Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 880
Термодинамическое моделирование получения ферроникеля из окисленных никелевых руд Казахстана
Статья научная
Приведены термодинамические исследования системы «никельсодержащая руда - углерод» с целью получения ферроникеля из оксидных руд Казахстана, в частности руд месторождения «Бугетколь». Теоретические исследования системы методом термодинамического моделирования осуществляли в интервале температур 1000-1700 К и давлении Р = 0,1 МПа. Для количественного термодинамического моделирования процессов извлечения металлов, в частности железа, никеля и кобальта был использован программный комплекс «Астра-4», основанный на принципе максимума энтропии. Проведенные исследования представлены степенью перехода никеля в Nik 100 % в температурном интервале 1000-1300 К и степенью перехода кобальта в Соk 100 % в температурном интервале 1000-1300 К.
Бесплатно
Статья научная
Прогнозные ресурсы Суроямского месторождения по категории Р1 превышают 2,2 млрд т титаномагнетитовых руд. Это аналог Качканарского месторождения в Свердловской области. Основным элементом является железо, содержание которого составляет 16,5 %, попутно можно извлекать титан, ванадий и фосфор. Переработку концентратов планируется производить по технологии ITmk3. В данной работе с помощью программного комплекса Terra проведен термодинамический анализ, позволяющий оценить влияние температуры на параметры процессов, протекающих в системе «металл - шлак - газ». Проведена оценка влияния температуры на состав металла. Установлено, что при температуре 500…800 °С металлическая фаза состоит из железа, марганца, серы и углерода. При увеличении температуры (выше 800 °С) из шихты в металл восстанавливаются ванадий, фосфор, титан и кремний. Содержание ванадия достигает максимума при температуре 1100 °С, фосфора - 1250 °С, а содержание титана и кремния растет с повышением температуры. Показано влияние температуры на состав шлаковой фазы. Установлено, что в интервале температуры 500…1100 °С содержание FeO уменьшается с 65 до 0 %. Это приводит к увеличению относительной доли других оксидов (SiO2, Al2O3, CaO, MgO и др.). Доля P2O5 достигает максимума при температуре 1000 °С, TiO2 - 1250 °С, SiO2 - 1350 °С. Определены коэффициенты извлечения элементов из шихты в металл. Установлено, что с повышением температуры коэффициент извлечения железа, марганца, ванадия, фосфора, титана и кремния увеличиваются, а серы - уменьшается. В интервале температуры 1350…1400 °С коэффициент извлечения железа, марганца, ванадия, фосфора 1, титана 0,4…0,6, кремния 0,02…0,07 и серы 0,75…0,79.
Бесплатно
Статья научная
Разработана методика расчета диаграмм раскисления и модифицирования стали кальцием, магнием, алюминием и бором. Установлены координаты поверхностей ликвидус оксидных систем B2O3-Al2O3-MgO, B2O3-Al2O3-CaO, B2O3-MgO-CaO при 1600 °С. Определены энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов для изученных оксидных систем. Рассчитаны координаты поверхностей растворимости для систем Fe-Mg-Al-B-O, Fe-Ca-Al-B-O, Fe-Mg-Ca-Al-B-O. Изучено влияние общего давления на растворимость магния и кальция в жидком железе. Активности компонентов металлического расплава рассчитаны с применением параметров взаимодействия первого порядка (теория Вагнера). Активности компонентов твердых растворов (оксидов и шпинелей) приравнивали их мольным долям. Показано, что при глубоком рафинировании металла от кислорода лишь незначительная часть бора будет окисляться и эти оксиды войдут в состав оксидных расплавов. Основными неметаллическими оксидными включениями будут магнезиальная шпинель, биалюминат кальция и жидкие оксидные образования. Так называемый свободный бор может быть растворен в жидком металле в количествах, отвечающих равновесию с оксидными фазами.
Бесплатно
Термодинамическое моделирование системы железо - хром - никель - азот
Статья научная
С использованием подрешеточной модели проведен термодинамический анализ четырехкомпонентной системы железо - хром - никель - азот. Результаты расчета представлены в виде изотермических сечений и фазовых диаграмм. Рассчитаны и построены политермические разрезы с постоянным значением концентрации хрома и никеля в сплавах.
