Анотація

Отримання якісних марок сталі, в умовах підвищення дефіциту мінеральних та енергетичних ресурсів, ставить перед металургією найважливіше завдання, зокрема вдосконалення існуючих та розробка нових технологій виробництва легуючих матеріалів з використанням некондиційних руд та відходів. Одним з перспективних технологічних напрямків є технологія твердофазного відновлення (ТВ), яка забезпечує отримання з комплексної шихти губчастих лігатур при температурах, нижчих від температури плавлення шихти, що сприяє зниженню енергетичних витрат, а також забезпечує зменшення вмісту в металі шкідливих елементів, зокрема сірки, та за певних умов фосфору. Технологічні особливості ТВ вигідно відрізняють цей процес від традиційного феросплавного виробництва. Використаний в даній роботі підхід до термодинамічного дослідження системи Cr-O-C відображає провідний напрямок механізму твердофазного відновлення оксиду хрому вуглецем. При цьому процес розвивається головним чином через парогазову фазу з визначальною роллю газової фази (СО-СО 2 ), що здійснює зв'язок між твердими реагентами. Встановлено, що подальше зневуглецювання в продуктах твердофазного спільного відновлення хрому та заліза можливо шляхом додаткової термохімічної обробки продукту відновлення. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено зменшення вуглецю шляхом обробки губчастої лігатури газовою сумішшю Н 2 – Н 2 О або Ar – H 2 O при температурі 1273 – 1373 К і концентрації Н 2 О на рівні 1 - 2%, протягом 25 - 40 хв.

Ключові слова

твердофазне відновлення, вуглецевотермічне відновлення, карбідоутворення, оксид хрому, карбід хрому, фізико-хімічні властивості, енергія Гіббса. Посилання

Список літератури

1. 1.      Simonov, V. K., Zolotareva, V. V., & Vlasenko, V. N. (1998). O mehanizme tverdofaznogo vosstanovleniya Cr 2 O 3 uglerodom. Theory and Practice of Metallurgy , (2), 17-20
2. 2.      Grishin, O. M. (2022). Fiziko-himichni osnovi otrimannya Fe-Cr gubchatih ligatur . Zhurfond
3. 3.      Popov, A. A., Ostrik, P. N., & Gasik, M. M. (1986). Termodinamika vosstanovleniya i karbidoobrazovaniya v sisteme Cr-O-C. Iz.VUZov, Chernaya metallurgiya , (10), 1-3
4. 4.      Ostrik, P. N., Gasik, M. M., & Pirog, V. D.(1992). Metallurgiya gubchatyh i poroshkovyh ligatur . Tehnika
5. 5.      Turkdogan, E. T. (1985). Fizicheskaya himiya vysokotemperaturnyh processov . Metallurgiya
6. 6.      Morris, A. E., Geiger, G., & Fine, H. A. (2010). Handbook on Material and Energy Balance Calculations in Metallurgical Processes . Hardcover: Wiley Wiley
7. 7.      Popov, A. A., Ostrik, P. N., & Gasik, M. M. T. (1987). ermodinamika vosstanovleniya i karbidoobrazovaniya v sisteme Fe-Cr-O-C. Izvestiya vuzov , Chernaya metallurgiya, (4), 1-4
8. 8. Razrabotka tehnologicheskih osnov energosberegayushego processa polucheniya hromistyh ligatur v tv. sostoyanii s ispolzovaniem tehnogennyh othodov prom. predpriyatij Ukrainy . Otchet po NIR. Dnepropetrovsk, GMetAU. 1996. 34s.
9. 9.      Bratberg J., & Frisk K. (2004). An experimental and theoretical analysis of the phase equilibria in the Fe-Cr-V-C system. Met. and Mat. Trans . 35A(12), 3649-3663
10. 10.    Andersson, J.-O. (1988). A Thermodynamic Evaluation of the Fe-Cr-C System. Metallurg. Trans. A ., 19A(3), 627-636
11. 11.    Pahlman, J. C. (1985). Direct Method to Prepare Low Carbon Ferrochrome. Physical Chemistry of Extraction Metallurgy: Proc. Conference , New York, USA, 24-28 Feb. 1985, Metal
12. Abstract, 06-42-0071
13. 12.    Vlasyuk, R. Z., Dejmovich, V. B., Mamonova, I. A. et al. (1981). Rastvorenie karbida Cr 3 C 2 v zheleznoj matrice. Poroshkovaya metallurgiya , (10), 26-30
14. 13.    Kolnesa, M., Pirsoa, J., Kübarseppa, J., Viljusb, M., & Traksmaab, R. Structure formation and characteristics of chromium carbide–iron–titanium cermets. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences . 2016 Vol. 65. №2. Р. 138-143. https://doi.org/10.3176/proc.2016.2.09
15. 14.    Gasik, M. I., Lyakishev, N. P., & Emlin, B. I. (1988). Teoriya i tehnologiya proizvodstva ferrosplavov . Metallurgiya
16. 15.    Tapasa, K., Barashev, A. V., & Bacon, D. J. (2007). Computer simulation of the interaction of carbon atoms with self-interstitial clusters in a-iron. Journal of Nuclear Material , 361(1), 52-61. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.10.022
17. 16.    Gasik, M., Dashevskii, V., & Bizhanov, A. (2020). Ferroalloys: Topics in Mining . Springer Cham
18. 17.    Grishin, A. M., Simonov, V. K., & Vlasenko, V. N. (2011). Issledovanie kinetiki i mehanizma tverdofaznogo vosstanovleniya Cr 2 O 3 s primeneniem intensificiruyushih vozdejstvij. Theory and Practice of Metallurgy , (3-4), 114-118
19. 18.    Simonov, V. K., Grishin, A. M. (2013). Thermodynamic Analysis and the Mechanism of the Solid-Phase Reduction of Cr 2 O 3 with Carbon. Russian metallurgy (Metally). Theory of metallurgical Processes , (6), 425-434
20. 19.    Grishin, A. M., Simonov, V. K., & Sheglova, I. S. (2014). O nesootvetstvii kineticheskih zakonomernostej termodinamicheskim predposylkam reakcij gazifikacii ugleroda N 2 O i SO 2 . Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya , (7), 64-67.
21. 20. Ohotskij, V. B., Kostolov, O. L., Simonov, et al. (1997). Teoriya metalurgijnih procesiv . IZMN
22. Рукопис надійшов до редакції / Received 25.02.2026 Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026 Опубліковано / Published 30.05.2026