Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ЭЛЕМЕНТАРНЫХ СИСТЕМАХ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-91-98

Полный текст:

Аннотация

Одним из перспективных направлений совершенствования существующих технологий является разработка технологий легирования и модифицирования стали оксидными, в том числе и природными материалами. Такими материалами являются барийстронцийсодержащие карбонатные руды, никелевые концентраты и конвертерный ванадиевый шлак, использование которых позволяет получать металл с улучшенными свойствами, в то же время из процесса исключается стадия получения ферросплавов и лигатур, характеризующаяся значительными затратами. Для совершенствования существующих металлургических процессов требуются значительные исследования, которые можно осуществить с использованием методов термодинамического моделирования. В статье приведены результаты термодинамического моделирования в элементарных системах процессов восстановления бария, стронция, ванадия и никеля из их оксидов различными восстановителями. Полученные результаты позволили выяснить принципиальную возможность реализации процессов микролегирования и модифицирования стали недорогими материалами и определить тип и оптимальные расходы восстановителя. В качестве инструмента при термодинамическом моделировании использовали программный комплекс «Терра», который позволяет на основе принципа максимума энтропии определять равновесный состав многокомпонентной гетерогенной системы для высокотемпературных условий. В качестве восстановителей рассматривали углерод, кремний и алюминий. Проведены исследования влияния температуры и расходов восстановителей на условия и режимы процессов восстановления металлов. Результаты исследования процессов восстановления бария и стронция показали, что в качестве восстановителя при применении оксидных барийсодержащих материалов для обработки сталей предпочтительней использовать кремний или алюминий. Определены оптимальные расходы восстановителей, обеспечивающие максимальную степень восстановления бария и стронция. Проведены исследования и подтверждена возможность восстановления никеля углеродом. Результаты исследования процесса восстановления ванадия подтвердили реализуемость процесса как отдельно кремнием и углеродом, так и совместным углеродотермическим восстановлением, при котором углерод является преобладающим восстановителем. Использование полученных результатов позволит разрабатывать новые ресурсосберегающие технологии с использованием оксидных материалов для легирования, микролегирования и модифицирования расплавов системы Fe – C.

Об авторах

И. А. Рыбенко
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры прикладных информационных технологий и программирования


О. И. Нохрина
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов


И. Д. Рожихина
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов


М. А. Голодова
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Кандидат технических наук, доцент кафедры механики и машиностроения


В. П. Цымбал
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
Доктор технических наук, профессор консультант кафедры прикладных информационных технологий и программирования


Список литературы

1. Бобкова О.С., Барсегян В.В. Перспективы развития технологий прямого легирования стали из оксидных расплавов // Металлург. 2006. № 9. С. 43 – 46.

2. Рыбенко И.А. Разработка методики и системы расчета вариантов технологий непрерывного получения металла в агрегатах струйно-эмульсионного типа: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Новокузнецк, 2000. – 17 с.

3. Рыбенко И.А., Мочалов С.П. Моделирование и оптимизация стационарных режимов металлургических процессов. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2015. – 170 с.

4. Smith W.R., Missen R.W. Chemical Reaction EquilibriumAnalysis: Theory and Algorithms. – NY, John Wiley, – 1982.

5. Van Zeggeren F., Storey S.H. The Computation of Chemical Equilibria. – Oxford: Cambridge University Press, 1970. – 176 p.

6. Thermodynamic Properties of Individual Substances / Gurvich L.V. ed. Fourth edition in 5 volumes, Hemisphere Pub Co. NY, L., Vol. 1. parts 2, 1989.

7. Iorish V.S., Belov G.V. On Quality of Adopted Values in Thermodynamic Databases // Netsu Sokutei. 1997. 24 (4). Р. 199 – 205.

8. Holub R., Vonka P. The Chemical Equilibria of Gaseous Systems. – Dordrecht: Reidel Pub. Comp, 1976.

9. SpeakK.F.Application of non PhaseDiagrams andThermodynamics for CVD // Proceeding of Seventh Jntern. Conference on CVD. – N.Y.: Electrochem. Soe, 1979. P. 1 – 16.

10. Belov G.V., Trusov B.G. Influence of Thermodynamic and Thermochemical Data Errors on Calculated Equilibrium Composition // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1998. Vol. 102. No. 12. Р. 1874 – 1879.

11. Синярев Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. – М.: Наука, 1982. – 132 с.

12. Белов Г.В., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих систем. – М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2013. – 96 с.

13. Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Rybenko I.A., Khodosov I.E. Energy-efficient reduction of iron from its ores// Steel in Translation. 2016. Vol. 46. No. 4. Р. 245 – 250.

14. Golodova M.A., Dmitrienko V.I., Rozhikhina I.D., Rybenko I.A. Reduction of vanadium in elementary systems// Steel in Translation. 2010. Vol. 40. No. 4. Р. 310 – 313.

15. Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Dmitrienko V.I., Golodova M.A., Efimenko Y.A. Reduction of metals from vanadium converter slag by means of carbon and silicon // Steel in Translation. 2014. Vol. 44. No. 2. Р. 99 – 102.

16. Акимов Е.Н., Сенин А.В., Рощин В.Е. Термодинамический анализ получения низкоуглеродистого феррохрома с применением модели ассоциированных растворов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2013. Т. 13. № 1. С. 182 – 185.

17. Черняк С.С., Ромен Б.М. Высокомарганцовистая сталь в драгостроении. – Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1996. – 377 c.

18. Кичигина О.Ю. Восстановление никеля из его оксида углеродом // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 10. C. 20 – 23.

19. Роль ванадия в микролегированных сталях / Р. Лангеборг, Т. Сивецки, С. Заяц и др.; под ред. Л.А. Смирнова. – Екатеринбург: изд. УИМ, 2001. – 107 с.

20. Дерябин А.А., Козырев Н.А., Могильный В.В. и др. Эффективность использования ванадийсодержащих конвертерных шлаков для прямого легирования рельсовой стали ванадием в ковше // Сталь. 1998. № 2. С. 19 – 21.


Для цитирования:


Рыбенко И.А., Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Голодова М.А., Цымбал В.П. РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ЭЛЕМЕНТАРНЫХ СИСТЕМАХ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(2):91-98. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-91-98

For citation:


Rybenko I.A., Nokhrina O.I., Rozhikhina I.D., Golodova M.A., Tsymbal V.P. DEVELOPMENT OF RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES OF STEEL DIRECT ALLOYING ON THE BASIS OF THERMODYNAMIC MODELING OF METALS RECOVERY PROCESSES IN ELEMENTARY SYSTEMS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(2):91-98. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-2-91-98

Просмотров: 151


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)