+
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ С ОКСИДНЫМИ СИСТЕМАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ РЗМ. СООБЩЕНИЕ 1. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ С LA 2O 3
стр.5-11
Михайлов Г.Г., Макровец Л.А.
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.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПОЗИЦИОННОГО СОРБЕНТА ДЛЯ РЕАБИЛИТАЦИИ ЗАГРЯЗНЁННЫХ ОБЪЕКТОВ КАРАБАШСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА
стр.12-18
Михайлов Г.Г., Лонзингер Т.М., Морозова А.Г., Скотников В.А., Лонзингер А.В.
Производство цветных металлов приводит к образованию большого количества техногенных отходов и кислых стоков, содержащих катионы тяжелых металлов. Проблема реабилитации загрязненных территорий является актуальной для Челябинской области, особенно для Карабашского промышленного района. Использование сорбционных технологий для очистки протяжённых природных объектов в настоящее время сдерживается из-за отсутствия эффективных материалов. Синтезированный новый композиционный сорбент характеризуется необратимой сорбцией катионов тяжёлых металлов, не требует дополнительной химической обработки при эксплуатации и обладает способностью к минерализации, поэтому не требуется его утилизация. Исследована возможность использования композиционного сорбента при иммобилизации катионов тяжёлых металлов из водных объектов и грунтов города Карабаш. Показана высокая эффективность сорбционной технологии. На объектах с высокой степенью загрязнения через неделю достигнуты нормативные показатели по содержанию загрязнителей первого и второго класса опасности, таких как мышьяк, кадмий, свинец, цинк. Рекомендовано использовать композиционный сорбент для очистки водных объектов и грунтов, а также для отсыпки дна технологических водоёмов и территорий шламохранилищ предприятий цветной металлургии.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
РАСТВОРИМОСТЬ ЛЕГКОПЛАВКИХ, ЛЕГКООКИСЛЯЮЩИХСЯ И ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
стр.19-24
Экспериментально определена растворимость висмута и свинца в тройных сплавах железа с кремнием, никелем, марганцем и хромом при температуре 1600 °С. Изучены растворимости висмута в сплавах железа с хромом (до 24,14 %), марганцем (до 5,02 %), кремнием (до 2,78 %), никелем (до 12,68 %) и свинца в сплавах железа с хромом (до 15,26 %), марганцем (до 5,53 %), кремнием (до 15,12 %), никелем (до 15,01 %).Для проведения опытов использовали печь высокого давления, установленную на кафедре общей металлургии Южно-Уральского государственного университета. Эксперименты по определению растворимости висмута и свинца в жидком железе проводилось через газовую фазу.В присутствии марганца и никеля растворимость висмута увеличивается, при введении кремния - уменьшается; влияние хрома незначительно. Кремний и хром при температуре 1600 °С понижают растворимость свинца в сплаве, а марганец и никель ее увеличивают. Определены параметры взаимодействия висмута и свинца (первого и второго порядка) с легирующими элементами в изученных сплавах.По экспериментальным зависимостям вычислены параметры взаимодействия висмута для соответствующего легирующего элемента в тройных сплавах при температуре 1600 °С первого ( e(Si) = 0,1148;(Mn) Bi= -0,0512; e(Ni)= -0,052; e(Cr)= 0,0011) и второго порядка ( r(Si)= -0,0113;(Mn) Bi= -0,0004;(Ni) Bi= -0,0013; r (Mn)= 0,0002) и свинца (параметры взаимодействия первого порядка: e(Si)= 0,0372;(Mn) Pb(Ni)= -0,066;(Ni) Pb(Cr)= -0,0071;(Cr) Pb= 0,0039 и второго порядка(Si) Pb= -0,0002;(Mn) Pb= -0,0015;rPb= -0,0021;rPb= 0,0003) для соответствующего легирующего элемента в тройных сплавах при температуре 1600 °С.Получены зависимости логарифма коэффициента активности висмута, а также свинца от содержания кремния, марганца, хрома и никеля в сплавах на основе железа. Проведен сравнительный анализ растворимости свинца и висмута в железоникелевом сплаве при температурах 1550, 1600 и 1650 °С.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СЕЛЕКТИВНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ИЗ ШЛАМОВ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
стр.25-29
