Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1)
На базе построенной диаграммы СаО-Р2О5 выполнен анализ структурно-химического и наноструктурного состояний ионно-молекулярных комплексов и первичного конвертерного шлака. С помощью изучения стохастических металлургических систем исследован механизм дефосфорации жидкого полупродукта шихтовыми материа...
Saved in:
| Published in: | Процессы литья |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49821 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) / И.Д. Буга, А.И. Троцан, Б.Ф.Белов, О.В. Носоченко, В.В. Ивко // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 20-27. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859519242874912768 |
|---|---|
| author | Буга, И.Д. Троцан, А.И. Белов, Б.Ф. Носоченко, О.В. Ивко, В.В. |
| author_facet | Буга, И.Д. Троцан, А.И. Белов, Б.Ф. Носоченко, О.В. Ивко, В.В. |
| citation_txt | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) / И.Д. Буга, А.И. Троцан, Б.Ф.Белов, О.В. Носоченко, В.В. Ивко // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 20-27. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | На базе построенной диаграммы СаО-Р2О5 выполнен анализ структурно-химического и наноструктурного состояний ионно-молекулярных комплексов и первичного конвертерного шлака. С помощью изучения стохастических металлургических систем исследован механизм дефосфорации жидкого полупродукта шихтовыми материалами. Определены расходные коэффициенты шихтовых материалов при загрузке, а также количество, состав и адсорбционная емкость конвертерного шлака.
На базі побудованої діаграми СаО-Р2О5 виконано аналіз структурно-хімічного і наноструктурного стану іонно-молекулярних комплексів і первинного конвертерного шлаку. За допомогою вивчення стохастичних металургійних систем досліджувано механізм дефосфорації рідкого напівпродукту шихтовими матеріалами. визначено видаткові коефіцієнти шихтових матеріалів при завантаженні, а також кількість, склад і адсорбційна ємкість конвертерного шлаку.
The analysis structured-chemical and nanostructured condition of the ion-molecular complexes and primary converter of the slag on the base of the constructing diagram СаО-Р2О5 is executed. By examination of the stochastic metallurgical systems the mechanism dephosphorization fluid semiproduct burden materials is explored; the expense factors the burden material white loading, as well as amount, composition and adsorption capacity of converter slag are determined.
|
| first_indexed | 2025-11-25T20:53:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
20 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
УДК 669.168:669.017.12/13
И. Д. Буга, А. И.Троцан*, Б. Ф.Белов*, О. В. Носоченко,
В. В. Ивко
ОАО “Днепровский металлургический комбинат”, Днепродзержинск
* Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев
ПРОЦЕССЫ ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ И РАФИНИРОВАНИЯ
ЖИДКОГО ПОЛУПРОДУКТА В КОНВЕРТЕРЕ
И ПРИ КОВШОВОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ
Структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при
дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта
в конвертере. Сообщение 1
На базе построенной диаграммы СаО-Р2О5
выполнен анализ структурно-химического и на-
ноструктурного состояний ионно-молекулярных комплексов и первичного конвертерного
шлака. С помощью изучения стохастических металлургических систем исследован механизм
дефосфорации жидкого полупродукта шихтовыми материалами. Определены расходные
коэффициенты шихтовых материалов при загрузке, а также количество, состав и адсорб-
ционная емкость конвертерного шлака.
Ключевые слова: структуризация, фосфаты кальция, шлак, конвертер.
На базі побудованої діаграми СаО-Р2О5 виконано аналіз структурно-хімічного і наноструктур-
ного стану іонно-молекулярних комплексів і первинного конвертерного шлаку. За допомогою
вивчення стохастичних металургійних систем досліджувано механізм дефосфорації рідкого
напівпродукту шихтовими матеріалами. визначено видаткові коефіцієнти шихтових матеріалів
при завантаженні, а також кількість, склад і адсорбційна ємкість конвертерного шлаку.
Ключові слова: структуризація, фосфати кальцію, шлак, конвертер.
