blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-1-35-38blackmet-786Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESМОДЕЛЬ ИСПАРЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ПЛАВКЕ В ВАКУУМНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИMODEL OF EVAPORATION OF THE COMPONENTS AT THE NICKEL ALLOYS SMELTING IN A VACUUM INDUCTION FURNACEМихайловА. М.MikhailovA. M.

генеральный директор

General Director

alex.alloys@gmail.comЗубаревК. А.ZubarevK. A.

магистрант 2-го курса кафедры «Металлургия стали и ферросплавов»

Postraduate of the Chair “Metallurgy of Steel and Ferroalloys”

st-kirill@mail.ruКотельниковГ. И.Kotel’nikovG. I.

к.т.н., доцент кафедры «Металлургия стали и ферросплавов»

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Metallurgy of Steel and Ferroalloys”

gikotelnikov@yandex.ruСеминА. Е.SeminA. E.

д.т.н., профессор кафедры «Металлургия стали и ферросплавов»

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Metallurgy of Steel and Ferroalloys”

asemin2007@yandex.ruГригоровичК. В.GrigorovichK. V.

член-корр. РАН, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Металлургия стали и ферросплавов», зав. лабораторией

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Corresponding Member of RussianAcademy of Sciences (RAS), Head of the Chair “Metallurgy of Steel and Ferroalloys”, Head of the Laboratory

konstantin.grigorovich@gmail.comНаучно-технический центр «Технологии Специальной Металлургии» (119017, Россия, Москва, Малый Толмачевский пер., 8/11)РоссияScientifi c and Technical Centre “Technologies of Special Metallurgy” (8/11, Malyi Tolmachevskii lane, Moscow, Russia, 119017)Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS) (4, Leninskii ave., Moscow, 119049, Russia)Russian FederationНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4) Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119991, Россия, Москва, Ленинский пр., 49)РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS) (4, Leninskii ave., Moscow, 119049, Russia) Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Akademy of Sciences (49, Leninskii ave., 119049, Moscow)Russian Federation2016030220165913538Copyright © Михайлов А.М., Зубарев К.А., Котельников Г.И., Семин А.Е., Григорович К.В., 20162016Михайлов А.М., Зубарев К.А., Котельников Г.И., Семин А.Е., Григорович К.В.Mikhailov A.M., Zubarev K.A., Kotel’nikov G.I., Semin A.E., Grigorovich K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/786

Проблема выплавки никелевых сплавов в вакуумной индукционной печи (ВИП) состоит в том, чтобы обеспечить рафинирование металла и сохранить легирующие элементы и никель. Задача работы состояла в создании модели поведения всех компонентов сложнолегированных сплавов при плавке в ВИП в глубоком вакууме. В качестве лимитирующей стадии принят акт перехода компонента в газовую фазу. Величину потока каждого компонента сплава в газовую фазу в этих условиях определяли по уравнению Лангмюра. Модель дает адекватные результаты прогноза по испарению компонентов сложнолегированных сплавов на никелевой основе при их выплавке в вакуумной индукционной печи. Созданный алгоритм позволяет рассчитывать изменение во времени массы и состава сплавов на основе никеля при рафинировании их в вакуумной индукционной печи выбранной вместимости при заданном остаточном давлении и температуре.

The problem of nickel alloys production is to refi ne the metal and to safe alloying elements and nickel. The aim of this work was to create a model of behavior of all components of complex alloys during melting in the vacuum induction furnace in a deep vacuum. The act of evaporation was taken as a limit stage. The fl ow of each component of the alloy in gas phase under these conditions was determined with the Langmuir equation. The model is adequate to predict the evaporation of components in complex alloys based on nickel during smelting in a vacuum induction furnace. The algorithm providing the calculation of mass and composition variation in time of nickel-based alloys during refi ning in a vacuum induction furnace with selected capacity, residual pressure and temperature is presented.

