Металлургия чёрных, цветных и редких металлов. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Статья научная
Актуальность работы. Рассматриваются конструкции оборудования системы «промежуточный ковш - кристаллизатор» слябовой машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Выполнен анализ работы конструкций оборудования камер ковша с использованием переливных перегородок. Их наличие обеспечивает заданную ориентацию затопленных струй жидкой стали в процессе поступления металла из сталеразливочного ковша в промежуточный и последующего истечения жидкого металла в кристаллизатор. Совершенствование оборудования системы направлено на рациональное расположение затопленных струй стали в разливочной камере промежуточного ковша и уменьшение нагрузки, действующей на стопоры разливочных отверстий. Цель работы: совершенствование конструкций перегородок для четырехручьевого промежуточного ковша слябовой МНЛЗ для повышения качества разливаемого металла и обеспечения стабильности процесса разливки на основе анализа гидродинамики потоков стали. Новизна. Предложена перегородка и пороги разливочных камер, исключающих динамическое воздействие на стопор разливочного отверстия, а также конструкции защиты металлоприемника приемной камеры промежуточного ковша в виде законченного модуля, компактно расположенного в приемной камере. Результат работы. Разработаны основные положения конструирования в системе «промежуточный ковш - кристаллизатор» на основе результатов анализа основных зависимостей для гидродинамики потоков стали. Практическая значимость. Применение новой конструкции промежуточного ковша - перегородок и металлоприемника приемной камеры - способствует уменьшению скоростей потоков стали до допустимых значений, а также повышению качества получаемой непрерывнолитой заготовки.
Бесплатно
Взаимодействия расплавленного шлака с твердой фазой красного шлама
Статья научная
Актуальнейшей современной задачей цветной металлургии является замена экологически опасного складирования красного шлама (КШ), отхода производства глинозема из бокситов, его полной переработкой. Необходим поиск соответствующих промышленных технологий. Одной из них, как показала данная работа, является использование КШ при грануляции расплавленных шлаков. Граншлак устойчиво используется в больших количествах при производстве цементов, в дорожном строительстве, сельском хозяйстве и в других областях техники и технологий. Особенностью процесса получения граншлака является активное взаимодействие расплавленного металлургического шлака с охлаждающей жидкостью. Одновременно и мгновенно происходят затвердевание шлака и разрыв массы последнего в атмосфере острого пара на мелкие частицы из-за возникающих критических напряжений. Проблема состоит в том, что при грануляции шлаков, как правило, содержащих серу, в атмосферу выделяется большое количество вредных веществ: оксидов серы и в основном сероводорода. Его концентрация на рабочих площадках участков грануляции многократно превышает ПДК. Для борьбы с этим явлением в состав охлаждающей жидкости чаще всего вводят обладающие сорбционными свойствами тонкодисперсные известь или известняк, что связано с большими затратами. В данной работе изучались аналогичные свойства тонкодисперсного красного шлама. Проведены лабораторные и промышленные испытания. Обнаружено, что с его помощью концентрация сернистых газов на рабочих площадках грануляции может быть уменьшена на 2 порядка. Важно, что новый граншлак, названный в данном случае «шламошлаком», не уступает обычному по основным технологическим свойствам.