The analysis structured-chemical and nanostructured condition of the ion-molecular complexes and
primary converter of the slag on the base of the constructing diagram СаО-Р2О5 is executed. By
examination of the stochastic metallurgical systems the mechanism dephosphorization fluid semi-
product burden materials is explored; the expense factors the burden material white loading, as
well as amount, composition and adsorption capacity of converter slag are determined.
Keywords: structurization, phosphate calcium, slag, converter.
Процессы шлакообразования в результате химических и фазовых взаимодей-
ствий исходных компонентов присадочных материалов происходят при выплавке
полупродукта в конвертере и последующем его рафинировании и доводке до ма-
рочного состава в сталеразливочном ковше. Присадочные материалы делят на
шихтовые и добавочные. Шихтовые материалы (металлолом, чугун, известь и дру-
гие) используют для твердой (жидкой) завалки в плавильный агрегат и получения
жидкого металла и шлака, добавочные (ферросплавы, лигатуры, шлакообразующие
и другие) − для печной и ковшовой обработки жидкого металла и шлака.
В связи с этим целью настоящей работы являются комплексные исследования
физико- и структурно-химических закономерностей шлакообразования и рафиниро-
вания железоуглеродистых расплавов на всех этапах поточной технологии получения
конвертерной стали, включающих выплавку полупродукта, выпуск жидкого металла
в сталеразливочный ковш и доводку стали до заданного марочного состава.
Комплексные физико- и структурно-химические исследования выполнены в
рамках феноменологической теории строения жидких и твердых металлургических
фаз по модели гармонических структур вещества (теория МГС-фаз, [1]).
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 21
Получение и обработка расплава
Теория МГС-фаз включает:
− наноструктурный анализ исходных компонентов и промежуточных фаз метал-
лургических (шлаковых и металлических) систем на основе квантово-механических
параметров химических элементов, рассчитанных по теории радиально-орбитальной
модели электронного строения атомов (теория РОМ-атом [2]);
− построение полигональных диаграмм состояния металлургических систем для
жидких и твердых компонентов новым графо-аналитическим методом (ПДС-метод,
[3]);
− анализ структурно-химического состояния исходных компонентов и промежу-
точных фаз (СХС-анализ), определяющий условия их образования (стехиометри-
ческий состав, температуры образования и плавления), области гомогенности и
структуризации твердых и жидких растворов;
− стохастический анализ металлургических систем (СМС-анализ), раскрывающий
механизм рафинирования железоуглеродистых расплавов.
В зависимости от концентраций в металле углерода (0,03-0,08 %) на повалке
конвертера химический состав конечного шлака содержит следующие компоненты
(%мас.): (33,3-46,2) СаО + (6,9-14,5) MgO + (13,0-22,7) SiO2 + (10,0-22,3) FeO + +(3-5)
MnO+ (1-2) Al2O3 + (0,05-0,10) S + (0,5-1,0) P2O5
при основности шлака СаО/SiO2=
=1,7-3,4. Шлаковые компоненты вносятся в основном при завалке шихты, а также при
окислении жидкого металла с целью его фришевания газообразным кислородом.
Основными минералами такого шлака [4] являются силикаты кальция, магния,
железа и марганца из группы белита, алита, фаялита, тефроита, монтичелита, мерви-
нита, окерманита, а также фосфаты кальция из группы витлокита и нагельшмидтита.
Силикатные фазы относятся к тугоплавким компонентам, однако жидкотекучесть
конвертерного шлака обусловлена оксидами железа и фосфора, образующих лег-
коплавкие химические соединения эвтектического типа.
Фосфор при окислении полупродукта переходит в силикатную известь плавиль-
ного шлака, в котором образует промежуточные фазы − фосфаты кальция, терми-
ческая и термодинамическая стабильность которых зависит от основности шлака.
В связи с этим первым этапом комплексных физико- и структурно-химических
исследований является построение полигональной диаграммы состояний во всем
интервале жидких и твердых исходных компонентов и промежуточных фаз бинарной
системы СаО-Р2О5.
