Ершов Г.С., Бычков Ю.Б. Свойства металлургических расплавов и их взаимодействие в сталеплавильных процессах. М.: Металлургия, 1983. 215 с.

Жмойдин Г.И., Чаттержи А.К. Шлаки для раскисления металла. М.: Металлургия, 1986. 295 с.

Зайдель А.Н. Погрешности измерения физических величин. Л.: Наука, 1985. 112 с.

Ицкович Г.М. Раскисление стали и модифицирование неметаллических включений. М.: Металлургия, 1981. 296 с.

Калугин А.С. Электронно-лучевая плавка металлов. М.: Металлургия, 1980. 168 с.

Клюев М.М. Плазменно-дуговой переплав. М.: Металлургия, 1980. 255 с.

Клюев М.М., Волков С.Е. Электрошлаковый переплав. М.: Металлургия, 1984. 208 с.

Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. T. 1, 2. М.: Металлургия, 1973. 312 с.; 1984. 416 с.

Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия/ Пер. с англ. М.: Металлургия, 1982. 290 с.

Куликов И.С. Раскисление металлов. М.: Металлургия, 1975. 504 с.

Лакомский В.И. Плазменно-дуговой переплав. Киев: Техника, 1974. 336 с.

Линчевский Б.В. Термодинамика и кинетика взаимодействия газов с жидкими металлами. М.: Металлургия, 1986. 221 с.

Лузгин В.П., Явойский В.И. Газы в стали и качество металла. М.: Металлургия, 1983. 232 с.

Люпис К. Химическая термодинамика материалов/ Пер. с англ; Под ред. Н.А. Ватолина, А.Я. Стомахина. М.: Металлургия, 1989. 503 с.

Минаев Ю.А. Поверхностные явления в металлургических процессах. М.: Металлургия, 1984. 152 с.

Могутнов Б.М., Томилин И.А., Шварцман Л.А. Термодинамика сплавов железа. М.: Металлургия, 1984. 207 с.

Морозов А.И. Современное производство стали в дуговых печах. - М.: Металлургия, 1983. 184 с.

Поляков А.Ю. Теоретические основы рафинирования сталеплавильной ванны. М.: Наука, 1975. 208 с.

Попель С.И. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986. 62 с.

Рафинировочные переплавы стали и сплавов в вакууме / В.А. Бояршинов, Ал.Г. Шалимов, A.И. Щербаков и др.; Под общ. ред. В.А. Бояршинова. М.: Металлургия, 1979. 304 с.

Смирнов Н.А., Кудрин В.А. Рафинирование стали продувкой порошками в печи и ковше. М.: Металлургия, 1986. 167 с.

Соколов Г.А. Внепечное рафинирование стали. М.: Металлургия, 1977. 205 с.

Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов: Учеб. 3-е изд. М.: Металлургия, 1995. 592 с.

Richardson G.D. Physycal Chemistry of Melts in Metallurgy. N.Y.: Acad. Press, 1974. V. 1, 2.

 

 

Приложение. Справочные данные

Таблица П1

Стандартная энергия Гиббса образования некоторых соединений из элементов (Df G ° = А + ВТ, Дж/моль) при температурах сталеплавильных процессов (1800...2000 К)*1

Соединение А B Соединение A В

Карбиды

           
Аl4С3 -258000 97 Mn7C3*2 -66100 -58
В4С -69500 9 Mo2C*2 66100 -110
СаС2*2*4 -213000 61 MoC*2 40600 -59
Сr23С6*3 -380860 -37 SiC -123000 38
Сr7С3*3 -168000 -30 Та2С*2 -142300 5,5
Сr3С2*3 -84400 -15 ТаС*2 -161000 5,5
С2Н2 (г) 220000 -50,8 TiC -179000 15
СН4 (г) -88400 108,5 ZrC*3 -200000 12
MgC2*2 -49800 102      

Нитриды

AlN -330000 117 CrN*3 -113600 73
BN -248000 86 NH3 (г) -55800 117,6
Ве3N2 -604000 196 NbN(600 K)*2 -235600 91
Са3N2 (ж) -918400 490 Mg3N2 (g) -855000 504
CeN*2 -336800 114 Mo2N*2 -71550 58
Cr2N*3 -115000 64 Si3N4 -922000 457
TaN*2 -234700 79 VN*3 -207500 78
TiN*2 -334500 93 ZrN*2 -360200 90