Бесплатно
Термодинамическое моделирование фазовой диаграммы системы Cu2O-BaO-Fe2O3
Статья научная
Выполнено термодинамическое моделирование диаграмм состояния двойных систем Cu2O-BaO, Cu2O-Fe2O3, BaO-Fe2O3, а также тройной системы Cu2O-BaO-Fe2O3. В ходе работы определены термодинамические модели и их параметры, необходимые для термодинамического описания активностей компонентов оксидного расплава в данных системах. Для расчета использовались приближения теории совершенных ионных растворов (для системы Cu2O-Fe2O3) и теории субрегулярных ионных растворов (для систем Cu2O-BaO, BaO-Fe2O3, Cu2O-BaO-Fe2O3). По результатам проведенного моделирования определены координаты точек нонвариантных превращений на фазовых диаграммах исследуемых двойных и тройной систем. Полученные результаты по термодинамическому моделированию координат линий ликвидуса фазовых диаграмм двойных систем Cu2O-BaO, Cu2O-Fe2O3, BaO-Fe2O3 были сопоставлены с разрозненными малочисленными литературными данными для исследуемых систем. В ходе работы впервые были определены области существования ферритов бария в тройной оксидной системе Cu2O-BaO-Fe2O3, а также построены изотермы на полной проекции поверхности ликвидуса диаграммы состояния системы Cu2O-BaO-Fe2O3. Используемая в работе методика моделирования позволила оценить энтальпии, температуры и энтропии плавления соединений оксида бария BaO с оксидом меди (I) (BaCu2O2); с оксидом железа (III) (Ba3Fe2O6, Ba2Fe2O5, BaFe2O4, BaFe12O19). Результаты моделирования, полученные в ходе выполнения настоящей работы, могут быть использованы для разработки технологических условий синтеза из оксидного расплава монокристаллов гексаферрита бария, в кристаллической решетке которого часть катионов железа замещена ионами меди.
Бесплатно
Статья научная
Проведено термодинамическое моделирование координат линий ликвидуса диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr2O3, MgO-Cr2O3 и координат поверхности ликвидуса диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-MgO-Cr2O3. В ходе работы определены энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов, используемой при проведении расчета. По результатам проведенного моделирования определены координаты точек нонвариантных превращений на фазовых диаграммах исследуемых систем. Полученные результаты по термодинамическому моделированию координат линий ликвидуса фазовых диаграмм двойных оксидных систем FeO-MgO, FeO-Cr2O3, MgO-Cr2O3 были сопоставлены с разрозненными малочисленными литературными данными для исследуемых систем. По результатам расчета определены энтальпии и энтропии образования соединений FeCr2O4 и MgCr2O4 из компонентов оксидного расплава систем FeO-Cr2O3 и MgO-Cr2O3 соответственно. Согласно результатам моделирования энтальпия образования феррохромита из компонентов оксидного расплава составляет 157 376 Дж/моль, а энтропия равняется 44,71 Дж/(моль∙К). Энтальпия и энтропия образования магнезиохромита из компонентов оксидного расплава оказались равными 389 100 Дж/моль и 123,19 Дж/(моль•К) соответственно. Впервые получены результаты по расчету координат полной проекции поверхности ликвидуса системы FeO-MgO-Cr2O3. Диаграмма состояния системы FeO-MgO-Cr2O3 характеризуется обширными областями равновесия оксидного расплава с твердыми растворами оксидов и с твердыми растворами шпинелей. Результаты, полученные в ходе выполнения настоящей работы, представляют интерес для анализа взаимодействия металлического и шлакового расплавов с футеровкой печи при производстве стали.
Бесплатно
Термодинамическое моделирование фазовых равновесий в оксидной системе FeO-SrO-SiO2
Статья научная
Оксидные системы, включающие оксид стронция в качестве одного из основных компонентов, находят все большее применение в различных отраслях промышленности. Влияние добавок SrO на свойства шлаков и флюсов, на свойства стекол и даже керамики с магнитными свойствами активно изучается в настоящее время. Однако сведений по диаграммам состояния оксидных стронцийсодержащих систем в литературе весьма ограниченное количество, особенно для тройных и многокомпонентных систем. В данном исследовании было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий и дальнейшее построение диаграмм состояния двойных оксидных систем FeO-SrO, FeO-SiO2, SrO-SiO2, а также расчет координат проекции поверхности ликвидус диаграммы состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2. Моделирование выполнялось с использованием приближения теории субрегулярных ионных растворов. В ходе работы были определены энергетические параметры используемой теории для каждой из исследуемых систем. Полученные расчетные данные о положении линий ликвидуса в двойных оксидных системах сопоставимы с имеющимися в литературе, что подтверждает адекватность проведенного моделирования. Сведения о диаграмме состояния тройной оксидной системы FeO-SrO-SiO2 в литературе не представлены и получены впервые. В ходе настоящей работы также были оценены данные о температурах, энтальпиях и энтропиях образования силикатов Fe2SiO4, Sr3SiO5, Sr2SiO4, SrSiO3 из компонентов оксидного расплава систем FeO-SiO2 и SrO-SiO2 соответственно. Так, для Fe2SiO4 энтальпия образования соединения из компонентов оксидного расплава составила величину 63 600 Дж/моль; для силиката Sr3SiO5 - 181 675 Дж/моль; для соединения Sr2SiO4 - 169 576 Дж/моль; для SrSiO3 - 155 697 Дж/моль.