Полигональная диаграмма системы СаО-Р2О5
Анализ структурно-химического состояния (СХС-анализ) промежуточных фаз в
системе СаО-Р2О5 проводится на бинарной полигональной диаграмме, построенной
новым графо-аналитическим методом (ПДС-метод), во всем интервале концентра-
ций жидких и твердых исходных компонентов. На классической диаграмме [5], пред-
ставляющей собой диаграмму плавкости последовательного ряда фосфатов кальция
СаО2Р2О5 → 2СаО3Р2О5 → СаОР2О5 → 2СаОР2О5 → 3СаОР2О5 → 4СаОР2О5, температуры
их образования, области гомогенности твердых и жидких растворов неизвестны, также
как и составы 5-ти эвтектических фаз, указанных на рисунке (вставка).
На рисунке показана полигональная диаграмма СаО-Р2О5, геометрический образ
которой определяется первичной промежуточной фазой, отличающейся минималь-
ной температурой образования в твердом состоянии при 450 0С и конгруэнтной
точкой плавления при 1300 0С. Стехиометрический состав первичной промежуточ-
ной фазы отвечает химическому соединению 2СаОР2О5, которое характеризуется
минимальным числом частиц максимально плотно и симметрично упакованных в
пространстве. Плотность упаковки структурных ячеек рассчитана из приведенной
площади и объема полигональной (ПГЯ) и полиэдрической (ПДЯ) ячеек и представ-
ляет наноструктурные элементы жидких и твердых ионно-молекулярных комплексов
(СИМ-комплексы), соответственно.
В табл.1 приведен наноструктурный анализ отдельных фосфатов кальция,
энергетические и геометрические параметры которых рассчитаны из квантово-
механических характеристик элементарных частиц трехкомпонентной системы
Са-О-Р по теории РОМ-атома.
22 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
ПГЯ СИМ-комплексов представляют собой центрально-симметричные относи-
тельно пентаоксида фосфора, замкнутые концевыми атомами кальция, полимерные
двухмерные сетки конечных размеров. ПДЯ СИМ-комплексов образуются спарен-
ными ПГЯ при замыкании трехмерного пространства элементарного объема.
В табл. 2 приведена классификация и выполнен СХС-анализ системы СаО-Р2О5,
включающий химические реакции образования промежуточных фаз в линейных
квазибинарных системах, температуры их образования и плавления, область гомо-
генности твердых и жидких растворов, химический и стехиометрический составы.
Последовательный ряд промежуточных фаз включает восемь химических соеди-
нений, в том числе две эвтектические фазы:
Р2О5 (100/585) → 4Р2О5СаО (Э1, 91,0/550/550) → 2Р2О5СаО (83,5/800/800) → 3Р2О52СаО
%мас.
2250
Полигональная диаграмма состояния системы Р2О2-СаО (вставка – классическая
диаграмма [5])
t, oC
1750
250
P
2
O
5
750
1250
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 23
Получение и обработка расплава
(Э2,79,2/750/750) →Р2О5СаО (71,7/1000/1000)→Р2О52СаО (ППФ/55,9/250/1300)→ Р2О54СаО
(38,8/1000/1750) →Р2О58СаО (24,1/1500/1900) →Р2О512СаО (12,1/1750/-) → СаО (100/2600),
где в скобках первые цифры обозначают содержания Р2О5 (%мас.), вторые и третьи
− температуры образования и плавления (t, 0C). На горизонтальной оси диаграммы
стехиометрический состав промежуточных фаз условно обозначен двухзначными
числами, где первое число для Р2О5, второе − СаО.