Бесплатно
Влияние модульных характеристик спека на извлечение глинозема при переработке нефелиновых руд
Статья научная
Переработка щелочных алюмосиликатов (как альтернатива бокситовым рудам) обеспечивает отечественным глиноземом российские алюминиевые заводы до 41 %. На Ачинском глиноземном заводе производят глинозем щелочным способом спекания нефелиновой шихты. Для получения хорошо растворимых в водных и щелочных растворах алюминатов натрия и калия, а также малорастворимого двухкальциевого силиката используется шихта, состоящая из нефелина и известняка, белого шлама (от обескремнивания алюминатного раствора) и оборотной воды (из расчета получения жидкотекучей пульпы). Дозировка сырьевых компонентов осуществляется для получения определенных молярных соотношений содержания CaO к SiO2 (известкового модуля), а также молярных соотношений содержания (Na,K)2O к Al2O3 (щелочного модуля). Шихта подается во вращающуюся печь (длиной 185 м и диаметром 5 м) и спекается при нагревании до температуры 1250-1300 °С. По опыту работы предприятия отмечаются периоды со снижением извлечения Al2O3 из-за повышения содержания соединений серы и железа в спеке. Для определения оптимального химического состава спека с учетом наличия данных примесных соединений в нем были проведены исследования по спеканию нефелиновых шихт c различными модульными характеристиками: Мизв = 1,90-1,93 ед., Мщел = 1,06-1,08 ед. (первый вариант); Мизв = 1,90-1,93 ед. и Мщел Fe,S (щелочной модуль с учетом наличия в спеке примесей железа и серы) = 0,87-0,91 ед. (второй вариант). В результате проведенных исследований было установлено, что для получения оптимального химического состава спека необходимо выдерживать щелочной модуль (с учетом наличия примесей железа и серы) равным 0,89 ед., а известковый модуль - равным 1,92 ед. При данных условиях можно достичь извлечения глинозема 84 % при нормальном технологическом режиме работы печей спекания.
Бесплатно
Влияние наводороживания расплава доменного чугуна на его коэффициент линейного расширения
Статья научная
Статья посвящена изучению влияния обработки расплава доменного чугуна водородом на его коэффициент линейного расширения. В настоящее время происходит смена взглядов на природу графитных включений в чугуне. В монографии В.К. Афанасьева «Прогрессивные способы повышения свойств доменного чугуна» отмечается влияние газов на формирование структуры и свойств чугуна. В работе особое внимание уделено влиянию газов (водорода, азота и кислорода) на изменение коэффициента линейного расширения. Рассмотрены два способа наводороживания - электролитическое наводороживание шихты, укладка на зеркало расплава влажного асбеста, сделаны выводы об их влиянии на коэффициент линейного расширения доменного чугуна после обработки. Показано, что электролитическое наводороживание шихты приводит к снижению коэффициента линейного расширения до значений 6,2∙10-6 град-1 в интервале температур 100-150 °С. Наводороживание расплава влажным асбестом показало снижение коэффициента линейного расширения до 6,5∙10-6 град-1 в интервале температур испытания 100-150 °С. Изучение микроструктуры доменного чугуна до и после обработки предложенными методами приводит к устранению графитных включений и получению ледебуритной структуры. Проведено сравнение значений коэффициента линейного расширения доменного чугуна со значениями коэффициента линейного серого чугуна СЧ20, быстрорежущей стали Р6М5. В настоящее время большое внимание уделяется материалам, имеющим стабильные размеры во всем интервале рабочих температур. Классическим примером таких сплавов являются инвары, которые для снижения коэффициента линейного расширения в своем составе могут содержать такие дорогостоящие элементы, как платина и палладий. Актуальной задачей является замена дорогостоящих материалов на материалы, не имеющие в своем составе дорогих добавок и имеющие низкий коэффициент линейного расширения в интервале эксплуатационных температур. Таким материалом может стать доменный чугун.
Бесплатно
Возможности пирометаллургического обогащения ильменитовых концентратов
Статья научная
Оценены возможности пирометаллургического обогащения ильменитовых концентратов с целью получения высокотитанистых шлаков. Проведены лабораторные эксперименты по различным технологическим вариантам, которые подтвердили возможность эффективного пирометаллургического обогащения ильменитового концентрата при температуре расплава 1600...1650 °С. Могут быть использованы схемы одностадийного и двухстадийного процессов пирометаллургического обогащения ильменитового концентрата. Схема одностадийного процесса требует меньших капитальных затрат. При обогащении бедного концентрата (TiO2 ≤ 46 %) предпочтительна схема ведения процесса без добавок флюсов с оставлением в шлаке 12...15 % оксидов железа. При использовании более богатых концентратов (TiO2 ≥ 55 %) может быть использована схема процесса с добавкой в состав шихты извести и кальцинированной соды и более полным восстановлением железа при содержании FeO в шлаке 3...4 %. Преимуществами двухстадийного процесса являются легкость контроля и регулирования процесса плавки и возможность использования менее квалифицированного персонала. Рекомендованы технологические схемы по пирометаллургическому обогащению ильменитовых концентратов. Оценены возможности осуществления производства высокотитанистых шлаков в агрегате МАГМА-3.
