Russian MetallurgyRussian MetallurgyМеталлы0869-57333034-5391The Russian Academy of Sciences69762510.31857/S0869573325055260ArticlesСтатьиResearch ArticleEFFECT OF LOW MANGANESE AND PHOSPHORUS CONTENTS ON THE BULK AND SURFACE PROPERTIES OF IRON MELTSВЛИЯНИЕ НИЗКИХ СОДЕРЖАНИЙ МАРГАНЦА И ФОСФОРА НА ОБЪЕМНЫЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА РАСПЛАВОВ ЖЕЛЕЗАFilippovK. SФилипповК. Сksfilip045@gmail.comAnuchkinS. NАнучкинС. НAnuchkinSN@yandex.ruAleksandrovA. AАлександровА. Аemail@example.comA.A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of SciencesФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН150920255NO5 (2025)№5 (2025)526004122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://snv63.ru/0869-5733/article/view/697625

There are virtually no published data on the combined effect of the impurities accompanying the dephosphorization process on the structural and physicochemical properties of iron melts. The state of the iron melt was considered as a function of composition and the corresponding values of density and surface tension based on the conditions of metal refining from phosphorus in the presence of manganese. The effect of these elements on the structural and physicochemical properties of melt was estimated according to the density and surface tension in the form of temperature and concentration dependence. In the manganese- and phosphorus-containing melts, compression effects and negative deviations from Raoult's law were observed. A decrease in the surface tension in the iron melts containing phosphorus and manganese was found. The addition of manganese to the iron melt had the opposite effect with respect to decreasing the surface tension and formation of the higher density.

В литературе практически отсутствуют данные о совместном влиянии примесей, сопутетвующих процессу дефосфорации, на структурные и физико-химические свойства расплавов железа. Состояния расплава железа в зависимости от состава и соответствующих значений плотности и поверхностного натяжения рассмотрены исходя из условий рафинирования металла от фосфора в присутствии марганца. Влияние этих элементов на структурные и физико-химические свойства расплава оценивали по параметрам плотности и поверхностного натяжения в температурных и концентрационных зависимостях. В расплавах железа с марганцем и фосфором наблюдали компрессионный эффект и отрицательные отклонения от закона Рауля. Обнаружен эффект снижения поверхностного натяжения в расплавах железа, содержащих примеси фосфора и марганца. Добавление марганца в расплав железа имело обратный эффект относительно снижения значений поверхностного натяжения и формирования повышенных значений плотности.

Fe-Mn-P meltdensitycompressionsurface tensionpropertiesрасплав Fe-Mn-Pплотностькомпрессияповерхностное натяжениесвойстваThe work was carried out according to the state assignment № 075-00319-25-00.Работа выполнялась по государственному заданию № 075-00319-25-00.Бигеев, А.М. Математическое описание кинетики окисления примесей чугуна при продувке его кислородом / А.М. Бигеев // Физ.-хим. основы металлург. процессов : научные сообщения X всесоюз. конф. – М. : Черметинформация, 1991. Ч.II. 220 с. –Драгомир, И. Исследование свойств расплавов железо-фосфор. Вязкость и электросопротивление / И. Драгомир, А.Ф. Вишкарёв, В.И. Явойский // Изв. вузов. Чер. металлургия. 1964. №7. С.48–52. –Шахпазов, Е.Х. Физико-химические принципы восстановительного рафинирования высоколегированных сталей и ферросплавов от фосфора, сурьмы и других вредных примесей / Е.Х. Шахпазов, А.И. Зайцев, Б.М. Могутнов // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2010. №2. С.5–15. –Лякишев, Н.П. Некоторые фундаментальные проблемы металлургических процессов / Н.П. Лякишев // Сталь. 1991. №11. С.1–7. –Карасёв, В.П. Проведение дефосфорации при индукционной плавке стали / В.П. Карасёв, П.В. Ковалёв, С.В. Рябошук // Электрометаллургия. 2020. №6. С.2–7. –Лякишев, Н.П. Современное состояние технологии внепечного рафинирования стали / Н.П. Лякишев, А.Г. Шалимов. – М. : ЭЛИЗ, 2001. 50 с. –Филиппов, С.И. Теория металлургических процессов / С.И. Филиппов. – М. : Металлургия. 1967. 279 с. –Несмеянов, А.Н. Давление пара химических элементов / А.Н. Несмеянов. – М. : Изд-во АН СССР, 1961, 395 с. –Бояршинов, В.А. Рафинирующие переплавы стали и сплавов в вакууме / В.А. Бояршинов, А.Г. Шалимов, А.И. Щербаков, И. Петрман, И. Неедлы – М. : Металлургия, 1979, 304 с. –Филиппов, К.С. Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов никеля, содержащих примесь олова / К.С. Филиппов, С.Н. Анучкин, А.А. Александров // Металлы. 2023. №6. С.71–80. –Филиппов, К.С. Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов никеля, содержащих примесь сурьмы / К.С. Филиппов // Металлы. 2018. №4. С.86–95. –Филиппов, Е.С. Плотность твердых и жидких сплавов железа и фосфора / Е.С. Филиппов, Н.П. Левенец, А.М. Самарин // Физико-химические основы производства стали. – М. : Наука, 1968. С.13–17. –Баум, Б.А. Вязкость железомарганцевых расплавов / Б.А. Баум, Ю.Н. Акшенцев, П.В. Гельд // Изв. вузов. Чер. металлургия. 1968. №9. С.27–30. –Арсентьев, П.П. Вязкость и электропроводность железоуглеродистых расплавов с добавками марганца и кремния / П.П. Арсентьев, Б.Г. Виноградов, С.И. Филиппов // Изв. вузов. Чер. металлургия. 1963. №3. С.11–19. –Гольдштейн, Я.Е. Модифицирование и микролегирование чугуна и стали / Я.Е. Гольдштейн, В.Г. Мизин. – М. : Металлургия. 1986. 272 с.Вишкарёв, А.Ф. Поверхностная активность фосфора в жидком железе и железистых шлаках / А.Ф. Вишкарёв, И. Драгомир, У. Дин-Фень, В.И. Явойский // Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фаз. – Нальчик : Кабардино-балкарское изд-во. 1965. С.327–332. –Волков, С.Е. Поверхностное натяжение расплавов железо-фосфор-кислород / С.Е. Волков, Н.П. Левенец, А.М. Самарин // Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фаз. – Нальчик : Кабардино-балкарское изд-во. 1965. С.411–415. –Найдич, Ю.В. Метод «большой капли» для определения поверхностного натяжения и плотности расплавленных металлов при высоких температурах / Ю.В. Найдич, В.И. Еременко // ФММ. 1961. Т.11. №6. С.883–888. –Филиппов, К.С. Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов железа, содержащих примесь фосфора / К.С. Филиппов, С.Н. Анучкин, А.А. Александров // Металлы. 2025. №1. С.30–40. –Ниженко, В.И. Поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов : справочник / В.И. Ниженко, Л.И. Флока. – М. : Металлургия, 1981. 208 с. –