Жирная линия на диаграмме − линия ликвидуса, проведенная через сингулярные
точки Р2→Э1→2P→ Э2→ CP →2C0→4C0→ 8C0→C4, отвечающие температурам конгру-
энтного плавления промежуточных фаз. Ниже ликвидуса сплошные линии (линии
сольвуса) разделяют концентрационное поле диаграммы на области гомогенности
таблица 1. структуризация фосфатов кальция
24 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
Н
ом
ер
х
им
ич
ес
ко
-
го
с
ое
ди
не
-
ни
я
Л
ин
ей
ны
е
си
ст
ем
ы
П
ро
м
еж
ут
оч
ны
е
ф
аз
ы
Х
им
ич
ес
ки
е
ре
ак
ци
и
хи
м
ич
ес
ки
е
ф
ор
м
ул
ы
ус
ло
вн
ы
е
об
оз
на
че
ни
я
Р
2О
5,
%
м
ас
.
С
аO
/
Р
2O
5
Те
м
пе
ра
ту
ра
, 0 С
об
ра
зо
-
ва
ни
я
пл
ав
ле
ни
я
1
С
аO
-Р
2O
5
2С
аO
+
Р
2O
5 ↔
2
С
аO
Р
2O
5
3(
2С
аО
Р
2O
5)↔
2
(С
аO
Р
2O
5) +
4
С
аO
Р
2O
5
2С
аO
Р
2O
5
2С
(2
.1
)
55
,9
0,
79
25
0
н
.д
.*
13
00
13
00
2
Р
2O
5-
-2
С
аО
Р
2O
5
7Р
2O
5+
2
С
аО
Р
2O
5↔
2(
С
аО
4Р
2O
5)
С
аO
4Р
2O
5↔
С
аO
2Р
2O
5
+
2
Р
2O
5
С
аО
4Р
2O
5
Э
1(1
.4
)
91
,0
0,
10
45
0
47
5
45
0
47
5
3
С
аО
4Р
2O
5-
-2
С
аО
Р
2O
5
4(
С
аО
4Р
2O
5)+
(
2С
аО
Р
2O
5)↔
7(
2С
аО
3Р
2O
5)
2С
аO
3Р
2O
5↔
С
аO
2Р
2O
5
+
С
аО
Р
2O
5
2С
аО
3Р
2O
5
Э
2(2
.3
)
79
,2
0,
26
75
0
75
0
75
0
75
0
4
С
аO
4Р
2O
5-
-2
С
аО
3Р
2O
5
С
аO
4Р
2O
5+
2
(2
С
аО
3Р
2O
5) ↔
5(
С
аО
2Р
2O
5)
С
аО
2Р
2O
5
2P
(1
.2
)
83
,5
0,
20
80
0
н.
д.
80
0
80
0
5
2С
аO
Р
2O
5-
-2
С
аО
3Р
2O
5
2С
аO
Р
2O
5+
2С
аО
3Р
2O
5
↔
4(
С
аО
Р
2O
5)
С
аО
Р
2O
5
C
P
(
1.
1)
71
,7
0,
39
10
00
н.
д.
10
00
10
00
6
2С
аO
Р
2O
5-С
аО
2С
аO
Р
2O
5+
2
С
аО
↔
4С
аО
Р
2O
5
3(
4С
аO
Р
2O
5)↔
2
(2
С
аO
Р
2O
5) +
8
С
аO
Р
2O
5
4С
аО
Р
2O
5
(4
.1
)
38
,8
1,
58
10
00
н.
д.
17
50
16
00
7
С
аO
-4
С
аО
Р
2O
5
4С
аO
+
4С
аO
Р
2O
5↔
8
С
аO
Р
2O
5
2(
8С
аO
Р
2O
5)↔
4
С
аO
Р
2O
5
+
1
2С
аO
Р
2O
5
8С
аO
Р
2O
5
8С
(8
.1
)
24
,1
3,
15
14
00
н.
д.
19
00
н.
д.
8
С
аO
-8
С
аО
Р
2O
5
4С
аO
+
8С
аO
Р
2O
5↔
1
2С
аO
Р
2O
5
12
С
аO
Р
2O
5
12
С
(1
2.
1)
17
,4
4,
7
17
50
н.
д.
. -
.
н.
д.
та
б
л
и
ц
а
2
.