Бесплатно
Жидкофазное разделение металлизованной мелочи хромовой руды
Статья научная
Экспериментально изучено влияние продолжительности твердофазной металлизации при 1400 °C офлюсованных кварцитом частиц кемпирсайской хромовой руды размером 1…2 мм в смеси с углем на состав и выход металла при последующем жидкофазном разделении продуктов металлизации на металл и шлак при 1850 °C. Установлено, что металлизация в течение 2 ч даже при использованной относительно низкой температуре 1400 °C позволяет восстановить и извлечь более 80 % хрома и более 90 % железа, а при металлизации в течение 3 ч степень извлечения обоих металлов достигает 95 %. Структура металла, полученного в результате разделения продуктов восстановления, соответствует структуре углеродистого феррохрома. В металле содержатся карбиды (Cr, Fe) 23C 6 и (Cr, Fe) 7C 3 и силициды FeSi 2 и Cr 3Si, причем с увеличением продолжительности восстановительной выдержки возрастает количество силицидов и содержание железа в них, а карбиды обогащаются хромом. Получаемый в результате разделения шлак по мере роста продолжительности выдержки при обжиге обедняется оксидами железа и хрома; их среднее содержание в случае после твердофазного обжига в течение 3 ч снижается до 0,5 и 2,5 % соответственно.
Бесплатно
Статья научная
Применение электрошлаковой технологии для получения металлических материалов весьма вариативно и позволяет различными способами воздействовать на структуру получаемой отливки. Один из способов - получение многослойной заготовки. По предлагаемой нами технологии формирования слоёв нового состава осуществлялось дачей, с заданной периодичностью в жидкометаллическую ванну углеродосодержащего материала конкретной массы. С целью определения изменений, вызванных введением добавок, проведён ряд механических испытаний, в частности - определение микротвёрдости полученного материала. Измерение микротвердости при металлографических исследованиях позволяет получить результаты, недостижимые при макроскопических механических испытаниях. Например, выявить картину изменения значения твёрдости в многослойной металлической композиции. Определение микротвёрдости многослойной металлической композиции проводилось на платформе ООО «Тиксомет» (Санкт-Петербург). На микротвердомере Buehler Micromet 6040 с моторизацией и оснащённый программным обеспечением Thixomet, с использованием четырёхгранной алмазной пирамидки при нагрузке 200 гс. Исследование проводилось в соответствии с ГОСТ Р ИСО 6507-1:2007. Анализ полученных данных позволяет констатировать: микротвёрдость материала, с большим количеством присадки выше, чем с меньшей массой присадки-науглероживателя; на поперечных образцах микротвёрдость выше, чем на продольных; образцы, подвергнутые более глубокой степени деформации и термической обработке по режиму «отжиг» и «отжиг + закалка», показывают значения микротвёрдости почти в 2 раза выше. Также, стоит отметить, что глубокая степень деформации приводит к размытию в структуре материала слоёв и обозначает максимальную степень деформации материала, при котором сохраняется многослойная структура.
Бесплатно
Имитационное моделирование обжига цинковых концентратов в печах кипящего слоя
Статья научная
Исследован процесс имитационного обжига сульфидных цинковых концентратов в печах кипящего слоя. В качестве независимых переменных были использованы: влажность шихты, содержание кислорода в дутье, коэффициент избытка дутья, коэффициент подачи шихты в печь. В качестве зависимой переменной в модели выбрана температура кипящего слоя. Все переменные, на основе которых реализованы математические модели, были виртуальными, а эксперимент - планируемым. Ранжирование независимых переменных по силе влияния на температуру кипящего слоя оценивалось по абсолютной величине коэффициентов регрессионной модели. Чем больше коэффициент (без учета свободного члена модели), тем больше его влияние на температуру зависимой переменной. Установлено, что наибольшее влияние на температуру кипящего слоя (согласно модели в безразмерном масштабе) оказывает содержание кислорода в дутье, а далее по убыванию: коэффициент загрузки концентрата в печь; коэффициент величины избытка дутья, и наименьшее - влажность концентрата. При этом следует учитывать, что данные могут быть как безразмерными, так и размерными, если это доказано иными способами, например, методом экспертных оценок. Показано, что с целью оценки адекватности модели, наряду со статистикой Фишера, можно использовать коэффициент корреляции между экспериментальным (виртуальным) и расчетным (модельным) векторами. Предложенный метод разработки математической модели обжига сульфидного концентрата имеет следующие преимущества перед физическими методами: существенная экономия времени, энергии и материалов для проектирования и высокое качество математической модели. Установлено, что для ранжирования независимых переменных корректнее использовать матрицу в безразмерном масштабе.