Бесплатно
Термодинамическое моделирование фазовых равновесий в оксидных системах, содержащих B 2o 3
Статья научная
Микролегирование стали бором позволяет при надлежащей технологии выплавки получить путем термообработки высокие механические свойства стали при значительной экономии легирующих компонентов. При этом получения высокой прокаливаемости стали и измельчения первичного литого зерна удается достигнуть при наличии в металлической матрице в виде твердого раствора 0,002-0,008 мас. % бора, не связанного в химические оксидные, сульфидные и нитридные соединения. Бор после введения в сталь необходимо предохранять от взаимодействия с кислородом, серой и азотом. Для понимания сложных процессов, происходящих при введении бора в сталь, нужно последовательно изучить взаимодействие бора с кислородом, серой, азотом в присутствии в металле алюминия, титана, кальция, магния, кремния. В настоящей работе проведена подготовка к моделированию термодинамического взаимодействия компонентов (Al, Si, Ca, Mg, Mn) с кислородом в жидкой стали. С использованием основных положений теории субрегулярных ионных растворов удалось провести моделирование диаграмм состояний оксидных бинарных систем FeO-B 2O 3, B 2O 3-CaO, B 2O 3-MgO, B 2O 3-Al 2O 3, B 2O 3-MnO и B 2O 3-SiO 2 для температур выше 1000 °С, установить вид тройных оксидных систем FeO-B 2O 3-MgO, FeO-B 2O 3-Al 2O 3, FeO-B 2O 3-MnO и FeO-B 2O 3-SiO 2, не приведенных в справочной и оригинальной литературе, и для FeO-B 2O 3-CaO (в литературе приводится только изотермическое сечение при 1600 °С). Показана возможность построения поверхностей растворимости компонентов в борсодержащем металле, раскисленном алюминием. Из вида построенной диаграммы следует, что алюминий является эффективным элементом для защиты бора от окисления после введения бора в сталь. Аналогичная информация может быть получена для описания защитных действий других элементов.
Бесплатно
Термодинамическое моделирование фазовых равновесий в системе SrO-Al2O3
Статья научная
Проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий с последующим построением диаграммы состояния системы SrO-Al2O3. Для расчета активностей оксидного расплава в ходе настоящей работы использовали приближение теории субрегулярных ионных растворов, при этом наиболее оптимальными оказались значения энергетических параметров Q1112 = -104 349; Q1122 = -217 689; Q1222 = -104 436 Дж/моль. Полученные результаты по положению линии ликвидус в исследуемой системе имеют хорошее соответствие с экспериментальными литературными данными. В ходе расчета оценены значения констант равновесия реакций образования алюминатов стронция из компонентов оксидного расплава.
Бесплатно
Статья научная
На основании литературных данных и теории субрегулярных растворов уточнены диаграммы состояний ряда оксидных систем, в состав которых La 2O 3 входит в качестве независимого компонента. Рассмотрены оксидные двойные и тройные диаграммы, сопряженные с областью существования металлических расплавов: FeO-La 2O 3, Al 2O 3-La 2O 3, CaO-La 2O 3, MgO-La 2O 3, Cr 2O 3-La 2O 3, FeO-Cr 2O 3-La 2O 3, FeO-Al 2O 3-La 2O 3, FeO-CaO-La 2O 3, FeO-MgO-La 2O 3. Установлены энергетические параметры теории субрегулярных растворов применительно к оксидным расплавам вышеприведенных систем, установлены теплоты и энтропии плавления для алюминатов и хромита лантана, рассчитаны константы равновесия для процессов образования соединений из компонентов оксидного расплава. Определены координаты линий и поверхности ликвидус для диаграмм состояний FeO-La 2O 3, FeO-Cr 2O 3-La 2O 3, FeO-Al 2O 3-La 2O 3, FeO-CaO-La 2O 3, FeO-MgO-La 2O 3. Для этих диаграмм сведения получены впервые.На основании полученных данных построена поверхность растворимости (ПРКМ) лантана в жидком кислородсодержащем железе. Из вида ПРКМ следует, что раскислительная способность лантана несколько выше, нежели алюминия. Полученные термодинамические данные могут быть использованы для получения сведений о строении ПРКМ для условий комплексного раскисления стали высокоактивными элементами в сочетании с лантаном.