модельиспарениеуравнение Лангмюраникелевые сплавывакууминдукционная печьконденсатmodelevaporationLangmuir equationnickel alloysvacuuminduction furnacecondensateReferencesКаблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия). – М.: МИСиС, 2001. – 632 с.Kablov E.N. Litye lopatki gazoturbinnykh dvigatelei (splavy, tekhnologiya, pokrytiya) [Cast vanes of gas turbine engines (alloys, technology, coatings)]. Moscow: MISiS, 2001, 632 p. (In Russ.).Белянчиков Л.Н. Оценка возможности испарительного рафинирования никелевых сплавов от вредных цветных примесей // Электрометаллургия. 2009. № 5. 24 – 32 с.Belyanchikov L.N. Assessment of the possibility of evaporative refi ning of nickel alloys from detrimental non-ferrous impurities. Elektrometallurgiya. 2009, no. 5, pp. 24–32. (In Russ.).Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов. – 2-е изд. / В.А. Григорян, А.Я. Стомахин, Ю.И. Уточкин и др. – М.: МИСиС, 2007. – 318 с.Grigoryan V.A., Stomakhin A.Ya., Utochkin Yu.I. etc. Fiziko-khimicheskie raschety elektrostaleplavil’nykh protsessov [Physical and chemical calculations EAF processes]. Moscow: MISiS, 2007, 318 p. (In Russ.).Линчевский Б.В. Вакуумная индукционная плавка. – М.: Металлургия, 1975. – 240 с.Linchevskii B.V. Vakuumnaya induktsionnaya plavka [Vacuum induction melting]. Moscow: Metallurgiya.1975, 240 p. (In Russ.).Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. – М.: Металлургия, 1987. – 271с.Grigoryan V.A., Belyanchikov L.N., Stomakhin A.Ya. Teoreticheskie osnovy elektrostaleplavil’nykh protsessov [Theoretical foun dations of EAF process]. Moscow: Metallurgiya. 1987, 271p. (In Russ.).Производство стали и сплавов в вакуумных индукционных печах / Г.Н. Окороков, А.Г. Шалимов, В.М. Антипов, Н.А. Тулин. – М.: Металлургия, 1972. – 192 с.Okorokov G.N., Shalimov A.G., Antipov V.M., Tulin N.A. Proizvodstvo stali i splavov v vakuumnykh induktsionnykh pechakh [Production of steel and alloys in vacuum induction furnaces]. Moscow: Metallurgiya.1972, 192 p. (In Russ.)Балковой Ю.В., Алеев Р.А., Григорян В.А., Баканов В.К. Термодинамические характеристики вакуумной обработки никель-марганцевых расплавов // Изв. вуз. Черная металлургия. 1985. № 11. С. 45 – 49.Balkovoi Yu.V., Aleev R.A., Grigoryan V.A., Bakanov V.K. Thermodynamic characteristics of the vacuum processing of nickel-manganese melts. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1985, no. 11, pp. 45–49 (In Russ.).Кубашевский О., Олкокк К.Б. Металлургическая термохимия: Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1982. – 392 с.Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgical Thermochemistry. Oxford, New York, Pergamon Press. 1967. (Russ. ed.: Kubaschewski O., Alcock C.B. Metallurgicheskaya termokhimiya. Moscow: Metallurgiya, 1982. 392 p.).Люпис К. Химическая термодинамика материалов. – М.: Металлургия, 1989. – 503 с.Lupis C.H.P. Chemical thermodynamics of Materials. New York: North Holland. 1983. 581 p. (Russ. ed.: Lupis C. Khimicheskaya termodinamika materialov. Moscow: Metallurgiya, 1989. 503 p.).Белянчиков Л.Н. Универсальная методика пересчета значений параметров взаимодействия элементов с одной основы сплава на другую на базе теории квазирегулярных растворов. Часть 2. Теоретические основы и адекватность модели пересчета // Электрометаллургия. 2009. № 2. С. 29 – 39.Belyanchikov L.N. Universal method of recalculating the valuesТеория металлургических процессов / Д.И. Рыжонков, П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев и др. – М.: Металлургия, 1989. – 392 сof interaction parameters of elements on one of the alloy base toСвойства элементов. Т. 2. / М.Е. Дриц, А.М. Дриц, П.Б. Будберг и др. – М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2003. – 456 с.another on the basis of the theory of quasi-regular solutions. Part 2:Трофимов Е.А., Михайлов Г.Г. Анализ фазовых равновесий в системах Ni – C – O, Ni – Ca – O и Ni – Al – O в условиях существования жидкого металла // Вестник ЮУрГУ. 2010. № 13. С. 4 – 7.Theoretical basis and adequacy of the model of recalculating. Elektrometallurgiya.Морачевский А.Г., Сладков И.Б.Термодинамические расчеты в металлургии. – М.: Металлургия, 1993. – 304 с.2009, no. 2, pp. 29–39. (In Russ.).Рузинов Л.П., Гуляницкий Б.С. Равновесные превращения металлургических реакций. – М.: Металлургия, 1975. – 416 с.Ryzhonkov D.I., Arsent’ev P.P., Yakovlev V.V. etc. Teoriya metallurgicheskikhprotsessov [Theory of metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya, 1989, 392 p. (In Russ.).protsessov [Theory of metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya, 1989, 392 p. (In Russ.).Drits M.E., Drits A.M., Budberg P.B., Kuznetsov N.T., Panovko V.M. Svoistva elementov [Features of elements], vol. 2. Moscow: Izdatel’skii dom “Ruda i Metally”. 2003, 456 p. (In Russ.).Drits M.E., Drits A.M., Budberg P.B., Kuznetsov N.T., Panovko V.M. Svoistva elementov [Features of elements], vol. 2. Moscow: Izdatel’skii dom “Ruda i Metally”. 2003, 456 p. (In Russ.).Trofi mov E.A., Mikhailov G.G. Analysis of phase equilibria in Ni-CO, Ni-Ca-O and Ni-Al-O systems in the conditions of existence of liquid metal. Vestnik YuUrGU. 2010, no. 13, pp. 4–7. (In Russ.).Trofi mov E.A., Mikhailov G.G. Analysis of phase equilibria in Ni-CO, Ni-Ca-O and Ni-Al-O systems in the conditions of existence of liquid metal. Vestnik YuUrGU. 2010, no. 13, pp. 4–7. (In Russ.).Morachevskii A.G., Sladkov I.B. Termodinamicheskie raschety v metallurgii [Thermodynamic calculations in metallurgy]. Moscow: Metallurgiya. 1993, 304 p. (In Russ.).Morachevskii A.G., Sladkov I.B. Termodinamicheskie raschety v metallurgii [Thermodynamic calculations in metallurgy]. Moscow: Metallurgiya. 1993, 304 p. (In Russ.).Ruzinov L.P., Gulyanitskii B.S. Ravnovesnye prevrashcheniya metal lurgicheskikh reaktsii [Equilibrium conversion of metallurgical reactions]. Moscow: Metallurgiya. 1975, 416 p. (In Russ.).Ruzinov L.P., Gulyanitskii B.S. Ravnovesnye prevrashcheniya metal lurgicheskikh reaktsii [Equilibrium conversion of metallurgical reactions]. Moscow: Metallurgiya. 1975, 416 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.