Бесплатно
Исследование алюминотермического восстановления вольфрамитовых концентратов
Статья научная
Приведены результаты исследования алюминотермического восстановления вольфрамитов с отношением FeO/MnO от 0,07 до 2,17 и содержанием WO 3 от 40 до 72 %. Экспериментально установлена последовательность восстановления с различными скоростями в реакционном слое компонентов вольфрамитов. Экспериментально установлено, что восстановление вольфрамита, (FeMn)WO 4 происходит в две стадии. В интервале температур 1000-1300 °С восстанавливается WO 3 до металла, на следующей стадии происходит восстановление оставшегося твердого раствора (FeO•MnO). Восстановление твердого раствора происходит при более высокой температуре (1300-1500 °С). Температура восстановления (FeO•MnO) в свою очередь является функцией термодинамической прочности раствора, определяемая его составом. Вольфрамит это твердый раствор вольфрамата железа FeWO 4 и вольфрамата марганца MnWO 4 при постоянном содержании в нем WO 3. В этих растворах термодинамическая прочность определяется в основном отношением FeO/MnO, которое определяет температуру восстановления остаточного твердого раствора (FeO•MnO). Из результатов исследований превращений в вольфрамитах графическим методом определены значения порядков химических реакций восстановления. Порядок восстановления WO 3 в вольфрамите изменяется от первого до второго в зависимости от исходного состава вольфрамита.
Бесплатно
Исследование процесса воздействия электромагнитного поля СВЧ на нагрев цинксодержащих продуктов
Статья научная
Цинк является одним из востребованных материалов в мире. По объемам использования цинк занимает третье место после алюминия и меди среди цветных металлов. Нехватка рудных запасов, увеличение объема производства и потребления цинка ведут к увеличению доли перерабатываемого вторичного цинксодержащего сырья. Вельц-окись от переработки вторичного цинксодержащего сырья является перспективным источником металлического цинка. Вовлечение в переработку вельц-окиси требует ее предварительной обработки для удаления хлоридов и фторидов. Для удаления галогенов применяются технологии отмывки вельц-окиси в водных и в водно-щелочных растворах. Альтернативным способом удаления галогенов является технология пирометаллургической прокалки вельц-окиси. Микроволновый нагрев является перспективным методом для термической обработки вельц-окиси. Микроволновый нагрев имеет ряд преимуществ, среди которых передача электромагнитной энергии, а не тепла, высокая скорость нагрева, селективный нагрев материалов, объемный нагрев материалов. Выполнен термодинамический анализ химических и фазовых превращений компонентов вельц-окиси при нагреве. Установлены температуры, при которых достигается требуемое содержание хлоридов и фторидов из цинксодержащих продуктов. Экспериментально подтверждена возможность нагрева цинксодержащих веществ при воздействии на них электромагнитного поля сверхвысокой частоты. В лабораторных условиях изучена зависимость увеличения температуры цинксодержащего продукта от длительности обработки микроволновым излучением. Продолжительность нагрева продуктов до температуры 1000 °С составила 128-188 с. Рассчитаны тепловой и материальный балансы нагрева образцов в лабораторных условиях. Показано, что коэффициент полезного действия преобразования мощности, подаваемой на лабораторную установку, в тепловую энергию нагрева цинксодержащего материала составил 60-64 %. Достигнуто остаточное содержание хлорид-ионов в продуктах прокалки менее 0,05 мас. %.