к
л
а
с
с
и
ф
и
ка
ц
и
я
с
и
с
те
м
ы
с
а
о
-р
2
O
5
*н
.д
. -
н
ет
д
ан
ны
х
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 25
Получение и обработка расплава
твердых растворов, образующихся на базе химических соединений промежуточ-
ных фаз. Для сингулярных фаз, возникающих в твердом состоянии и имеющих
конгруэнтную точку плавления, существуют три области существования в твердом
состоянии: моноструктурная фаза в двух модификациях (α и β) и двухструктурная
модификация (диссипативная фаза − Д) выше и ниже температуры образования
соответственно. Для промежуточных фаз, образующихся в твердом состоянии и
плавящихся инконгруэнтно, существуют две области гомогенности − монострук-
турная (М) и диструктурная (Д) выше и ниже температуры образования. Для чистых
исходных компонентов между точками структурных превращений (полиморфные,
политипные) существуют области моноструктурных модификаций (α, β, γ и т. д.).
В отличие от классической диаграммы над ликвидусом штриховые линии (линии
ликвуса) разделяют области гомогенности жидких растворов, образующихся на базе
сингулярных фаз − полиэдрическая жидкость, при перегревах − полигональная или
разупорядоченная. Кроме того, из 5-ти эвтектик на ПДС сохранились две, состав
которых отвечает химическому соединению Р2О54СаО, 3Р2О52СаО и сингулярная
фаза Р2О53СаО представлена как твердый раствор на базе первичной промежуточ-
ной фазы − 2СаОР2О5.
Механизм дефосфорации жидкого полупродукта и структуризация первичного
конверторного шлака
Металлургические процессы протекают в неравновесных условиях, что исклю-
чает применимость законов термодинамики и подчиняет их законам вероятности
[6, 7] при реализации последовательного ряда необратимых структурно-химических
реакций отдельных стадий взаимодействий компонентов металла и шлака в сто-
хастических системах.
Анализ стохастических металлургических систем (СМС-анализ) из балансовых
уравнений суммарных структурно-химических реакций позволяет определить
расходные коэффициенты присадочных материалов, а также количество и состав
шлаковой фазы, неметаллических включений.
При продувке (фришевании) металлической ванны газообразным кислородом
окисляются примеси металлошихты (углерод, кремний, фосфор и другие) и же-
лезо, переходящие в шлаковую фазу. Пентаоксид фосфора в жидком состоянии
существует в виде СИМ-комплекса (Р2О7)
4- из 9-ти частиц, полигональная ячейка
которого представлена в виде открытой полимерной сетки с концевыми однозаряд-
ными анионами кислорода площадью SПГ = 945,5 нм2 и плотностью упаковки S0 = 110,5
реакционноспособного для образования фосфатных фаз (см. табл. 1). При высокой
основности шлака (В ≥ 2,0) и температурах жидкого металла ≥ 1600 0С образуются
и существуют ди-тетра-октафосфаты кальция (см. рисунок), которые определяют
механизм шлакообразования и дефосфорации жидкого полупродукта в конвертере.
Кроме того, на механизм рафинирования конвертерного полупродукта влияют окислен-
ность металла и шлака. Окисленность жидкого металла зависит от конечного содержа-
ния углерода и типа огнеупорной футеровки конвертора [8] и составляет 0,08-0,12 %
кислорода в металле [O]Ме при содержании серы 0,020-0,040 %. Окисленность шлака
определяется содержанием FeO и MnO, сумма которых достигает 20-30 %.
На этапе выплавки полупродукта в конвертере дефосфорация происходит само-
произвольно в связи с наличием необходимых и достаточных условий для окисления
фосфора и перехода его в высокоосновной шлак с образованием термостойких
фосфатов кальция.
Реакции шлакообразования, определяющие удельный расход извести, учитывают
существование промежуточных фаз заданного состава на диаграммах состояния
[9, 10] СаО-SiO2, CaO-MgO [5] и представленной ПДС СаО-Р2О5.
