Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск
Том 58, № 10 (2015)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-10

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

721-727 263
Аннотация

Исследованиями, проведенными в условиях электросталеплавильного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК», установлено, что увеличение длительности продувки рельсовой стали инертным газом при обработке на агрегате ковш – печь с 63 до 122 мин. способствует уменьшению количества оксидных неметаллических включений, при этом остальные контролируемые параметры качества готовых рельсов не ухудшаются. Промышленными экспериментами доказана технико-экономическая эффективность использования силикомарганца марки FeMnSi30HP вместо силикомарганца марки МнС18 для раскисления рельсовой стали в условиях электросталеплавильного цеха ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Установлено повышение степени сквозного усвоения углерода и кремния на 4 и 13 % соответственно. Механические свойства и макроструктура рельсов, полученных при использовании опытной технологии, находятся на уровне плавок текущего производства. По полученным расчетным данным экономическая эффективность от использования нового ферросплава марки FeMnSi30HP составила 13,99 и 32,64 руб./т для рельсов категорий Т1 и НЭ соответственно.

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

728-734 243
Аннотация

Исследовано влияние концентрации и состава наноразмерных модификаторов, полученных различными методами (термическим, плазмохимическим, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза – СВС, механохимическим и комбинированным с механохимическим), на микроструктуру и механические свойства синтетического серого чугуна при внутриформенном модифицировании. Кроме этого, в качестве наноразмерных модификаторов были исследованы пылевидные металлургические отходы. Для сравнения модифицирующих свойств использованы классические модификаторы российского производства. Увеличение твердости по Бринеллю в пределах 13 % показали образцы чугуна, модифицированные карбидами вольфрама и титана (методы СВС + механохимический), 10 % – модифицированные оксидом иттрия с цирконием или хромом (механохимический метод) и [ά-Fe, TiCx Ny , SiC] (плазмохимический метод). Увеличение предела прочности на растяжение примерно на 20 % зафиксировано на образцах чугуна, модифицированных карбидами вольфрама и титана с цирконием (механохимический метод). На образцах, модифицированных оксидом иттрия с цирконием или хромом (механохимический метод) и [ά-Fe, TiCx Ny , SiC] (плазмохимический метод), предел прочности возрос на 8 – 12 %. Концентрации модификаторов, при которых проявляется наибольший модифицирующий эффект, составили примерно 0,002 – 0,050 %.

735-739 282
Аннотация

Рассмотрена усовершенствованная технология выплавки марганцовистой стали марки 110Г13Л в дуговой сталеплавильной печи емкостью 25 т методом окисления. Рассмотрены все основные периоды ведения плавки. Представлены данные по исследованию шлакового режима процесса выплавки стали. Расчетным путем с применением практических данных по химическому составу шлаков окислительного и восстановительного периодов проведена оценка активности кислорода в металле. Графически показана зависимость активности кислорода в металле от суммарного содержания оксидов марганца и железа в шлаке. Кроме того, рассмотрена методика определения необходимого количества алюминия для раскисления металла с целью получения его требуемого количества в готовом металле. Исследовано влияние концентрации алюминия в металле на ударную вязкость марганцовистой стали.

740-743 256
Аннотация

Приведены результаты исследования неоднородности горячей пластической деформации стали марки 08Х21Н5Т. Растяжение образцов проводили в вакуумной камере испытательной машины ИМАШ-20-75 «Ала-Тоо». Для испытаний образец крепили в вакуумной камере к захватам с помощью планок, к боковой поверхности образца приваривали спай платинародий-платиновой термопары. Откачку воздуха из камеры проводили до остаточного давления 5,0·10‒5 мм рт. ст. (6,7·10‒3 Па). Нагрев образцов до температуры 800 ‒ 1200 °С осу-ществляли за счет теплового действия пропускаемого через них тока промышленной частоты. Точность поддержания температуры составляла ±5 °С. Исследовали деформацию аустенитной и ферритной фаз в зависимости от степени общей деформации стали и температуры, а также данные по влиянию указанных факторов на интенсивность проскальзывания этих фаз по межфазным границам. Исследовано также влияние температуры на отношение «горячей» микротвердости аустенита и δ-феррита в стали марки 08Х21Н5Т.

744-748 207
Аннотация

Изучено изменение одного из основных параметров мокрого магнитного обогащения – содержания железа ‒ и магнитных характеристик продуктов по технологической схеме обогащения Абагурской обогатительной фабрики (от слива классификаторов до концентрата 2-й стадии). Количество железа в пробах заметно растет с уменьшением крупности частиц. Приращение содержания железа магнетитового по схеме составляет 27,43 %, удельная намагниченности насыщения σs возрастает на 25,8 А·м2/кг; в поле сепарации Н = 175 кА/м прирост удельной намагниченности насыщения аналогичен – 25,76 А·м2/кг. Значения удельной магнитной восприимчивости χ в концентрате в сравнении со сливом выше. С ростом напряженности поля сепарации удельная восприимчивость продуктов уменьшается в несколько раз. По всей схеме обогащения наблюдается пропорциональность значений содержания железа и магнитных параметров продуктов. Учитывая эту закономерность, магнитные характеристики продуктов можно использовать для контроля и регулирования технологических режимов процессов мокрого магнитного обогащения.