Оксиды

Аl2O(г) -195000 -44 La2O3 -1784000 278
АlO(г) 41000 -58,10 MgO -729000 204
АlO2 (г) -108000 4 MgO(г) -99000 23,9
Аl2O3 (a) -1681000 324 MnO -408400 90
B2O3 -1220000 204 Mn2O3 -982000 269
ВаО -555000 101 Mn3O4 (b) -1790000 652
ВеО -619000 104 MoO2 -557000 156
СO(г) -118000 -83,77 МоО2 (г) -30000 -24
СО2 (г) -397000 0,2 МоО3 (г) -370000 65
СаО -790000 194 NO(г) 915000 -12,72
СаO(г) -134000 38,4 NO2 (г) 35600 61,5
Се2О3*2 -1826300 337 Na2O -531000 250
СеО2*2 -1029000 214 NbO(г) 196000 -84

Продолжение табл. П1

Соединение А B Соединение A В
СоO(ж) -249700 80 Nb2O3 (ж) -1744000 340
Сr2О3 -1131000 250 NiO -249800 92
СuО -113200 58,3 PO(г) -99600 -11,51
Сu2O -136600 48,5 P2O5 (г) -1235000 331
FеО -245000 53 P4O10 (г) -3112000 983
Fe2O3 -747000 210 SiO(г) -162000 -46,3
Fe3O4 -992000 247 SiO2 (b) -947000 198
Н2O(г) -251070 57,65 SnO -241000 70
SnO2 (ж) -560000 197 V2O4 (ж) -1263000 234
Та2O5 -1984000 390 VO2 (г) -251000 -8,3
ТiO(b) -527000 84 V2O5 -1441000 323
TiO(г) 28500 -77 WO(г) 387000 -93
TiO2 -936000 176 WO2 (г) 20000 -22
TiO2 (г) -344000 3 WO3 (ж) -731000 180
Тi2O3 (b) -1481000 246 WO3 ) -323000 61
Тi3O5 (b) -2410000 410 Y2O3 -1920000 292
VO -406000 73 ZrO(г) 72000 -77,3
VO(г) 131000 -80 ZrO2 (г) -339000 2
V2O3 -1186000 233 ZrO2 -1081000 176

Сульфиды

Al2S2 -752000 212 MgS -535000 187
BaS -527000 110 MnS -276000 63
CS(г) 208500 -86,05 MoS2*3 -386060 173
CS2 (г) -12300 -5,6 Na*3 -555400 240
CoS -204400 8,9 Ni3S2 (г)*3 -264300 77
CaS -692000 190 SiS(г) -20000 -47,1
СuS(900 К)*2 113100 82 SiS2 (г) -177000 27
FeS(ж) -135000 43,2 SnS(г) 24000 -45,68
HS(г) 75000 -15 SO(г) -60000' -4,8
H2S(г) -90500 49,2 SO2 (г) -361000 72,9
      SO3 (г) -455100 163

Фториды

AlF3 -1230000 80 PF5 -1646000 300
B2F4 -1450000 103 PbF2 -447000 -0,1
CaF2 (ж) -1312000 210 SF -48200 –12
СаF2 -970000 84 SiF4 -1665000 170
FeF -120000 -78 SnF2 -500000 2
FeF2 -473200 -13 SnF4 -1088600 149
MnF -140000 -63 TiF3 -1164000 45
MnF2 -592000 0,5 TiF4 -1566600 134
MnF3 -800000 54 ZnF 49600 -87
NaF -405000 40 ZnF4*3 -1677500 128

Окончание табл. П1

Соединение А B Соединение A В

Хлориды

AlCl3 -603000 68 PCl5 -418100 266
BCl3 -407000 52 PbCl -11000 -59
CaCl2 (ж) -893000 190 PbCl2 -262000 285
Fe3Сl3 (ж) -306600 83 PbCl4 -351000 130
MnCl -39000 -66 SiCl4 -705000 155
MnCl2 -305000 -6 SnCl2 -220000 -3
NaCl(ж) -453000 130 TiCl4 -768500 125
NbCl5 -688000 17 WCl*3 748400 -213
      ZnCl4 -870700 116

_________

*1 В основном по данным [9] и автоматизированной системы ИВТАНТЕРМО. Другие источники приведены в таблице. За стандартные фазовые состояния во всех случаях, кроме специально обозначенных, приняты: для карбидов, нитридов, оксидов, сульфидов, С, В, Cr, Mo, Nb, Та, Ti, V, W, Zr - твердая фаза; для хлоридов, фторидов, N2, О2, S2, О2, F2, Н2, Р2, Са, Mg, Na - газ; для остальных элементов - жидкость.