При расплавлении металлошихты, содержащей (в %) 4,13 С; 0,6 Si; 0,5 Mn; 0,15 Р
и 0,03 S, на повалке конвертера в полупродукте остается (в %) 0,05 С; 0,05 Si;
0,005 Р; 0,025 S и 0,1 Mn.
26 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Получение и обработка расплава
Механизм шлакообразования и дефосфорации описывается последовательным
рядом следующих структурно-химических реакций:
3400[C]Me + 1700{O2}газ →3400 CO↑; (1)
3400 CO↑+ 1700{O2}газ → 3400 CO2; (2)
10[S]Me + 15{O2}газ →10{SО3}шл ; (3)
20[P]Me + 25{O2}газ → 10(Р2О5)шл ; (4)
220[Si]Me + 220{O2}газ → 220(SiО2)шл; (5)
120Feж + 60{O2}газ →120(FeО)шл; (6)
40[Mn]Me + 20{O2}газ → 40(MnО)шл; (7)
10(Р2О5)шл + 10{SО3}газ + 20(СаО)шл →(20CaO10SО310Р2О5)шл; (8)
200(SiО2)шл + 300(СаО)шл →(300CaO200SiО2)шл; (9)
20SiО2 + 40MnО →20SiO240MnO; (10)
(20CaO10Р2О510SО3)шл+ (300CaO200SiО2)шл+ (120FeО)шл+
+(20SiO240MnO)шл→(10SО310Р2О5220SiО240MnО120FeО320CaO) шл;
Σ: 3400[C]Me + 10[S]Me + 20[P]Me + 220[Si]Me + 40[Mn]Me + 120Feж + 320(СаО)шл+
+ 3540{O2}газ → 3400CO2↑ + (10SО310Р2О5220SiO2320CaO40MnО120FeO)ПКШ .
Из уравнения (12) следует, что при фришевании металлошихты газообразным
кислородом в количестве 113,3 кг/т окисляются примесные элементы, (кг/т):
углерод (40,8 ), кремний (6,16 ), марганец (2,2), железо (6,72), сера (0,32) и фос-
фор (0,62), которые образуют первичный конвертерный шлак (ПКШ) в количестве
44,8 кг/т, содержащий (в %) 0,71 S; 3,2 пентаоксида фосфора (Р2О5); 29,5 SiO2;
40,0 CaO; 6,4 MnO и 19,3 FeO при основности В = 1,36 и М = 1,90.
Масса металлошихты, следовательно, составляет 1073,6 и 17,9 кг/т СаО, что
ниже нормативных расходов по заводским технологическим инструкциям и дает
экономию металлошихты на 50-100 и 25-30 кг/т извести.
Приведенный состав ПКШ плотностью 3,6 г/см3 отвечает стехиометрической
формуле: SO3P2O522SiO232CaO4MnO12FeO, фазовый состав которого включает
(в %): 7,5 2СаОSO3Р2О5; 64,2 2SiO23CaO; 9,0 2SiO24MnO и 19,3 FeO, где химические
формулы отвечают минеральным фазам: фосфатангидрит двухкальциевый → ранки-
нит → ортосиликат марганца и вюстит. С повышением основности шлака появляются
трех-четырех-восьми кальциевые фосфат-ангидриды-нагельшмидтит, витлокит,
гильгенштокит, томасит, стэдит, соответственно. Образование кальций-фосфат-
ангидритов происходит на базе пентаоксида фосфора, стабилизированного ионом
серы с зарядом +6, СИМ-комплекс которого представлен полигональной ячейкой
вида (SP2O10)
-4 из 13-ти частиц, расположенных в полимерной сетке длиной 58,7 нм,
площадью 1162,3 нм2 и плотностью упаковки S0
= 89,4.
