Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спе-ціальністю 05.16.02 – Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів. Національна металургійна академія України, спеціалізована вчена рада Д.08.084.03 при Національній металургійній академії України, м. Дніпро, 2020.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі в області те-орії і технології рафінування високовуглецевого феромарганцю для отримання середньовуглецевого феромарганцю в конвертерах з донним дуттям. Проведено оцінку сучасного стану та проблем отримання низьковуглецевих марганцевих феросплавів. На підставі аналізу фізико-хімічних особливостей відомих способів і механізму дефосфорації марганцевих сплавів і умов досягнення необхідних сту-пенів переводу фосфору в шлакову фазу обґрунтована теоретично і експеримен-тально підтверджена доцільність проведення процесу дефосфорації сплаву в одну стадію з використанням суміші, яка включає залізну окалину, вапно, боксит та ортосилікат натрію, що дозволило підвищити коефіцієнт наскрізного вилучення марганцю з вихідної сировини. Виключення зі складу матеріалів для дефосфора-ції фтористих з'єднань підвищило екологічну чистоту процесу рафінування.
Проведено термодинамічний аналіз рівноваги фаз в системі метал-шлак-газ стосовно складної гетерогенної системі Mn-Si-Fe-Ca-P-C-O та встановлено вплив параметрів на рівноважний розподіл елементів між фазами в процесі взаємодії марганцевих шихт з вуглецем та кремнієм. Наявність в розплаві кремнію та його висока спорідненість до кисню приводить до переважного окислення кремнію та блокування окислення марганцю. Ступінь відновлення марганцю залежить від вмісту відновника - кремнію в сплаві. Зменшення відновлення марганцю відзна-чено при вмісті кремнію понад 50%, що можливо пов'язано зі зростанням в’язкості утвореного кислого шлаку, що зменшує швидкість масообмінних про-цесів на межі розподілу шлак-метал. Оптимальний вміст кремнію в сплаві для відновлення марганцю становить 20-22,5%, що відповідає товарному силікомар-ганцю.
Розвинуті уявлення про закономірності масообмінних та теплових процесів при силікотермічному відновленні оксидів марганцю з шлакового розплаву в конвертері з донним дуттям. Для збалансованого теплового режиму обробки, за-безпечення стійкості футеровки конвертера та інтенсифікації масообміну між шлаком та металом застосовано періодичність подачі кисню та аргону, що забез-печує підвищення корисного вилучення марганцю.
Розроблено інноваційну технологію одержання середньо вуглецевого фе-ромарганцю дуплекс-процесом «дугова електропіч - газокисневий конвертер з донної подачею енергоносіїв», що забезпечує підвищення корисного вилучення марганцю з вихідних матеріалів від 83% до 86%. В умовах заводу компанії “Shanxi Yida Special Steel Group Co.Ltd” м. Тайюнань, КНР на промислових пла-вках в 15т конверторі з продувкою киснем і аргоном при рафінуванні марганце-вих сплавів для одержання заданого по хімічному складу середньо вуглецевого феромарганцю і металевого марганцю, отримані дослідні партії рафінованих сплавів марганцю, склади яких відповідають стандартним значенням.
Вміст марганцю в дослідному сплаві складає 85…86%, що відповідає вміс-ту марганцю в середньо вуглецевому феромарганці і досягає до 95% в металево-му марганці без погіршення металургійних властивостей; збільшилось загальне використання марганцю в конвертерному переделі і зменшились втрати марган-цю зі шлаком; досягнута висока продуктивність конвертерного обладнання при технологічній простоті реалізації розробленої технології.
Ключові слова: високовуглецевий сплав, рафінування, вуглець, фосфор, конвертер, донна продувка, кисень, аргон.
