АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЫРАЖЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Fe – Si – Al – Mn И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ АЛЮМОСИЛИКОМАРГАНЦА

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.  

1. Szudio A., Jastrzebski R. Wybrane aspektu teoretyczne i practyczne zastosowania ztoru FeSiAl w procesie obtleniania stali // Hutnik (PRL). 1981. Vol. 48. No. 8 – 9. P. 371 – 375.

2. Манько В.А., Емлин Б.И., Гасик М.И. и др. Исследование и раз¬работка технологии выплавки ферросиликоалюминия // Теория и практика получения и применения комплексных ферроспла¬вов. – Тбилиси, 1974. С. 98 – 99.

3. Емлин Б.И., Манько В.А., Друинский М.И. и др. Выплавка ферросиликоалюминия из агломерированного боксита // Сталь. 1973. № 10. С. 903 – 904.

4. Бородаенко Л.Н., Такенов Т.Д., Габдуллин Т.Г. Электротермия комплексных сплавов с активными элементами. – Алма-Ата, 1990. – 120 с.

5. Толымбеков М.Ж., Ахметов А.Б. Применение комплексных ферросплавов в металлургии // Сталь. 2007. № 8. С. 51 – 52.

6. Медведев Г.В., Лаппо С.И., Букетов Е.А. и др. Полупромыш¬ленные опытные плавки сплава АМС (алюминий-марганецкремний) на джездинской и каражальской марганцевых руд и экибастузского угля // Тр. Химико-металлургического институ-та АН КазССР. – Алма-Ата: Наука, 1969. Т. 10. С. 144 – 151.

7. Медведев Г.В., Волков С.С., Лаппо С.И. и др. Возможность производства сплава АМС из низкосортного сырья и использо¬вание его в металлургии // Сталь. 1970. № 7. С. 616 – 618.

8. Друинский М.И., Жучков В.И. Получение комплексных ферро¬сплавов из минерального сырья Казахстана. – Алма-Ата: Наука, 1988. – 208 с.

9. Медведев Г.В., Такенов Т.Д. Сплав АМС. – Алма-Ата: Наука, 1979. – 140 с.

10. Бережной А.С. Многокомпонентные системы окислов. – Киев: Наукова думка, 1970. – 544с.

11. Процюк А.П., Карапетьянц М.Х. О термодинамическом иссле¬довании процессов в многокомпонентных системах // Журнал прикладной химии. 1977. Т. 1. С. 169 – 171.

12. Свойства элементов: Справ. изд. В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. М.Е. Дрица. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд. дом «Руда и Метал¬лы», 2003. – 448 с.

13. Мухамбетгалиев Е.К., Байсанов С.О., Байсанов А.С., Касе¬нов Б.К. Температурная зависимость теплоемкости, энтальпия и энтропия плавления соединений в металлической системе FeSi-Al-Mn // Электрометаллургия. 2013. № 10. С. 25 – 28.

14. Мухамбетгалиев Е.К., Байсанов С.О., Байсанов А.С. Термоди¬намически-диаграммный анализ системы Fe-Si-Al-Mn приме¬нительно к описанию составов комплексного сплава – алюмо¬силикомарганца // Электрометаллургия. 2014. № 4. С. 30 – 35.

15. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Термодинамические расчеты в металлургии: Справочник. – М: Металлургия, 1985. – 137 c.

16. Методы прикладной термодинамики в химии и металлургии / Б.К. Касенов, М.К. Алдабергенов, А.С. Пашинкин и др. – Кара¬ганда: Гласир, 2008. – 332 c.

17. Моисеев Г.К., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических систе¬мах. – М.: Металлургия, 1994. – 353 с.

18. Морачевский А.Г., Сладков И.Б. Руководство к выполнению термодинамических расчетов. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1975. – 66 с.

19. Алюминий и его сплавы в жидком состоянии / В.М. Денисов, В.В. Пингин, Л.Т. Антонова и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 267 с.

20. Heath D.L. Mathematical treatment of multicomponent systems // Jour. Amer. Ceram. Soc. 1957. Vol. 40. No. 2. Р. 50 – 53.