(12)
(11)
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 27
Получение и обработка расплава
Структурная формула ПКШ SP2Si22Са32Mn4Fe12O100 отвечает полигональной ячейке
(ПГЯ) СИМ-комплекса
,
состоящего из 173 частиц, расположенных в полимерную сетку длиной 1260 нм,
площадью 28000 нм2, плотностью упаковки S0
=162,0, центрально-симметричной
относительно реакционно-активного сульфат-фосфатного отрицательно заряжен-
ного СИМ-комплекса (SP2O10)
4-. Концевые атомы ПГЯ ПКШ замыкаются на кислород
с железом.
Для повышения жидкотекучести шлака допускается замена 5-20 % извести
на магнезит или доломит. При замене части извести на магнезию в количе-
стве 6,8 % структурная формула первичного конвертерного шлака имеет вид
SP2Si22Са24Mg8Mn4Fe12O100 с основностью 1,3 и адсорбционной емкостью по пентаоксиду
фосфора АР2О5 = 3,3 % (АP = 1,3 %) и АS = 0,73 %. Однако основность шлака не следует
повышать более 2,0, так как при этом содержание извести оптимально для сохра-0, так как при этом содержание извести оптимально для сохра-, так как при этом содержание извести оптимально для сохра-
нения эвтектичности шлака-ранкинита и термически стабильного двухкальциевого
фосфат-ангидрида, существующего в жидком состоянии при 1300-1750 0С.
выводы
• Графо-аналитическим методом построена полигональная диаграмма состояний
системы СаО-Р2О5
во всем интервале твердых и жидких исходных компонентов.
•Проведен анализ структурно-химического состояния и наноструктурный анализ
СИМ-комплексов фосфатов кальция и первичного конвертерного шлака.
•Выполнен стохастический анализ металлургических систем в процессах дефос-
форации жидкого полупродукта шихтовыми материалами и определены количество,
состав, адсорбционная емкость по фосфору и сере при оптимальной основности
первичного конвертерного шлака, равного 1,2-1,8 из соотношения СаО/SiO2.
1. Белов Б. Ф., Троцан А. И., Харлашин П. С. Структуризация металлургических фаз в жидком
и твердом состояниях // Изв. вузов. Чер. металлургия. − 2002. − № 4. − С. 70-75.
2. Троцан А. И., Харлашин П. С., Белов Б. Ф. О природе химической связи элементов в
металлургических фазах // Там же. − 2002. − № 4. − С.60-63.
3. А. с. 2825 Украина. Методика построения полигональных диаграмм состояния бинарных ме-
таллургических систем / Б. Ф. Белов, А. И. Троцан, П. С. Харлашин, Ф. С. Крейденко.
− Опубл. 14.03.2000.
4. Шелудяков Л. Н. Состав, структура и вязкость гомогенных силикатных и алюмосиликатных
расплавов. − Алма-Ата: Наука, 1980. − 155 с.
5. Торопов Н. А., Борзаковский В. П. Высокотемпературная химия силикатных и других
окисных систем. − М.: Изд-во АН СССР, 1963. − 255 с.
6. Казаков С.В. Кафедра металлургии стали МИСиИ: вчера, сегодня, завтра // Сталь.
− 2005. − № 10. − С. 62-67.
7. Стомахин Ф. Я. О суммировании химических реакций и их термодинамических характери-
стик // Сталь. − 2006. − № 6. − С. 60-61.
8. Влияние огнеупорных материалов на окисленность жидкого железа / Б. Ф. Белов, И. А. Ново-
хатский, О. П. Вольперт и др. // Изв. АН СССР. Металлы. − 1975. − № 1. − С. 57-70.
9. О строении силикатных шлаковых расплавов / Б. Ф. Белов, П. П. Харлашин, А. И. Троцан,
П.С. Харлашин // Процессы литья. − 2003. − № 2. − С.18-22.
10. Полигональная диаграмма состояний металлургических шлаков тройной системы FeO-
-SiO
2
-CaO / Б. Ф. Белов, А. И. Троцан, Ф. С. Крейденко и др. // Там же. − 2006. − № 4.
− С. 18-22.