Бесплатно
Статья научная
Проведены многофакторные эксперименты гранулированных черновых медных сульфидных концентратов по влиянию содержания серы в концентрате, заданной температуры воздуха, размера гранул, расхода воздуха на исследование условий максимального использования тепла химических реакций процесса сульфатизирующего обжига. Получены математические модели, которые использованы для определения оптимальных областей проведения обжига с точки зрения попадания в зону допустимых температур по условиям сохранения образующихся сульфатов, а также по условиям недопущения спекания материала. Установлено, что не превышение допустимой температуры обжига может быть обеспечено при содержании серы несколько больше 10 % за счет понижения температуры воздуха и при работе на более крупных гранулах. Но при температуре воздуха 500 °С оптимальная температура превышается при любых условиях. По полученным кривым нагревания материала рассчитана кажущаяся энергия активация по подобию обработки данных ДТА, которая составила 16,626 кДж/моль и свидетельствует о лимитировании процесса внутренней диффузией газообразных реагентов через слой образующихся сульфатов.
Бесплатно
К определению теплофизических свойств сплава Ti-10V-2Fe-3Al при ВДП
Статья научная
Для проведения математического моделирования затвердевания слитков необходимо знание температурных зависимостей теплофизических свойств затвердевающего сплава и параметров граничных условий, включенных в математическую модель. В настоящей работе были выплавлены два слитка сплава Ti-10V-2Fe-3Al и проведено исследование их макроструктуры. Измерены координаты профилей изотерм затвердевания, и с помощью решения обратной задачи теплопроводности, определены некоторые теплофизические характеристики жидкой фазы и параметры граничных условий для вакуумного дугового переплава (ВДП), прямое экспериментальное измерение которых сопряжено с большими трудностями. Для определения неизвестных параметров математической модели методом решения обратной задачи теплопроводности используется итерационный Maximux A Posteriori (MAP) алгоритм, ранее апробированный для других сплавов на основе титана. Искомыми (т. е. изначально неизвестными) параметрами для математической модели процесса ВДП являлись: теплопроводность и теплоемкость при температурах солидуса и ликвидуса; коэффициент теплоотдачи от слитка к изложнице и коэффициенты относительного вклада теплоотвода излучением для поддона и изложницы. В качестве начального приближения для неизвестных параметров были взяты соответствующие величины для сплава BT3-1. В качестве заданных параметров были использованы значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости в интервале температур 20-1300 °C из базы данных программы JMatPro, рассчитанные для заданного химического состава. Плотность, теплота фазового превращения, динамическая вязкость и электропроводность были взяты из литературных источников по сплаву Ti-10V-2Fe-3Al. Так как на сегодня нет данных по равновесной фазовой диаграмме сплава Ti-10V-2Fe-3Al, поэтому для вычисления температур равновесного ликвидуса и солидуса используется модель независимых компонент (линейная модель) многокомпонентного сплава. Найденные значения параметров позволяют удовлетворительно описать изменение профиля жидкой ванны при наплавлении слитка во время ВДП для различных условий процесса (диаметр изложницы и сила тока дуги). Результаты, полученные в работе, могут быть использованы для проведения математического моделирования процесса затвердевания слитков из сплава Ti-10V-2Fe-3Al при вакуумном дуговом переплаве с другими диаметрами изложницы и силой тока дуги.
