Визначення раціонального складу шлаків зниженої основності з використанням пегматиту для проведення електропереплавних процесів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.353249Ключові слова:
пегматит, електродуговий переплав сталі, реологічні характеристики шлаку, рафінування металевого розплавуАнотація
Об’єктом дослідження є процес формування і поведінка шлаку при виплавці сталі на вуглецевій шихті, під час переплаву легованих відходів в електросталеплавильних установках та в агрегатах позапічної обробки сталі. Однією з актуальних проблем є використання альтернативних матеріалів, наприклад лужних алюмосилікатів, здатних замінити традиційні компоненти шлаку без погіршення його якості. В роботі викладені науково-обґрунтовані передумови заміни плавикового шпату в складі шлаків переплавних технологій і позапічної обробки українською мінеральною сировиною – пегматитами, які мають у складі до 10–15% суми оксидів лужних металів Na2O, K2O. Підтверджено ефект впливу Na2O і K2O в складі шлаків системи CaO-SiO2+(Na2O, K2O) на реологічні характеристики шлакового розплаву. Проведена серія дослідних плавок, яка регламентує режим формування шлаку на установці ківш-піч з повною заміною в складі твердих шлакоутворюючих матеріалів плавикового шпату пегматитами. Виконано порівняльний аналіз складів рафінувальних шлаків діючої і дослідної технологій. Встановлено істотне підвищення рідкоплинності шлаку і досягнення ступеня десульфурації металу, співрозмірне з показниками діючої технології незважаючи на зниження основності шлаку до 1,8–2,0, що відповідає вимогам до переплавних процесів. Виконано хімічний аналіз складів металу і шлаку дослідних плавок на стадії виплавки металу-напівпродукту і обробки сталі на установці ківш-піч. Метал дослідних плавок повністю відповідав вимогам нормативно-технічної документації. Таким чином, в роботі теоретично обґрунтована інноваційна технологія позапічної обробки сталі з використанням у складі шлакоутворюючих сумішей лужного алюмосилікату пегматиту. Результати якості металу по вмісту сірки підтверджують ефективність розробленої технології з частковою, або повною заміною плавикового шпату пегматитом під час переплаву або позапічної обробки сталі
Посилання
- Li, S., Kong, L., Xu, Z. (2023). Effect of refining slag compositions on its melting property and desulphurization. High Temperature Materials and Processes, 42 (1). https://doi.org/10.1515/htmp-2022-0293
- Li, T., Li, G., Zhang, Z., Liu, Y., Wang, X. (2022). Fluoride vaporization and crystallization of CaF2–CaO–Al2O3–(La2O3) slag for vacuum electroslag remelting. Vacuum, 196, 110807. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110807
- Peng, L., Jiang, Z., Geng, X., Liu, F., Li, H. (2019). Effect of B2O3 on the Crystallization Behavior of CaF2-Based Slag for Electroslag Remelting 9CrMoCoB Steel. Metals, 9 (12), 1331. https://doi.org/10.3390/met9121331
- An, B., Gu, Y., Ju, J., He, K. (2023). Fluoride Evaporation of Low-Fluoride CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2-(Na2O-K2O) Slag for Electroslag Remelting. Materials, 16 (7), 2777. https://doi.org/10.3390/ma16072777
- Huang, J., Zhang, L., Yu, W., Chen, J., Le, C., Ren, S. (2024). Extraction of Rare Earth and CaF2 from Rare Earth Calcium Thermal Reduction Slag by Using CaO Roasting–Acid Leaching Method. Minerals, 14 (10), 1001. https://doi.org/10.3390/min14101001
- Belashchenko, D. K., Ostrovski, O. I., Skvortsov, L. V. (2001). Molecular dynamics simulation of binary CaO–FeO, MgO–SiO2, FeO–SiO2, CaO–SiO2 and ternary CaO–FeO–SiO2 systems. Thermochimica Acta, 372 (1-2), 153–163. https://doi.org/10.1016/s0040-6031(01)00451-8
- Zhao, Q., Mei, X., Gao, L., Zhang, J., Wang, Z., Sun, L. et al. (2021). Fundamental Research on Fluorine-Free Ladle Furnace Slag for Axle Steel of Electric Multiple Unit Vehicles. Metals, 11 (12), 1973. https://doi.org/10.3390/met11121973
- Proidak, Yu. S., Gorobets, A. P., Zhadanos, O. V., Kamkina, L. V., Yaroshenko, Ya. O. (2025). Physical and chemical audits and comparative analyses of scrap remelting technology indicators for high-alloyed steel with special purposes using the duplex-slag process and the resource-saving mono-slag process. Theory and Practice of Metallurgy, 1, 67–72. https://doi.org/10.15802/tpm.1.2025.09
- Jancíková, Z., Švec, P. (2008). Prediction of chemical composition of refining slag with exploitation of artificial neural networks. Cybernetic letters: informatics, cybernetics and robotics, 2. Available at: http://www.cybletter.cz/index.php?id=67
- Tretiakov, Yu. I., Martyniuk, V. I., Subotin, A. V. et al. (2007). Mineralni resursy Ukrainy ta svitu. Kyiv, 560.
- Claquesin, J., Gibilaro, M., Massot, L., Lemoine, O., Bourges, G., Chamelot, P. (2021). Thermodynamic Properties of CaCl2-CaF2-CaO System: Phase Diagram Investigation. Materials Sciences and Applications, 12 (04), 139–151. https://doi.org/10.4236/msa.2021.124009
- Allibert, M. (1005). Slag Atlas. Verlag Stahleisen, 616.
- Chuiko, N. M., Rutkovskyi, V. B. et al. (1978). Nova tekhnolohiya vyplavky sharykopidshypnykovoi stali ShKh15 pid bilym shlakom. Visnyk vuziv. Chorna metalurhiya, 1, 38–43.
- Cho, M. K., Cheng, J., Park, J. H., Min, D. J. (2010). Hot Metal Desulfurization by CaO–SiO2–CaF2–Na2O Slag Saturated with MgO. ISIJ International, 50 (2), 215–221. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.215
- Berezhnyi, A. S. (1970). Bahatokomponentni systemy oksydiv. Kyiv, 544.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Yurii Proidak, Anton Gorobets, Oleksandr Zhadanos, Mariia Rybalchenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