Производство меди связано с образованием большого количества шлака, который в связи с повышенным содержанием в нем оксидов железа практически не используется в строительной промышленности. Извлечение железа из этих отходов позволит переработать накопившиеся шлаковые отвалы с получением двух товарных продуктов: сплавов на основе железа и строительного песка. Объектом исследования являлся шлак карабашского медеплавильного комбината после флотационного обезмеживания. Установлена принципиальная возможность твёрдофазного углеродотермического восстановления железа из легкоплавких шлаков медеплавильного производства с использованием в качестве восстановителя низкосортного энергетического угля и извлечения железа разделительной плавкой. Рассмотрены фазовый и химический составы шлаков, установлена температура начала плавления, установлен гранулометрический состав. Проведены эксперименты по восстановлению железа в печи Таммана двумя вариантами:1) восстановление железа из шлама кусковым углем; 2) восстановление брикетированных образцов, изготовленных из шлама и угля фракции менее 1 мм. Описаны особенности процесса при восстановлении по обоим вариантам. Степень металлизации составляет порядка 90 %. Восстановленный материал при помощи плавления разделяли на сплав на основе железа в виде компактного металла и шлак. В зависимости от условий разделительной плавки (температура, время, вид тигля) можно получить сталь,чугун или ферросилиций. Получаемый металл содержит около 1 % меди, содержание серы меняется от 0,1 до 2 % в зависимости от получаемого сплава. Получаемый при этом оксидный остаток в виде шлака с пониженным содержанием оксидов железа пригоден для использования в промышленности строительных материалов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВОЗМОЖНОСТИ ЗАХВАТА АТОМОВ ВОДОРОДА В СТАЛЯХ МЕЖФАЗНЫМИ ГРАНИЦАМИ ФЕРРИТ / ЦЕМЕНТИТ. 2. ТЕОРИЯ АДСОРБЦИИ
стр.30-39
Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л., Терещенко Н.А., Табатчикова Т.И., Окишев К.Ю., Мирзоев А.А., Верховых А.В.
Известно, что межфазные границы феррит / карбид в сталях могут являться центрами захвата атомов водорода. В работе рассмотрена адсорбция атомов водорода на границах феррит / цементит в углеродистых сталях. Проведены экспериментальные исследования по насыщению водородом в сероводородсодержащей среде согласно стандарту NACE Standard TM 0177-2005 образцов углеродистой стали У10 со структурой грубо- и тонкопластинчатого перлита (межпластиночное расстояние S примерно 0,36 и 0,085 мкм). После насыщения и 4-месячного вылёживания при комнатной температуре было определено содержание водорода в образцах. Оно выросло по сравнению с образцами, не подвергавшимися наводороживанию, с 6,85 до 8,4 и с 8,45 до 13,5 мас. ppm для образцов с грубо- и тонкопластинчатым перлитом соответственно. Наблюдение структуры в просвечивающем электронном микроскопе показало, что при наводороживании изменяется состояние цементита в перлитных колониях: его пластины кажутся толще за счёт визуального размывания межфазной поверхности, по длине пластин появляется неоднородный контраст. По-видимому, эти изменения связаны с поглощением межфазной поверхностью водорода. Проведено теоретическое рассмотрение адсорбции водорода на межфазных границах в рамках теории Ленгмюра. Если принять оценку плотности мест захвата водорода на межфазных границах 6,627·10 14 см -2, сделанную в первой части работы из кристаллогеометрических соображений, и сопоставить её с наблюдаемыми в эксперименте значениями количества поглощённого водорода, то доля заполненных мест захвата оказывается значительно меньше единицы (0,15-0,20). Энергия связи водорода с межфазной границей по литературным данным равна 12,66 кДж/моль; тогда на основании полученных экспериментальных результатов предэкспоненциальный множитель в уравнении адсорбции приближённо равен 2,2·10 -4 /S. Это означает, что эффективная растворимость водорода в тонкопластинчатом перлите может повышаться в 1,5-2 раза. Аналогичный анализ может быть применён и для захвата водорода другими межфазными границами. Он укладывается в рамки подхода Ориани и в сочетании с ним может использоваться для оценки общего количества связанного водорода в стали с учётом действия всех типов ловушек.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АНАЛИЗ ТЕРМОУПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОКОВКАХ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТА РЕЛАКСАЦИИ
стр.40-47
Мирзаев Д.А., Шабуров А.Д., Чернявский А.О.