Бесплатно
Кинетика выщелачивания молибдата кальция раствором карбоната натрия
Статья научная
Молибдат кальция CaMoO4 (повеллит) является главным продуктом при окислительном обжиге сульфидных молибденовых концентратов и молибденового сырья с кальцийсодержащими добавками. Далее огарок перерабатывают гидрометаллургическим способом. Одним из основных способов извлечения молибдена из огарка является выщелачивание раствором карбоната натрия. С целью определения оптимальных параметров извлечения Мо необходимо исследовать кинетику выщелачивания CaMoO4 водным раствором Na2CO3, определить зависимости скорости процесса извлечения молибдена в раствор от основных технологических параметров: температуры, концентрации реагентов, установить лимитирующую стадию процесса. В качестве исходных материалов применяли СаМоО4 и Na2CO3 квалификации ХЧ. Растворение СаМоО4 в Na2CO3 изучали в пределах концентрации соды СNa2CO3 = 100, 150, 200, 250, 300 г/дм3, в температурном интервале от 20 до 90 °С, отношение Т : Ж = 1 : 2, 1 : 4, 1 : 6, 1 : 8, 1 : 10, продолжительностью от 30 до 300 мин. Изучена зависимость скорости выщелачивания CaMoO4 от интенсивности перемешивания. Определены кажущийся порядок реакции в интервале концентрации Na2CO3 = 100…250 г/дм3 и кажущаяся энергия активации в интервале температур от 60 до 90 °С. Установлено, что оптимальными параметрами выщелачивания СаМоО4 является: Т : Ж = 1 : 6, Т = 90 °С, СNa2CO3 = 200…250 г/дм3, интенсивности перемешивания более 500 мин-1, при данных параметрах процесс протекает в кинетическом режиме. Показано, что при концентрации Na2CO3 более 250 г/дм3 процесс протекает с образованием карбонатов натрия-кальция, в этом случае лимитирующей стадией процесса является внутренняя диффузия. Также формирование карбонатов натрия-кальция приводит к увеличению расходу Na2CO3.
Бесплатно
Статья научная
Мировое потребление оцинкованных продуктов приводит к росту объёма цинксодержащих отходов. Цинксодержащие отходы могут быть переработаны в цинковом производстве в виде вторичного цинксодержащего сырья. При переработке вторичного цинкового сырья традиционными методами образуется вельц-окись. Вельц-окись подлежит предварительной обработке прокаливанием при температуре около 1000 °С с целью удаления хлоридов. Развитие технологий и оборудования открывает новые возможности для нагрева и прокаливания вельц-окиси. Под действием электромагнитного излучения многие диэлектрические материалы нагреваются в соответствии с законом Джоуля - Ленца. Нагрев и прокаливание вельц-окиси под действием электромагнитного излучения является инновационным методом для использования в металлургии. Высокая скорость нагрева, селективная обработка материала и отсутствие продуктов сгорания топлива являются основными преимуществами процесса нагрева и прокаливания электромагнитным излучением. Для проведения исследований по нагреву вельц-окиси под действием электромагнитного излучения разработана опытно-лабораторная микроволновая установка. Опытно-лабораторная микроволновая установка оснащена модулем автоматического управления на базе микроконтроллера Arduino для поддержания установленной температуры и продолжительности прокаливания. На опытно-лабораторной установке изучена кинетика процесса удаления хлоридов из вельц-окиси при нагреве под действием электромагнитного излучения. Подтверждена возможность нагрева и прокаливания вельц-окиси под действием электромагнитного излучения. В работе изучены длительности нагрева вельц-окиси до температур 600, 700, 800, 900 и 1000 °С. Длительность нагрева вельц-окиси до температур 600 и 1000 °С возрастает с 80 до 164 с при массе образца 30 г. Изучено влияние температуры и длительности прокаливания на эффективность удаления хлоридов из вельц-окиси. При температуре 600 °С и длительности выдержки до 150 с эффективность удаления хлоридов составила 30 %, содержание хлора в прокаленном образце 0,70 мас. %. При нагреве до температуры 1000 °С и длительности выдержки до 600 с эффективность удаления хлоридов увеличивается до 96,4 %, остаточное содержание хлора в прокаленной вельц-окиси 0,04 мас. %. Обработка экспериментальных данных в соответствии с уравнением Яндера показывает, что процесс удаления хлоридов реализуется в диффузионном режиме. Кажущаяся энергия активации процесса удаления хлоридов из вельц-окиси при нагреве электромагнитным излучением составила 66,3 кДж/моль.
