитель ИМиМ
Виктор Владимирович Клочай
Председатель Совета директоров ПАО "Русполимет"
Евгений Леонидович Корзун
Начальник отдела НИОКР
Список литературы
1. The European COST536 project for the development of new high temperature rotor materials / T.-U. Kern, B. Scarlin, G. Zeiler et al.//Proc. 17th IFM. - 2008. – 1081 p.
2. Принципиальная технология производства новой наноструктурированной коррозионностойкой дуплексной стали /Уткина К.Н., Баликоев А.Г., Левков Л.Я., Дуб В.С. и др.// Сб. докладов «19-й Конференции молодых специалистов по ядерным энергетическим установкам», Подольск. - 2017.- С. 351-359.
3. Deoxidation in the Electroslag Process / А.Mitchell, F.Reyes-Carmona, Wei C.-h. // Proc. of 39th Electric Furnace Conference. - 1981. - P. 103-107.
4. Optimized control of slag chemistry for the electroslagremelting of large size ingots / J. Reitz, M. Maurischat, B. Friedrich // Proc. of IFM. - 2008. - Р.28-36.
5. Review of mathematical models of fluid flow, heat transfer and mass transfer in electroslagremelting process / B. Hernandez-Morales, A. Mitchell // Ironmaking and Steelmaking. – 1999. - vol. 26. - No.6. - P.423-438.
6. О валентности металлов в оксидных и солевых расплавах / А.Г. Пономаренко, Е.Н. Иноземцева // Научные сообщения 4-й Всесоюз. конф. по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов- 1980.- ч. 3.- С.67-70.
7. Физико-химические свойства поливалентных элементов в расплавах и разработка энергоресурсосберегающих металлургических технологий. дис. … докт. техн. наук.: 05.16.02 / Павлов Александр Васильевич. - М. - 2002. - 351 с.
8. The effects of temperature, slag chemistry and oxygen partial pressure on the behaviour of chromium oxide in melter slags / N.J. Bartie // University of Stellenbosch. - 2004.-137 р.
9. Recent developments in physico-chemical characterisation and modelling of ferroalloy slag systems / S. Jahanshahi, S. Sun, L. Zhang // 10th Int. Ferroalloys Congress INFACON. South Africa. February - 2004. - P.316-332.
10. Degree of oxidation of iron in СaO-SiО2-FeОn slag melts as a Function of the oxygen partial pressure of the gas phase / J.Mikelsons // Arhiv fur dusEisenhuttenwesen. - 1982. - V.53. - № 6. - P.251–265.
11. Термодинамическая модель системы металл-шлак для АСУ и машинных экспериментов по оптимизации технологии сталеплавильного процесса: дис. … канд. техн. наук.: 05.16.02 / Храпко Сергей Александрович. – Донецк.: ДПИ. - 1990. - 81 с.
12. Угар титана в процессе электрошлакового переплава / А. Митчелл, М. Этьен// Электрошлаковый переплав-Вып. 2.–М.: Металлургия.- 1971.-С.161-169.
13. The Reactions of Titanium and Silicon with Al2O3-CaO-CaF2 Slags in the ESR Process / H. Biele, G. Pateisky, H.J. Fleischer // Journal of Vacuum Science and Technology. – 1972. - Vol. 9.- No. 6. - P.1318-1321.
14. Левков Л.Я. Теоретические предпосылки и практические методы управления физико-химическими и теплофизическими процессами при электрошлаковом переплаве, определяющие качество ответственных изделий: дис. … докт. техн. наук.: 05.16.02 / Левков Леонид Яковлевич. – М. - 2016. - 339 с.
15. Окоукони П.И. Разработка элементов САПР технологии плавки стали: дис.… канд.техн.наук : 05.16.02 / ОкоукониПатрикИбара.– Донецк.: ДПИ. - 1993. – 168 с.
16. Slags in ferroalloys production-review of present knowledge / Y. Xiao, L. Holappa // The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy. - 2004. – August. - P.439-437.
17. Redox Equilibria of Chromium in Calcium Silicate Base Melts / K. Schwerdtfeger, A. Mirzayousef-Jadid // Proc. of the Belton Symposium. - 2000. -AIME, ISS.- P.108-119.
18. Activity of chromic oxide in the CaF2-CaO-Cr2O3 and CaF2-Al2O3-Cr2O3 systems / A. Mohanty, A. Kay // Metal. Trans. B. – 1975. - vol. 6. - P.159-166.