Бесплатно
Статья научная
Изучены оксидные системы, содержащие в качестве независимого компонента Y 2O 3. Установлены квазибинарные и тройные оксидные системы, сопряженные с областью существования жидких расплавов стали, содержащей иттрий и раскисленной высокоактивными элементами - кальцием, магнием, алюминием. Сведений о диаграмме состояний FeO-Y 2O 3, определяющей состав оксидных равновесных фаз с жидким железом, в научной литературе не имеется. По аналогии с диаграммой с La 2O 3 оксидная система FeO-Y 2O 3 может быть описана в приближении теории совершенных ионных расплавов. Используя данные о температурах и теплотах плавления FeO и Y 2O 3, установлена температура эвтектического превращения, состав двойной эвтектики и координаты линий ликвидус. Для двойных диаграмм состояний Y 2O 3-MgO, Y 2O 3-СaO, Y 2O 3-Al 2O 3 определены термодинамические параметры образования алюминатов иттрия (2Y 2O 3•Al 2O 3, Y 2O 3•Al 2O 3, 3Y 2O 3•5Al 2O 3) и соединений Y 2O 3 с оксидом кальция (CaO•2Y 2O 3, CaO•Y 2O 3, 3CaO•Y 2O 3). На основании данных о свойствах кристаллических составляющих рассмотренных двойных и тройных систем и сведений об энергетических параметрах теории субрегулярных растворов построены тройные диаграммы состояний систем FeO-Y 2O 3-CaO, FeO-Y 2O 3-MgO, FeO-Y 2O 3-Al 2O 3. Информация о координатах поверхности ликвидус для этих систем получена впервые. На основании выполненных расчетов построена поверхность растворимости кислорода и иттрия в жидком железе.
Бесплатно
Статья научная
Изучены двойные и тройные оксидные системы, содержащие в качестве независимых компонентов оксиды церия (III и IV). Установлен вид двойных и тройных диаграмм состояния, сопряженных с областью существования жидкой металлической фазы на основе железа. При расчете координат линий ликвидус для двойных диаграмм состояний систем Ce 2O 3-MgO, CeO 2-MgO, Ce 2O 3-СaO, CeO 2-СaO, Ce 2O 3-SiO 2, CeO 2-SiO 2, Ce 2O 3-Al 2O 3, CeO 2-Al 2O 3 подобраны энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов. Установлены термодинамические зависимости констант равновесия реакций образования алюминатов (Ce 2O 3•Al 2O 3, Ce 2O 3•11Al 2O 3) и силикатов (Ce 2O 3•SiO 2, 7Ce 2O 3•9SiO 2, Ce 2O 3•2SiO 2) церия из компонентов ионных расплавов. На основании термодинамических данных об образовании сложных оксидных соединений, теплот плавления оксидов, составляющих изучаемые системы, значений энергетических параметров теории субрегулярных растворов впервые построены диаграммы состояний тройных оксидных систем FeO-CeO 2-SiO 2, FeO-Ce 2O 3-SiO 2, CeO 2-Ce 2O 3-SiO 2. При расчете координат линий ликвидус для тройных систем FeO-Ce 2O 3-CeO 2, FeO-Ce 2O 3-CaO, FeO-CeO 2-CaO, CeO 2-Ce2O 3-CaO, FeO-Ce 2O 3-MgO, FeO-CeO 2-MgO, CeO 2-Ce 2O 3-MgO использовалась теория совершенных ионных растворов. Уточнены и пересчитаны диаграммы состояний систем FeO-Ce 2O 3, Ce 2O 3-CeO 2, FeO-Ce 2O 3-CeO 2, FeO-Ce 2O 3-Al 2O 3.