Бесплатно
Кинетика фазообразования при распаде вюстита
Статья научная
На основании высокотемпературного рентгенофазового анализа вюститсодержащей окалины на железе, подвергнутой изотермическому отпуску при температурах ниже 575 °С, исследована кинетика формирования продуктов распада вюстита: стехиометрического вюстита, первичного и вторичного магнетитов, а также дисперсного железа. Установлено, что стехиометрический вюстит формируется как промежуточная фаза при температурах отпуска ниже 400 °С и диффузионном контроле. Возможно, что стехиометрический вюстит - это результат кинетических затруднений распада исходного нестехиометрического вюстита. В зависимости от температуры отпуска распад вюстита протекает по двум механизмам. При температурах выше 400 °C вюстит распадается с одновременным образованием магнетита и железа. При температурах ниже 400 °C распад происходит в две стадии. На первой образуется первичный магнетит и стехиометрический вюстит. После полного распада исходного нестехиометрического вюстита наступает вторая стадия - распад стехиометрического с образованием вторичного магнетита и железа. При температурах отпуска менее 400 °C образуются два магнетита: первичный и вторичный. Отличия между этими фазами заключаются в том, что первый образуется в результате распада исходного нестехиометрического вюстита, а второй является продуктом распада промежуточного стехиометрического вюстита. Это в свою очередь вызывает существенные отличия в кинетике формирования фаз. В частности, скорость роста кристаллических зародышей вторичного магнетита очень мала, что позволяет предположить отсутствие кристаллических дефектов в стехиометрическом вюстите, либо их очень небольшое количество. Также установлено, что формирование всех продуктов распада включает несколько последовательных стадий. Начальные стадии образования новых фаз протекают при диффузионном контроле, и фактором, определяющим скорость процесса, является температура отпуска. Все заключительные стадии контролируются кинетически, а скорость стадий определяется величиной переохлаждения.
Бесплатно
Классификация сплавов силикокальцийбария и их применение для ковшевой обработки стали
Статья научная
Представлены результаты исследования сплавов силикокальцийбария на предмет определения в них первичных, промежуточных, эвтектических и базовых фаз и их действие на сталь в процессе ее внепечной обработки. Впервые построена полигональная диаграмма состояния системы Si-Ca-Ba, позволяющая производить системную классификацию сплавов силикокальцийбария. Представлен механизм образования первичных неметаллических включений при раскислении стали сплавами бария с образованием силикатов или оксидов кальцийбария и предложен механизм их модифицирования в глобулярные эвтектического состава типа ранкинит. Выполнен сопоставительный анализ эффективности раскисления стали сплавами кремния, кальция, бария.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена определению структуры потерь металла при выплавке нержавеющей стали, легированной титаном, и разливки данной стали на машине непрерывной разливки криволинейного типа. Описана гипотеза о механизме образования дефекта на поверхности непрерывнолитых слябов и приведены рекомендации по снижению объёма зачистки дефектов. Рассмотрены работы других авторов, в которых выдвигались предположения, что данный дефект вызывается заворотом корки, аналогично разливке нержавеющей стали в изложницы; что он образуется из-за опускания в жидкий металл, находящийся в кристаллизаторе, грубых шлако-металлических корок, которые образуются при взаимодействии растворенного титана с кислородом и шамотной футеровки промковша; что существует связь между прокатной пленой и качеством разливочной шлаковой смеси для кристаллизатора и характером потоков металла в кристаллизаторе. Также приведена аргументированная критика версий о том, что для получения слябов с минимальным количеством поверхностных дефектов необходимо снижать количество растворенного в металле азота. Показано влияние растворенного азота и титана на уровень зачистки непрерывнолитых слябов, предложены способы снижения данного дефекта, а также описаны факторы, оказывающие влияние на его развитие.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен метод непрерывного объективного контроля температуры жидкой стали в металлургических агрегатах сталеплавильного и литейного производств. Метод характеризуется достаточно высокой точностью (±9 °С), простотой эксплуатации, надежностью и сроком работоспособности, превышающим срок службы огнеупорной кладки технологического агрегата. Целью работы является разработка метода непрерывного контроля температуры жидкой стали в технологических агрегатах металлургического производства. В основу адаптированного метода положено решение обратной задачи теплопроводности (обычно некорректного), когда по известным температурам по слоям активной толщины огнеупорной кладки (до 80 мм) восстанавливается температура на границе «расплав - огнеупорная кладка». К элементам новизны в работе относится новый методический подход к непрерывному объективному контролю температуры жидкой стали в металлургических агрегатах. Приведены результаты обоснования и технического решения, результаты исследования точности метода на опытном стенде и в реальных производственных условиях на дуговой сталеплавильной печи. Полученные экспериментальные материалы свидетельствуют о достаточно высокой точности и эффективности рассматриваемого расчетного метода непрерывного контроля температуры жидкого расплава. Данная задача актуальна в условиях использования сталеплавильных агрегатов как эффективных установок для получения нагретого до заданной температуры расплава. Особенно целесообразно использование метода в установках внепечной доводки стали «печь - ковш». Расчетный метод предназначен для программной реализации с использованием отечественных недорогих микропроцессорных регулирующих контроллеров как в качестве автономного информационного технического средства контроля, так и в составе интегрированного элемента в АСУТП сталеплавильного производства.