Поступила13.04.2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49821 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T20:53:06Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Буга, И.Д. Троцан, А.И. Белов, Б.Ф. Носоченко, О.В. Ивко, В.В. 2013-09-28T14:27:58Z 2013-09-28T14:27:58Z 2010 Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) / И.Д. Буга, А.И. Троцан, Б.Ф.Белов, О.В. Носоченко, В.В. Ивко // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 20-27. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49821 669.168:669.017.12/13 На базе построенной диаграммы СаО-Р2О5 выполнен анализ структурно-химического и наноструктурного состояний ионно-молекулярных комплексов и первичного конвертерного шлака. С помощью изучения стохастических металлургических систем исследован механизм дефосфорации жидкого полупродукта шихтовыми материалами. Определены расходные коэффициенты шихтовых материалов при загрузке, а также количество, состав и адсорбционная емкость конвертерного шлака. На базі побудованої діаграми СаО-Р2О5 виконано аналіз структурно-хімічного і наноструктурного стану іонно-молекулярних комплексів і первинного конвертерного шлаку. За допомогою вивчення стохастичних металургійних систем досліджувано механізм дефосфорації рідкого напівпродукту шихтовими матеріалами. визначено видаткові коефіцієнти шихтових матеріалів при завантаженні, а також кількість, склад і адсорбційна ємкість конвертерного шлаку. The analysis structured-chemical and nanostructured condition of the ion-molecular complexes and primary converter of the slag on the base of the constructing diagram СаО-Р2О5 is executed. By examination of the stochastic metallurgical systems the mechanism dephosphorization fluid semiproduct burden materials is explored; the expense factors the burden material white loading, as well as amount, composition and adsorption capacity of converter slag are determined. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Получение и обработка расплавов Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) Article published earlier |
| spellingShingle | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) Буга, И.Д. Троцан, А.И. Белов, Б.Ф. Носоченко, О.В. Ивко, В.В. Получение и обработка расплавов |
| title | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) |
| title_full | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) |
| title_fullStr | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) |
| title_full_unstemmed | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) |
| title_short | Процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. Сообщение 1) |
| title_sort | процессы шлакообразования и рафинирования жидкого полупродукта в конвертере и при ковшовой обработке стали (структуризация фосфатов кальция и первичного шлака при дефосфорации шихтовыми материалами жидкого полупродукта в конвертере. сообщение 1) |
| topic | Получение и обработка расплавов |
| topic_facet | Получение и обработка расплавов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49821 |
| work_keys_str_mv | AT bugaid processyšlakoobrazovaniâirafinirovaniâžidkogopoluproduktavkonvertereiprikovšovoiobrabotkestalistrukturizaciâfosfatovkalʹciâipervičnogošlakapridefosforaciišihtovymimaterialamižidkogopoluproduktavkonverteresoobŝenie1 AT trocanai processyšlakoobrazovaniâirafinirovaniâžidkogopoluproduktavkonvertereiprikovšovoiobrabotkestalistrukturizaciâfosfatovkalʹciâipervičnogošlakapridefosforaciišihtovymimaterialamižidkogopoluproduktavkonverteresoobŝenie1 AT belovbf processyšlakoobrazovaniâirafinirovaniâžidkogopoluproduktavkonvertereiprikovšovoiobrabotkestalistrukturizaciâfosfatovkalʹciâipervičnogošlakapridefosforaciišihtovymimaterialamižidkogopoluproduktavkonverteresoobŝenie1 AT nosočenkoov processyšlakoobrazovaniâirafinirovaniâžidkogopoluproduktavkonvertereiprikovšovoiobrabotkestalistrukturizaciâfosfatovkalʹciâipervičnogošlakapridefosforaciišihtovymimaterialamižidkogopoluproduktavkonverteresoobŝenie1 AT ivkovv processyšlakoobrazovaniâirafinirovaniâžidkogopoluproduktavkonvertereiprikovšovoiobrabotkestalistrukturizaciâfosfatovkalʹciâipervičnogošlakapridefosforaciišihtovymimaterialamižidkogopoluproduktavkonverteresoobŝenie1 |