*2 По данным банка данных ИВТАНТЕРМО.

*3 По данным [ 8].

*4 По данным [67] Df/ = -60250–26,28 Т.

Таблица П2

Экспериментальные и расчетные термодинамические данные для жидких разбавленных растворов на основе железа и никеля*1

Раство-ренный элемент i

Коэффициент активности*2

Теплота растворения, Дж/моль

Уравнение для расчета , (Дж/моль) перехода i(чист) = [i]*3(1 %)

Экспериментальные данные Результаты расчета по известному *9

Растворитель - железо

Ag

200*4 - 82400/111700 111700 - 59,4Т

Аl*5

0,049 -62800 -46900/-63600 -62800 - 23,8Т

B*5

0,040 -73200 -50200/-67800 -73200 - 12,3T

C(гр)

0,57 22600 -50200/67800 22600 - 42,3Т

Са

2270*4 - 120500/163200 163200 - 58,6Т

Се

0,03 - -54600/-74000 -74000 - 35,5Т

Со

1,07 - 1050/1420 1420 - 38,9Т

Сr

1,0 - 0/0 -37,66Т

Сu*5

8,6 47200 33500/48800 47200 - 46,65T

Ge

0,034*6 -72000 33500/48800 -72000 - 30,2T *6

1/2Н2 (г)

- 36500 33500/48800 36500 + 30,46Т
           

Продолжение табл. П2

Раство-ренный элемент i

Коэффициент активности*2

Теплота растворения, Дж/моль

Уравнение для расчета , (Дж/моль) перехода i(чист) = [i]*3(1 %)

Экспериментальные данные Результаты расчета по известному *9
Hf 0,0043*6 -115000 33500/48800 -115000-31,41T *6
Mg 43*4 - 58600/80000 80000 - 42,9Т
Mn 1,3 - 4100/5500 5500 - 39,1Т
Мо 1,0*7 - 0/0 -42,8T *7
1/2N2 (г) - 10500*8 0/0 10500 + 20,37T *8
Ni 0,66 -10000 -6500/-8800 -10000 - 36,8Т
1/2O2 (г) - -117000 -6500/-8800 -117000 - 2,89T
1/2P2 (г) - -140000 -6500/-8800 -140000 - 9,6Т
Pb 850*4 212500 105000/142000 212500 - 106,3Т
Pd 2,8 22000 160000/21700 22000 - 46,4Т
1/2S2 (г) - -72000 160000/21700 -72000 - 10,25Т
Si 0,0013 -131800 -103800/-140600 -131800 - 17,32Т
Sn 2,15 18800 11900/16000 18800 - 48,5T
Ti 0,037 -69500 -51000/-69500 -69500 - 27,28Т
U 0,027 - -58200/-78700 -78700 - 39,4Т
V 0,17 -42300 -27600/-37200 -42300 -29,2Т
W 1,0*7 - 0/0 -18,1T *7
Y 0,28*6 -26800 0/0 -26800 -19,2T *6
Zr 0,14 -80300 -66500/-90000 -80300 - 34,9T

Растворитель - никель

Al*5 0,00025 -153100 -128900/-174100 -153100 - 18,8T
В 0,0083*6 -100400 -128900/-174100 -100400 - 10,5T *6
C(гр) 0,32 41000 -128900/-174100 -41000 - 47,9T
Ca 0,61 - -7800/-10600 -10600 - 33,7T
Cr*5 0,6 -13800 -7900/-10900 -13800 - 34,3T
Сu*5 2,21 15700 12000/1620 15700 - 4T
Fe*5 0,355 -32200 -16150/-2170 -32200 - 29,3T
Ge 0,0024*6 -128400 -16150/-2170 -128400 - 22,8T *6
1/2H2 (г) 20100 -16150/-2170 20100 + 35,1Т
Hf 0,000036*6 -216300 -16150/-2170 -216300 - 17,45T *6
Mn 1,0*9 - 0/0 -38,2T
Nb 0,0017*6 -134300 0/0 -134300 - 23,26T *6
1/2O2 (г) - -71500 0/0 -71500 + 1,84T
1/2P2 (г) - -252300 0/0 -
Pb 2,6*6 20100 0/0 20100 - 51,5T *6
Pd*5 1,68 11700 8000/10900 11700 - 45,19T
1/2S2 (г) - -122200 0/0 -122200 + 17,2Т
Si*5 0,00014*9 -201700 -138100/-187000 -201700 + 1,8T
Sn 0,055*6 -61500 -138100/-187000 -61500 - 63,81T *6