Бесплатно
Термодинамическое описание процесса сорбции ванадия на углеродсодержащем сорбенте
Статья научная
Показана возможность сорбционного извлечения соединений ванадия из кислых сред на высокоразвитой поверхности активированного древесного угля, модифицированного катионными ПАВ. Установлено, что сорбируются преимущественно полиоксосоединения ванадия. Доказано, что сорбционному извлечению ванадия из водного раствора не мешают ионы меди, никеля, железа, кальция, магния, натрия и калия. Наилучшие показатели сорбции ванадия на модифицированном углеродсодержащем сорбенте достигаются в диапазоне рН от 2 до 4, то есть в кислой области. При данных значениях рН гидроксиды других металлов еще не начинают осаждаться, что позволяет получить чистый продукт. Уменьшение сорбции ванадия при увеличении рН среды связано с тем, что полианионы ванадия, которым соответствуют поликислоты состава: Н2V4O11, Н6V10O28, H4V6O17, распадаются на анионы, которым соответствуют кислоты состава: Н4V2O7, HVO3, H3VO4. Таким образом, на один сорбционный центр улавливается анион, содержащий меньшее количество атомов ванадия. Заполнение поверхности сорбента соединениями ванадия идет по типу сорбции Ленгмюра, что позволяет провести термодинамическое описание процесса и определить основные энергетические составляющие. Термодинамические исследования показали, что извлечение ванадия сводится к физической адсорбции полиоанионов на положительно заряженной поверхности древесного угля (степень извлечения составляет 84 %). Вывод о физической адсорбции сделан исходя из того, что ΔG реакции с увеличением температуры уменьшается, а тепловой эффект реакции не превышает 13 кДж/моль. Дополнительно продукты обжига насыщенного сорбента исследованы при помощи рентгенофазового анализа. На рентгенограмме обнаружены фазы оксида ванадия V2O5 и сложного оксида на основе оксида ванадия и оксида марганца состава MnO∙V2O5. Таким образом, конечный продукт обжига насыщенного сорбента - пентоксид ванадия с примесями марганца. Если проводить обжиг насыщенного сорбента совместно с восстановителем, то можно получить металлический ванадий. При этом степень чистоты конечных продуктов составляет порядка 99 %.
Бесплатно
Термодинамическое описание системы Cu2O-SiO2
Статья научная
Посредством термодинамических расчётов построены несколько вариантов фазовых диаграмм системы Cu2O-SiO2, которые могут быть использованы для анализа имеющихся литературных данных. Результаты расчёта сопоставлены с экспериментальными данными.
Бесплатно
Статья научная
Проведено термодинамическое моделирование и экспериментальное изучение фазовых равновесий в системе Cu-Al-Zr-O. Термодинамический анализ фазовых равновесий был выполнен с использованием методики построения поверхности растворимости компонентов в металле (ПРКМ). Анализ проводился для температур 1200 и 1300 °С. По результатам расчета были построены области фазовых равновесий жидкого металлического расплава и сопряженных оксидных фаз в зависимости от концентрации элементов, растворенных в металлическом расплаве. В присутствии циркония и алюминия в расплаве образование оксида меди и соединения CuAlO2 термодинамически маловероятно. Области этих фазовых равновесий смещены по концентрации алюминия 10-13 мас. % и менее, а по концентрации циркония 10-20 мас. % и менее. Также были просчитаны изокислородные сечения. Показано, что цирконий в медном расплаве является более сильным раскислителем, чем алюминий. Таким образом, для системы Cu-Al-Zr-O характерен механизм альтернативного раскисления. В первую очередь взаимодействовать с кислородом будет растворенный в металлическом расплаве цирконий. При снижении его концентрации в расплаве, связанном с образованием оксида циркония, при достаточном содержании растворенного в расплаве кислорода возможно образование и оксида алюминия. Экспериментальные исследования подтверждают результаты термодинамического моделирования. Анализ образовавшихся в металле оксидных включений был выполнен с использованием растрового электронного микроскопа и микрорентгеноспектрального анализа. Результаты исследования могут быть интересны для технологии производства меди и сплавов на ее основе.