19. Experimental Studies on the Sulphide Capacities of CaO-SiO2-CrOx Slags / Lijun Wang, SeshadriSeetharaman // Metallurgical and Materials TransactionsB. 2010, Volume 41, Issue 2, pp. 367–373. DOI:10.1007/s11663-009-9338-8.
20. Thermodynamic behaviour of transition metal (Cr, Ti, Nb, V) oxides in molten slags / B. Yan, J. Zhang, Q. Song // Proc. of «MOLTEN – 2009», Chile. - 2009. – Chapter 1. - P. 309-317.
21. Activity of chromium oxide in CaO-SiO2 based slags at 1873 K / K.Morita, N.Sano // VII Int. Conf. on Molten Slags Fluxes and Salts (South Africa). - 2004 – Р. 113-117
22. The solubility of MgO∙Cr2O3 in MgO-Al2O3-SiO2-CaO slag at 1600°C under reducing conditions / K. Morita, A. Inoue, N. Takayama, N. Sano // Tetsu-to-Hagane -1988.- vol. 74. - №6. - P.999-1005.
23. Л. Полинг, Природа химической связи //Госхимиздат.: Москва - Ленинград, 1947. - 440 с.
24. http://mendeleev.readthedocs.io/en/stable/data.html#electronegativity (дата обращения 12.03.2018г.)
25. Estimation of electronegativity values of elements in different valence states /Li Keyan, XueDongfeng //J. of Physical Chemistry А.-2006, Vol.110, Issue39, P.11332-11337. DOI:10.1021/jp062886k
26. Концепция электроотрицательности. Современное состояние проблемы / А.Р. Черкасов, В.И. Галкин, Е.М. Зуева, Р.А. Черкасов//Успехи химии. - № 67 (5). – 1998. С. 423-441.
27. Wegman Dwight D., Investigation into critical parameters which determine the oxygen refining capability of the slag during electroslagremelting of alloy 718: theses and dissertations /Wegman Dwight D. 1993 – 180 Р.
28. Подход к оценке основности шлакового расплава в системе газ-шлак-металл / В.В. Лакомский, Г. М. Григоренко // Современная электрометаллургия, 2009, № 2, С. 48-49.
29. Поволоцкий Д.Я. Физико-химические основы процессов производства стали: Учебное пособие для вузов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 183 с.
30. Термодинамическая оценка распределения элементов между шлаковой и металлической фазами в процессе ЭШП / Т.Б. Рудненко, А.Г. Пономаренко, Е.Н. Иноземцева и др. // Проблемы специальной электрометаллургии. - 1987. - №4. - С.15–21.
31. Распределение атомных электронов и правило последовательного заполнения (n+l)-групп / В.М. Клечковский // М.:Атомиздат. - 1968.- 432 с.
32. Статистическое моделирование с использованием регрессионного анализа: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Компьютерное и статистическое моделирование» / Ю.В. Коновалов // – М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. - 73 с.
33. Experimental study on the activity of chromium oxide in the CaO-SiO2-Al2O3-MgOsat.-CrOx slag / W.Pei, O.Wijk // Scand. J. Metallurgy. - vol. 23.- 1994.- P.228-235.
34. Activity of chromium oxide and phase relations for the CaO-SiO2-CrOx system at 1873 K under moderately reducing conditions / K. Morita, M. Mori, N. Sano et al. // Steel Research. - 1999. - No. 8 and 9. - P. 319-324.
Дополнительные файлы
|
1. Авторы статьи (подписи) | |
| Тема | ||
| Тип | Прочее | |
Скачать
(433KB)
|
Метаданные ▾ | |
|
|
2. Лицензионный договор | |
| Тема | ||
| Тип | Исследовательские инструменты | |
Скачать
(2MB)
|
Метаданные ▾ | |
|
|
3. Договор о передаче Авторского права | |
| Тема | ||
| Тип | Исследовательские инструменты | |
Скачать
(4MB)
|
Метаданные ▾ | |
|
|
4. Экспертное заключение организации | |
| Тема | ||
| Тип | Исследовательские инструменты | |
Скачать
(535KB)
|
Метаданные ▾ | |
Рецензия
Для цитирования:
Левков Л.Я., Шурыгин Д.А., Дуб В.С., Клочай В.В., Корзун Е.Л. ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ХРОМА ВО ОКСИДНО-ФТОРИДНЫХ ШЛАКАХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ЭШП. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2018;61(12).
For citation:
Levkov L.Ya., Shurygin D.A., Dub V.S., Klochay V.V., Korzun E.L. STUDY OF THE OXIDATION DEGREE OF CHROMIUM IN OXIDE-FLUORIDE SLAGS FOR ESR. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(12).
Послать статью по эл. почте 