Поскольку напряжения являются одним из основных факторов образования флокенов, важно понимать характер напряженного состояния непрерывно охлаждающейся цилиндрической поковки. Для этого был выполнен компьютерный расчет распределения внутренних напряжений, а также учтена возможность релаксации упругой деформации при охлаждении поковки. Расчет был произведен по нескольким вариантам при различных скоростях охлаждения для трех компонент напряжений - осевой, радиальной и тангенциальной. Расчет эффекта релаксации произведен на основании обработки и аппроксимации экспериментальных данных по ползучести стали марки 40ХГМ в температурном интервале охлаждения после противофлокенной термической обработки. Результаты расчета показали, что если при аналитическом расчете без учета релаксации абсолютная величина напряжений уменьшается и стремится к нулю при подходе к комнатной температуре, то расчет с учетом релаксации внутренних напряжений показывает, что после окончания охлаждения в поковке сохраняются остаточные напряжения, причем на поверхности они сжимающие, а в центре поковки растягивающие. Также было показано влияние данных напряжений на раскрытие зародыша флокена.На втором этапе было проанализировано влияние внутренних напряжений на диффузию водорода и образование флокенов. Влияние внешних напряжений на диффузию обычно сводят к уменьшению энергии активации диффузии на дополнительную величину. Расчет показал, что влияние данной величины на коэффициент диффузии пренебрежимо мало.Результаты данной статьи могут быть полезны специалистам, занимающимся проблемами образования флокенов в стали, а также специалистам по компьютерному моделированию технологических процессов в металлургии.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ХОДЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ТРУБ МЕТОДОМ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СВС
стр.48-54
Садыков Р.А., Потапов В.И., Любимова А.А., Трофимов Е.А.
Совершенствование технологии получения композиционных слоистых металлокерамических труб с внешним металлическим и внутренним керамическим слоями с помощью реакций самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), разработанной в 70-х годах прошлого века, до настоящего времени остаётся актуальной задачей. Технология при всей её перспективности нестабильна и её широкое внедрение невозможно без проведения работ по её оптимизации. Разработке оптимальной методики получения покрытия, удовлетворяющего эксплуатационным требованиям, будет способствовать создание математической модели процесса нанесения внутритрубного покрытия методом центробежного СВС, которая бы учитывала всё множество теплофизических и физико-химических параметров, формирующих это покрытие.В процессе настоящей работы в основу математического моделирования положены следующие допущения: толщина слоя смеси СВС постоянна по радиусу и по длине трубы; размер частиц смеси СВС намного меньше зоны реакции, что позволяет гетерогенную среду представить гомогенной; теплофизические параметры сред постоянны и не зависят от температуры; фронт волны горения распространяется в режиме устойчивого стационарного горения с постоянной скоростью. Для численного решения краевой задачи использовали метод конечных разностей.Результаты теплофизического моделирования и построенная в ходе настоящей работы модель термокинетики процесса формирования внутритрубного покрытия были использованы для создания программы для ЭВМ, которая позволяет прогнозировать результаты проведения процесса в различных режимах. Интерфейс программы позволяет в широких пределах изменять значения термокинетических, механических и геометрических параметров процесса.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА НА ВЯЗКИЕ СВОЙСТВА ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
стр.55-61
Раскрыта проблема снижения вязких свойств в зоне термического влияния сварных соединений толстостенных труб. Наибольший провал вязких свойств наблюдается в области крупного зерна зоны термического влияния, непосредственно прилегающей к линии сплавления. Это связано со значительными структурными изменениями в данной области сварного соединения.Показано, что с увеличением толщины стенки свариваемых труб неизбежно происходит рост погонной энергии сварки, соответственно, происходит падение скорости охлаждения после сварки. Так, при сварке труб с толщиной стенки свыше 23 мм скорость охлаждения падает ниже 10 °С/с, что привоит к сильному охрупчиванию зоны термического влияния заводских сварных соединений. Таким образом, для обеспечения эксплуатационной надежности толстостенных труб большого диаметра необходимо внести кардинальные изменения в технологию сварки, позволяющие существенно снизить погонную энергию, или разработать химический состав основного металла, менее чувствительного к термическому циклу сварки.Проанализировано влияние отдельных химических элементов на прочностные свойства основного металла высокопрочных трубных сталей и на вязкие свойства в зоне термического влияния (ЗТВ). Показано негативное влияние кремния и молибдена на вязкие свойства в ЗТВ. Дополнительное легирование стали ванадием также приводит к значительному охрупчиванию области крупного зерна ЗТВ.Для достижения высоких вязких свойств сварных соединений труб большого диаметра необходимо: исключить ванадий из химического состава стали; снизить содержание кремния до уровня 0,1 %; легирование молибденом должно осуществляться на минимальном уровне для достижения требуемых прочностных свойств.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ И УПЛОТНЕНИИ ГРАФИТОПЛАСТОВЫХ СМЕСЕЙ
стр.62-70
Самодурова М.Н., Барков Л.А., Джигун Н.С., Латфулина Ю.С.
