д.т.н., старший научный сотрудник
Dr. Sci. (Eng.), Senior Researcher
д.т.н., генеральный директор
Dr. Sci. (Eng.), General Director
академик РАН, советник, д.т.н., профессор
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Academician, Adviser of the Russian Academy of Sciences, Chief Researcher
Представлены результаты исследований по разработке специализированной СВС технологии композиционных ферросплавов для сталеплавильного и доменного производства. Принципиальная задача по их созданию решена путем разработки нового подхода к практической реализации СВС метода – металлургического СВС процесса. Металлургический вариант СВС основан на использовании в новом процессе в качестве основного сырья различных металлургических сплавов, включая пылевидные отходы производства ферросплавов. В этом случае процесс синтеза горением реализуется за счет обменных экзотермических реакций. При этом образуется композиционный материал на основе неорганических соединений со связкой из железа и/или сплава на его основе. Показано, что по агрегатному состоянию исходных реагентов металлургические СВС процессы являются безгазовыми, газопоглощающими и газовыделяющими. Режимы горения при их реализации сильно отличаются. Для организации металлургического СВС процесса в слабо экзотермичных системах возможно использование различных вариантов принципа термического сопряжения. Исследован самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотированного феррованадия и феррохрома. Показано, что на закономерности и механизм горения феррованадия в азоте сильное влияние оказывает фазовый состав исходного сплава. При азотировании σ-(Fe – V) происходит активация процесса, связанная с превращением интерметаллида в α-твердый раствор по достижении температуры фазового перехода (~1200 °С). Композиционная структура продуктов азотирования феррованадия формируется за счет слияния твердожидких частиц-капель, состоящих из расплавленного железа и твердого нитрида ванадия. Твердофазный механизм взаимодействия феррохрома с азотом способствует достижению высокой степени его азотирования. Показано, что скорость горения феррохрома при азотировании в режиме спутной фильтрации, также как и хрома, возрастает с увеличением расхода азота. При этом степень азотирования феррохрома при принудительной фильтрации (4,7 – 7,5 % N) много меньше степени его азотирования при естественной фильтрации (8,8 – 14,2 % N).
The article presents research findings in the development of a specialized SHS technology for composite ferrous alloys for steel melting and blast furnace iron-making. To resolve the principle goal of creating metallurgical production lines it was developed a new approach to practical implementation of the SHS method – a metallurgical SHS process. The metallurgical version of SHS is based on using different metallurgical alloys as the main raw stock; those include dust-type wastes of ferrite alloys production. In this case, the process of synthesis by combustion is implemented via exothermic exchange reactions. Here, composite materials form; they are based on inorganic compositions bound with iron and/or an alloy based on iron. It has been shown that depending on the aggregate state of source reagents, metallurgical SHS processes can be gasless, gasabsorbing or gas-yielding. Combustion modes for these processes largely differ. To arrange for metallurgical SHS process in weakly exothermic systems, one can use different versions of the thermal bonding principle. The authors have investigated self-propagating high-temperature synthesis of nitrided ferrovanadium and ferrochrome. It has been shown that the phase composition of the source alloy has strong impact on the consistent behaviors of the combustion flow and the combustion mechanism of ferrovanadium (if combustion is taking place in nitrogen atmosphere). In the course of nitriding σ-(Fe – V), process activation takes place; the activation is related to the transformation of the intermetallide into α-solid solution when the phase transition temperature is reached (~1200 °C). The composition structure of ferrovanadium nitride products is formed by the confluence of solid-liquid droplet-particles that consist of molten Fe and solid vanadium nitride. A 3-phase mechanism of ferrochrome interaction with nitrogen facilitates the achievement of a high degree of nitriding. It was shown that the combustion rates of ferrochrome (and chrome) during nitriding in coflow filtration mode increase as the nitrogen flow rate is increased. Here, the degree of ferrochrome nitriding during forced filtration (4.7 – 7.5 % N) is much less than that during non-forced filtration (8.8 – 14.2 % N).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.