Окончание табл. 2

Раство-ренный элемент i

Коэффициент активности*2

Теплота растворения, Дж/моль

Уравнение для расчета , (Дж/моль) перехода i(чист) = [i]*3(1 %)

Экспериментальные данные Результаты расчета по известному *9
Та 0,00082*6 -149400 -138100/-187000 -149400 - 26,82T *6
Ti*5 0,00019 -183700 -133500/-179900 -183700 - 9,83T
V*5 0,011*9 -103800 -70300/-95000 -103800 - 19,25T
Y 0,094*6 -50200 -70300/-95000 -50200 - 34,561Т *6
Zr*5 0,00003 -202100 -161900/-219700 -202100 - 20,5T

___________

*1 Стандартным состоянием для всех элементов, кроме углерода и газов, служит чистая жидкость (Т = 1873 К, р = 1 атм). Для приведения данных к этому стандартному состоянию использовали сведения о теплотах плавления элементов [69].

*2 Значения при других температурах могут быть определены из выражения DGi = RT ln + RT lnxi (1 %), где х i (1 %) = M1/100Mi с использованием данных о температурной зависимости , приведенных в таблице.

*3 При составлении уравнений использовали значения или , приведенные в соответствующих работах. Величину в основном принимали по экспериментальным данным (главным образом, калориметрическим). Если такие данные отсутствовали или были недостаточно надежны, то , рассчитывали по известным значениям с использованием ТКР.

*4 Рассчитано по данным о растворимости.

*5 Экспериментальные значения т и в данной системе были использованы для определения параметра t, принятого в ТКР.

*6 Рассчитано по экспериментальному значению с использованием ТКР.

*7 Предполагается идеальный раствор.

*8 Как показал обзор литературы [35] метод Сивертса и метод закалки проб дают существенно различные значения теплоты растворения азота: =
= 6025 ± 2130 Дж; = 15230 ± 4060 Дж. Среднее значение = 10500 Дж. С учетом стандартной растворимости [% N] = 0,044 (1 атм, 1873 К) эти значения дают: = 6025 + 22,76T Дж; = 15230 + 17,85T Дж; =
= 10500 + 20,37T Дж.

*9 В числителе - данные, полученные по уравнению ТРР, в знаменателе - данные, полученные по уравнению ТКР.

Таблица П3

Параметры взаимодействия первого порядка
×100 в железе при 1873 К по данным [70] *4

Элемент i

Элемент j

Al В С Са Со Сг
Аl 4,5*1 - 9,1 -4,7 - -
В - 3,8 2,2 - - -
С 4,3 24 14*1 -9,7 0,76 -2,4
Са -7,2 - -34 -0,2 - -
Со - - 2,1 - 0,22 -
Сr - - -12 - -1,9 -0,03
Сu - - 6,6 - - 1,8
Н 1,3 5 6 - 0,18 -0,22
Мn - - -7 - - -
Мо - - -9,7 - - -0,03
N -2,8*1 9,4*1 13 - 1,1 -4,7*2
Nb - - -49 - -  
Ni - - 4,2 -6,7 - -0,03
О -390*1 -260 -45 - 0,8 -4
Р - - 13 - - -3*3
Рb 2,1 - 6,6 - 0 2
S 3,5 13 11 - 0,26 -1,1*1
Si 5,8 20 18*1 -6,7 - -0,03
Sn - - 37 - - 1,5
Та - - -37 - - -
Ti - - - - - 5,5*2
V - - -34 - - -
W - - 15 - - -
Zr - - - - - -

Элемент i

Элемент j

Cu H Mn Mo N Nb
Al - 24 - - -5,8*1 -
В - 49 - - 7,4*1 -
С 1,6 67 -1,2 -0,83 11 -6
Са - - - - - -
Со - -14 - - 3,2 -
Сr 1,6 -33 - 0,18 -19 -
Сu 2,3 -24 - - 2,6 -