Бесплатно
Термодинамическое описание фазовых равновесий в системе Cu2O-CeO2-Ce2O3-La2O3
Статья научная
С использованием теорий совершенных ионных растворов и субрегулярных ионных растворов проведено термодинамическое моделирование линий ликвидуса для двойных оксидных фазовых диаграмм и поверхностей ликвидуса для тройных оксидных фазовых диаграмм, составляющих систему Cu2O-CeO2-Ce2O3-La2O3. Линия солидуса, ограничивающая существование твердого раствора в системе CeO2-La2O3, рассчитывалась с использованием теории регулярных ионных растворов. В ходе работы определены параметры применяемых моделей и температурные зависимости констант равновесия реакций перехода веществ из твердого состояния в жидкое, используемые для расчета фазовых диаграмм исследуемых систем. Большинство систем (Cu2O-CeO2, Cu2O-Ce2O3, Cu2O-La2O3, CeO2-Ce2O3, Ce2O3-La2O3, Cu2O-CeO2-Ce2O3, Cu2O-Ce2O3-La2O3) представляют собой диаграммы эвтектического типа с одной точкой эвтектики. Для вышеперечисленных систем, включающих Cu2O как компонент, характерны достаточно низкие температуры эвтектического равновесия. Система CeO2-La2O3 характеризуется наличием твердого раствора и точкой на линии ликвидуса, имеющей нулевой интервал кристаллизации. Фазовые диаграммы Cu2O-CeO2-La2O3 и CeO2-La2O3-Ce2O3 характеризуются наличием обширной области равновесия оксидного расплава с твердым раствором |CeO2, La2O3|тв.р.
Бесплатно
Термомеханическaя обработка высокопрочных литейных алюминиевых сплавов
Статья научная
Работа посвящена повышению комплекса свойств литейного алюминиевого сплава путем деформационного упрочнения. В работе приведены результаты экспериментов по возможности использования пластической деформации высокопрочного литейного алюминиевого сплава с целью повышения комплекса механических характеристик. С этой целью изготовлены специальные образцы и оценена склонность сплава к пластической деформации на пластометре. Показано, что данный сплав возможно подвергать пластической деформации при комнатной и повышенной температурах до 30 % без появления трещин. Дополнительно оценивалась пластичность сплавов при температуре деформирования 20-545 °С по появлению первых трещин на образующих образцов. Установлено, что прочностные характеристики зависят от температуры и величины пластической деформации. Пластическая деформация образцов осуществлялась прокаткой при температурах 20, 170 и 545 °С со степенями 15 и 30 % со скоростью 1 с-1 с последующим старением при температуре 170 °С. Наибольший эффект упрочнения достигается при НТМО с деформацией 30 % в районе температур оптимального старения. ВТМО обеспечивает некоторое повышение прочностных характеристик сплава по сравнению с закаленным состоянием при одновременном увеличении пластичности. Установлено, что пластическая деформация оказывает интенцифицирующее влияние на процессы старения литейного алюминиевого сплава. Особенно интенсивно ускоряет распад твердого раствора при старении предварительная деформация, проводимая при дисперсионном твердении сплава.
Бесплатно
Термостатирование непрерывнолитого слитка в МНЛЗ для обеспечения прямой прокатки
Статья научная
Описывается математическое моделирование температурного поля непрерывнолитого слитка с зоной теплоизолирования в двумерном пространственном представлении для обеспечения прямой прокатки. В настоящее время режимы охлаждения и затвердевания непрерывнолитого слитка не обеспечивают равномерного распределения температур по его сечению, перепад между поверхностью и центром на выходе из машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) при различных скоростях вытягивания может составлять до 500 °С. Для сохранения теплоты расплава и обеспечения равномерного распределения температур по сечению слитка, в зоне воздушного охлаждения МНЛЗ предлагается использовать теплоизолирование вместо охлаждения на воздухе, что позволит уменьшить (или исключить) промежуточный нагрев слитка в нагревательных печах перед прокаткой. Описывается математическая модель охлаждения непрерывнолитого слитка с учетом выделения теплоты кристаллизации в двухфазной зоне и выравнивания температуры по его сечению. Численная реализация модели осуществлялась методом расщепления по координатам на языке программирования C++. Адекватность модели проверялась по сходимости расчетных и экспериментальных данных. Для оценки выравнивания температуры по его сечению в зоне теплоизолирования проводился численный эксперимент, в результате которого было получено температурное поле непрерывнолитого слитка по длине МНЛЗ при скоростях разливки 0,6-1,4 м/мин. Определена эффективность выравнивания температур по сечению слитка при применении зоны теплоизолирования в сравнении с охлаждением на воздухе. По результатам моделирования установлено, что теплосодержание слитка за счет использования теплоты жидкой фазы увеличивается на ~ 30 %, что позволяет применить прямую прокатку.
Бесплатно
