Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Анализ термодинамических свойств расплава кальций – кремний – железо

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-12-957-963

Полный текст:

Аннотация

Для анализа термодинамических свойств расплава Са – Si – Fe использовали модель идеальных ассоциированных растворов. Химическое равновесие по закону действующих масс между ассоциатами и мономерами в принятом варианте модели осуществляли с учетом абсолютного числа их молей. Это позволяло учесть изменение мольного состава ассоциированного раствора в зависимости от концентрации компонентов в нем. Наиболее полно анализировали малоизученную бинарную подсистему Ca – Si. Используя последние сведения о температурной зависимости теплоемкостей для пяти типов интерметаллидов этой подсистемы, установили типы стабильных ассоциатов Са2Si, СаSi в области с низким содержанием кремния в растворе и СаSi, СаSi2 в области с высоким содержанием кремния в растворе. Термодинамические свойства соответствующих интерметаллидов в базах данных Терра, Астра и HSC заметно отличались от вычисленных свойств ассоциатов. Причина рассогласования опытных и справочных данных состоит, по-видимому, в неточной справочной информации, основанной на прежних заниженных значениях теплоемкостей интерметаллидов. Анализ энергии смешения компонентов сплава Са – Si показал, что в области с высоким содержанием кремния концентрационная и температурная зависимости избыточной свободной энергии хорошо подчиняются так называемой псевдосубрегулярной модели бинарных растворов. Для подсистемы Fe – Si были установлены лишь два типа стабильных ассоциатов: Fe3Si и FeSi. Энергии образования этих ассоциатов и соответствующих интерметаллидов в целом согласуются. Подсистема Са – Fe ввиду весьма ограниченной взаимной растворимости компонентов выведена из рассмотрения. Таким образом, в тройной системе Са – Si – Fe в области с высокой концентрацией кремния из пяти возможных ассоциатов действительны лишь три (CaSi, CaSi2 , FeSi). Расчет при этом условии термодинамических свойств расплавов силикокальция марок СК10 – СК30 показал, что активность кремния в них при температуре 1873 К находится в пределах 0,60 – 0,70, в то время как активности остальных компонентов не превышают 0,01.

Об авторах

В. И. Бердников
ООО Промышленная компания «Технология металлов»
Россия

к.т.н., доцент, старший научный сотрудник

454018, Челябинск, ул. Косарева, 63, офис 486



Ю. А. Гудим
Южно-Уральский государственный университет
Россия

д.т.н., профессор

454080, Челябинск, пр. Ленина, 76



Список литературы

1. Prigogine I., Defay R. Chemical thermodynamics. – London: Longman, 1967.

2. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Прогнозирование термодинамических свойств жидких интерметаллидных растворов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 7. С. 34 – 38.

3. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Идентификация ассоциатов в жидких бинарных растворах // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 11. С. 60 – 65.

4. Бердников В.И., Гудим Ю.А. О применении т ской модели идеальных ассоцииированных растворов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 7. С. 513 – 519.

5. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Идентификация ассоциатов б нарных металлических растворов в аналитической форме // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 2. С. 151 – 156.

6. Wynnyckyi J.R., Pidgeon L.M. Activities in the Ca-Si system // Met. Trans. 1971. No. 4. P. 975 – 978.

7. Durrer R., Folkert G. Metallurgie der Ferrolegierungen. – Berlin: Springer-Verlag, 1972. – 700 p.

8. Якушевич Н.Ф., Галевский Г.В. Взаимодействие углерода с оксидами кальция, кремния, алюминия. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 1999. – 250 с.

9. Manfrinetti P., Fornasini M.L., Palenzona A. The phase diagram of the Ca – Si system // Intermetallics. 2003. Vol. 8. No. 3. P. 223 – 228.

10. Senlin Cui, Manas Paliwal, In-Ho Jung. Thermodynamic optimization of Ca – Fe – Si system and its applications to metallurgical grade Si-refining process // Metallurgical and Materials Transactions E. 2014. Vol. 1. No. 1. P. 67 – 79.

11. Antti Roine. Database HSC Chemistry 6. Pori (Finland): Research Oy Information Service, 2006.

12. Трусов Б.Г. База данных и программный комплекс TERRA, редакция 6.3 (электронный ресурс).

13. Температурные зависимости приведенной энергии Гиббса некоторых неорганических веществ (альтернативный банк данных АСТРА.OWN) / Г.К. Моисеев, Н.А. Ватолин, Л.А. Маршук, Н.И. Ильиных. – Екатеринбург: УрО РАН, 1997. – 231 с.

14. Gurvich L.V., Veitz I.V. etc. Thermodynamic properties of individual substances. 4 th ed. in 5 vol. – New York: Hemisphere Pub Co., 1989.

15. Алпатов А.В., Падерин С.Н. Расчет параметров взаимодействия через энергию смешения. Электронный ресурс: http:// steelcast.ru/interaction_coefficients_calculation_02, 2011. (дата обращения: 10.03.2019).

16. Turdogan E.T., Yrieveson P. and Beisler J.F. Kinetic and equilibrium considerations for silicon reaction between silicate melts and graphite – saturated. Part 1: Reaction equilibrium // Transaction of the Metallurgical Society of AIME. 1963. Vol. 227. No. 6. P. 1258 – 1265.

17. Elliott J.F., Gleiser M., Ramakrishna V. Thermochemistry for steelmaking. Vol. 2. – London, 1963.

18. Darken L.S., Gurry R.W. Physical chemistry of metals. – New York: McGraw-Hill, 1953.

19. Зубов В.Л., Гасик М.И. Электрометаллургия ферросилиция. – Днепропетровск: Системные технологии, 2002. – 704 с.

20. Воробьев А.А. Термодинамические характеристики расплава Fe – Si при 1600 °С // Изв. вуз. Черная металлургия. 2002. T. 45. № 2. С. 12 – 17.


Для цитирования:


Бердников В.И., Гудим Ю.А. Анализ термодинамических свойств расплава кальций – кремний – железо. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(12):957-963. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-12-957-963

For citation:


Berdnikov V.I., Gudim Yu.A. Analysis of thermodynamic properties of Ca – Si – Fe melt. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(12):957-963. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-12-957-963

Просмотров: 125


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)