Продолжение табл. П3

Элемент i

Элемент j

Cu

H Mn Mo

N

Nb

Н

0,05

0 -0,14 0,22

-

-0,23

Мn

-

-31 0 -

-9,1

-

Мо

-

-20 - -

-10

-

N

0,9

- -2 -1,1

0

-6*1

Nb

-

-61 - -

-42*1

0

Ni

-

-25 - -

2,8

-

O

-1,3

-310 -2,1 0,35

5,7

-14

Р

2,4*3

21 0*3 *3

9,4

*3

Рb

-2,8

- -2,3 0

-

-

S

-0,84

12 -2,6 0,27

1

-1,3

Si

1,4

64 0,2 -

9

-

Sn

-

12 - -

2,7

-

Та

-

-440 - -

-47*1

-

Ti

-

-110 - -

-180*1

-

V

-

-59 - -

-35*1

-

W

-

8,8 - -

-7,2

-

Zr

-

- - -

-410

-

Элемент i

Элемент j

Ni

O P Pb

S

Si

Al

- 660*1 -

0,65

3

0,56

В

- -180 -

-

4,8

7,8

С

1,2 -34 5,1

0,79

4,6

8*1

Са

-4,4 - -

-

-

-9,7

Со

- 1,8 -

0,3

0,11

-

Сr

0,02 -14 -5,3

0,83

-2

-0,43

Сu

- -6,5 4,4

-0,56

-2,1

2,7

Н

0 -19 1,1

-

0,8

2,7

Мn

- -8,3 -0,35

-0,29

-4,8

0

Мо

- -0,07 -

0,23

-0,05

-

N

1*2 5 4,5

-

0,7

4,7

Nb

- -83 -

-

-4,7

-

Ni

0,09 1 -0,35

-0,23

-0,37

0,57

O

0,6 -20*1 7

-

-13,3

-13,1

P

0,02*3 13 6,2

1,1

2,8

12

Рb

-1,9 - 4,8

-

-32

4,8

S

0 -27 29

-4,6

-2,8*1

6,3

Si

0,5 -23 11

1

5,6

11*1

Sn

- -11 3,6

3,5

-2,8

5,7

Та

- - -

-

-2,1

-

Ti

*2 -180 -

-

-11

-

V

- -97 -

-

-2,8

4,2

W

- 5,2 -

0,05

3,5

-

Zr

- - -

-

-16

-
                   

Окончание табл. 3

Элемент i

Элемент j

Sn Та Ti V W Zr
Al - - - - - -
В - - - - - -
C 4,1 -2,1 - -7,7 -0,56 -
Са - - - - - -
Со - - - - - -
Сг 0,9 - 5,9 - - -
Сu - - - - - -
Н 0,53 -2 -1,9 -0,74 0,48 -
Mn - - - - - -
Мо - - - - - -
N 0,7 -3,2*1 -53*1 -9,3*1 -0,15 -63
Nb - - - - - -
Ni - - - - - -
O -1,11 - -60 -30 0,85 (-300)
P 1,3 - - - - -
Pb 5,7 - - - 0 -
S -0,44 -0,02 -7,2 -1,6 0,97 -5,2
Si 1,7 - - 2,5 - -
Sn 0,16 - - - - -
Та - - - - - -
Ti - - 1,3 - - -
V - - - 1,5 - -

_________

*1 Имеются данные о температурной зависимости (см. ниже).

*2 Поданным [71]: = 0,022; = 0,009; = -0,046; = 0,0063.

*3 По данным [72] :
j..........…....... Ti V Cr Mn Co Ni Cu Nb Mo W
×100 - 5,6 -4,2 -4,4 -3,2 -0,46 -0,59 -3,5 -4,0 -1,7 -2,3

*4 Дополнение [70, 73]:
j/i........……… Ce/Н La/H Nd/H О/O Zr/O Се/О La/O Al/U U/U Zr/Zr
×100 ……... 0/0 -2,7 -3,8 -4,4 -4,4 -57 -57 5,9 1,3 2,2
j/i…………… Cr/Mg Ni/Mg Al/Mg Si/Mg C/Mg
×100 ……... 0,83 -2,6 -1,3 -0,04 -2,8

Ниже приведена зависимость параметров взаимодействия первого порядка в железе от температуры [70]:

= (63/Т) + 0,011 = (1650/T) - 0,94 = (714/ Т) - 0,307
= (158/T) + 0,0581 = (-153/T) + 0,062 = (859/T) - 0,487
= -(260/T) + 0,0796 = -(152/T) + 0,049 = -(350/T) + 0,094
= -(1720/T) + 0,503 = -(1750/T) + 0,734 = (94,2/T) + 0,0396
= (380/T) - 0,023 = -(34,5/T) + 0,089 = -(13900/T) + 5,61
= -(1270/T) + 0,33 =-(34740/T) + 11,95 = -(20600/T) + 7,15
=(162/T) + 0,008 = (233/T) - 0,153 = (975/T) - 0,4
= -(1960/T) + 0,581 = -(4070/T) + 1,643  


Таблица П4