Изучены теоретически и экспериментально, в том числе в условиях промышленного предприятия«Графитопласт» (г.Челябинск), технологические процессы приготовления графитопластовых порошковых смесей и уплотнения этих смесей при формовании из них изделий в пресс-формах.Процесс приготовления графитопластовых порошков смесей включает такие основные операции, как измельчение искусственного графита и связки в виде частиц фенолформальдегидной смолы новолачного типа, содержащей отвердитель в виде частиц уротропина. Графитопластовая смесь - это многофазная порошковая полидисперсная композиция наполнителя и связки. Процесс ее приготовления сопровождается протеканием явления гомогенизации, приводящего к созданию устойчивой во времени однородной структуры в двухфазной системе графит - смола, а также явлением адсорбции смесью газов и паров. Поскольку операция смешивания экзотермична, то при ее завершении имеет место явление термодесорбции газов и паров.Процесс уплотнения полученной смеси, выполняемый прессованием в нагретой пресс-форме при заданных силовых и кинематических условиях, включает операции заполнения смесью матрицы пресс-формы, нагрев смеси до температуры 150-170 °С, формование ее пуансоном при скорости 15-30 мм/с и удельном давлении 30-40 МПа, выдержку прессовки под давлением в течение 3-5 мин. К явлениям, имеющим место при уплотнении, относятся: термодесорбция газов и паров, совмещение жидкой смолы с уротропином, полимеризация смолы, смачивание расплавом смолы частиц графита и отверждение прессовки. Наиболее важными, определяющими физико-химические свойства полученных изделий, следует считать явления полимеризации, заключающиеся в образовании высокомолекулярного полимера из смолы путем многократного присоединения низкомолекулярных олигомеров к активным центрам, явления смачивания, заключающиеся в полярной химической связи частиц графита с расплавом смолы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СПЛАВА ХН70Ю
стр.71-74
Ощепков Б.В., Ощепков Г.Ф., Жильцова Т.А.
Качество полученного сплава в значительной степени определяется технологической пластичностью металла. Настоящая работа направлена на изучение причин пониженной технологической пластичности сплава ХН70Ю и разработку мероприятий, направленных на её повышение. Известно, что высокотемпературная хрупкость сплава ХН70Ю связана с влиянием интерметаллидов и карбонитридов на границы зёрен металла. Нами предложено давать хром уже в жидкую ванну, что существенно сокращает время его плавления и, следовательно, уменьшает время насыщения металла азотом. Известно, что позитивное влияние на длительную прочность сплава могут оказать небольшие добавки циркония. Показано, что максимальная длительная прочность достигается при содержании циркония порядка 0,1 мас. %. Цирконий связывает азот, однако для более полного удаления азота из металла предложено изменить порядок ввода циркония в сплав, разделив его присадку на два этапа. Одна часть циркония (0,05 мас. %) дается в сплав в конце плавления, а вторая (0,05 мас. %) в ходе рафинирования, совместно с алюмо-бариевой лигатурой и церием, ближе к выпуску металла из электропечи. Как показала практика, внедрение совокупности предложенных мер при производстве сплава ХН70Ю позволило снизить содержание азота в кованых заготовках в среднем с 0,025 до 0,018 мас. %. Относительное удлинение в листе повысилось с 59 до 65 %, и в результате количество листов первого сорта увеличилось с 40 до 70 % от общего количества.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СЛИТКА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ЭШП
стр.75-79
Матвеева М.А., Андреева С.А., Чуманов И.В.
Перспективным направлением в материаловедении является создание композиционных материалов с заданными свойствами. Исследуемый в статье опытный материал является биметаллической композицией, полученной с помощью электрошлакового переплава. Электрошлаковый переплав позволяет решить задачу получения биметаллической заготовки с высокой сплошностью соединения слоёв. Но переходная зона представляет собой сплав металлов, образующих слои слитка, и отличный по своим свойствам от сплавляемых металлов. Переходная зона представляет собой ещё один слой в многослойной композиции, при этом химический состав этого слоя непостоянен, то есть изменяется по высоте, и, соответственно, изменяются его свойства. Большая протяжённость переходной зоны часто приводит к образованию в этой зоне неблагоприятных структур, по свойствам резко отличающихся от свойств переплавляемых металлов, образующих составные части электрода. При этом толщина переходной зоны неравномерна по сечению слитка и её границы повторяют форму жидкометаллической ванны. Само по себе наличие переходной зоны затрудняет получение слоя металла с заданными свойствами требуемой толщины. Представлены результаты химического анализа переходной зоны биметаллического слитка полученного методом электрошлакового переплава. Были определены концентрации основных легирующих элементов с целью изучения их распределения в объёме слитка, в частности в зоне сплавления разнородных материалов. Для уменьшения химической неоднородности и протяженности зоны сплавления предложен ряд мер, направленных на уменьшение глубины жидкометаллической ванны и изменения химического состава переходной зоны. Особое внимание для решения проблемы химической неоднородности и протяжённости переходной зоны уделяется технологии электрошлакового переплава с вращением расходуемого электрода вокруг своей оси в процессе плавки.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