Бесплатно
Обзор способов получения полой заготовки электрошлаковым переплавом. Часть I
Статья научная
Представлен краткий обзор способов получения полых слитков. В связи с развитием ресурсодобывающих отраслей и энергетического машиностроения возобновился интерес к возможностям электрошлаковых технологий в вопросах повышения качества полой заготовки. Проблема повышения эксплуатационных свойств полых заготовок и снижения их себестоимости является весьма актуальной и требует своего дальнейшего разрешения. Ведь формирование полости методом горячей деформации при производстве полых заготовок замкнутой формы это вынужденное решение, которое использовали металлурги из-за низкого качества литья. Поэтому необходимо получать литые полые заготовки, которые по качеству не уступали бы горячедеформированным. Эта задача успешно решается технологиями на основе электрошлакового переплава. Применение электрошлакового переплава (ЭШП) для производства полых слитков реализовано в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины еще в 70-х гг XX в. Электрошлаковый переплав является одним из прогрессивных способов улучшения структуры и физико-химических свойств металла посредством управления процессами кристаллизации. Показана целесообразность применения полых слитков электрошлакового переплава для изготовления оборудования, используемого в ресурсодобывающих отраслях и энергетическом машиностроении. Представлены достоинства и недостатки основных видов ЭШП, таких как с подвижным дорном, неподвижным многоразовым дорном, с подвижными кристаллизаторами и заготовкой, центробежное электрошлаковое литье, жидкая штамповка в электрошлаковом литье, электрошлаковая подпитка, ЭШП с вытягиванием.
Бесплатно
Обзор способов получения полой заготовки электрошлаковым переплавом. Часть II
Статья научная
В представленном обзоре рассмотрены состояние, возможности и ограничения технологии электрошлаковой прошивки. Рассмотрены особенности процесса формирования полой заготовки и способы внешнего воздействия на процесс плавления и кристаллизации металла, обеспечивающих высокое металлургическое качество полой заготовки. Промышленное освоение способа прошивки наталкивается на некоторые трудности, связанные со стойкостью технологической оснастки. Во-первых, максимальная длина полой заготовки, выплавляемой таким способом, ограничена жесткостью штока, сохраняющего с требуемой точностью расположение дорна относительно наружного кристаллизатора. Во-вторых, недостатком указанного способа является то, что из-за отсутствия специальных защитных мер часть дорна, расположенная над уровнем металлической ванны, подвергается значительному разрушению. Одна из причин этого явления - электроэрозия поверхности дорна при прохождении через него части рабочего тока при прямой схеме подключения электрод - слиток. Разрушение дорна происходит также вследствие попадания на него капель расплавленного металла, так как зона каплеобразования расположена в осевой части электрода непосредственно над дорном. Это, в свою очередь, определяет высокие тепловые нагрузки на головку дорна. Изготавливаемая из меди рабочая часть дорна подвержена сильному электроэрозионному износу и требует смены уже после нескольких плавок. Воспрепятствовать разрушению дорна можно применив внешнее воздействие на процессы каплеобразования, траекторию движения капли в шлаковой ванне и изменению места доставки электродного металла. Также при помощи внешнего воздействия можно изменить форму металлической ванны, достигнуть измельчения кристаллитов, избежать кристаллизационных дефектов, а также повысить рафинирующую способность и производительность процесса.
Бесплатно