749-755 245
Аннотация

Отсутствие однозначной интерпретации экспериментального материала по модифицированию металлов и сплавов делает актуальным поиск и доказательство гипотез, выходящих за рамки классического физико-химического подхода. Предложена квантово-механическая теория модифицирующего влияния веществ, в частности оксидов BaO, SrO, CaO в составе природного модификатора БСК-2, на металлические свойства, дополняющая классическую теорию гетерогенного зародышевания твердой фазы. Единая природа модифицирующего влияния веществ, вибрации и ультразвука на металлический расплав связана с возникновением осцилляций Фриделя. С позиции физики контактной разности потенциалов показаны особенности процесса зародышеобразования в металлических расплавах. На основе теории свободных электронов объясняется модифицирующая способность ультрадисперсных включений.

756-760 203
Аннотация

Перспективным направлением повышения эффективности нанесения огнеупорных покрытий на футеровку конвертеров является применение специальных дутьевых устройств разработанных конструкций, в том числе вихревых фурм, для максимального разбрызгивания шлакового расплава. С использованием основных положений механики газожидкостных систем выполнено численное моделирование дробления жидкого шлака при различных режимах его раздувки вихревыми струями. Получено, что размер частиц шлака, выносимых из зоны взаимодействия, определяется скоростью газового потока и расходом газа. Снижение вязкости шлака способствует уменьшению минимального размера частиц. При раздувке шлака в режиме «пробоя» возможно вспенивание шлакового расплава, что приводит к снижению скорости шлаковых частиц и отрицательно влияет на создание гарнисажа на футеровке конвертера.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

761-768 353
Аннотация

Элементы внедрения в стали (углерод, азот и водород) анализируются в терминах их влияния на электронную структуру, свойства дислокаций, упрочнение и разрушение. Подобие и различия в механических свойствах соответствующих твердых растворов контролируются влиянием этих элементов на плотность электронных состояний на уровне Ферми железа и, соответственно, на концентрацию свободных электронов. Углерод уменьшает, а азот и водород увеличивают концентрацию свободных электронов, вследствие чего изменяется характер межатомного взаимодействия, а именно, усиливается его ковалентная или металлическая компоненты. В приближении подвижных и неподвижных атомов внедрения анализируется скорость дислокаций в процессе деформации. В первом случае атомы внедрения являются препятствиями для дислокационного скольжения дислокаций, подвижность дислокаций определяется энтальпией связи дислокаций с примесными атомами. Если атомы внедрения могут сопровождать дислокации, то локально изменяется характер межатомной связи в дислокационных атмосферах, а это влияет на удельную энергию дислокаций и расстояние между ними в плоских скоплениях. На основе выполненных исследований объяснено существенное подобие между водородной хрупкостью аустенитных сталей и наличием вязко-хрупкого перехода в случае их легирования азотом.

769-774 192
Аннотация

Защитное покрытие на низколегированной стали Hardox 400 наплавляли с использованием порошковой проволоки SK A 70-G электродуговым методом. Такие покрытия эффективно работают в условиях сильного абразивного изнашивания и ударных нагрузок и применяются в различных областях промышленности. Методами сканирующей электронной микроскопии c рентгеноспектральным микроанализом и рентгеновского фазового анализа изучен химический и фазовый составы, а также состояние дефектной субструктуры покрытия. По морфологическому признаку в покрытиях выделяются три слоя. Поверхностный слой толщиной 3,5 мм имеет преимущественно структуру ячеистой кристаллизации и характеризуется присутствием ограненных частиц, обогащенных ниобием. Промежуточный слой (до 0,4 мм) имеет структуру островкового типа. Переходный слой (до 0,02 мм), непосредственно примыкающий к границе раздела с подложкой, характеризуется столбчатой и дендритной структурой. Зона термического влияния имеет общую толщину 4 мм. Установлено, что износостойкость покрытий в 2,3 раза выше, чем у подложки. Это обусловлено формированием субмикроразмерной структуры кристаллизации, выделением большого количества высокопрочных частиц упрочняющих фаз, а также формированием мартенситной структуры α-фазы покрытия. Упрочняющими фазами являются Fe3C, объемная доля которого составляет 10 %, карбиды ниобия и хрома состава NbC и Cr3C2 , суммарная объемная доля которых 20 %, и борид железа состава Fe3B, объемная доля которого 10 %.

775-780 159
Аннотация

Рассмотрены результаты анализа элементного и фазового составов, дефектной субструктуры поверхностного слоя стали 40Х, подвергнутой легированию путем облучения системы пленка (алюминий или титан) – подложка (сталь 40Х) высокоинтенсивным импульсным электронным пучком. Показано, что облучение системы пленка (титан) – подложка (сталь 40Х) импульсным электронным пучком сопровождается легированием стали на глубину расплавленного слоя (толщиной приблизительно 15 мкм); образованию поликристаллической (с субмикронным размером зерен) структуры на основе α-фазы, упрочненной наноразмерными частицами карбида титана. Облучение системы пленка (алюминий) – подложка (сталь 40Х) импульсным электронным пучком приводит к легированию тонкого (толщиной приблизительно 2 мкм) поверхностного слоя стали, что обусловлено испарением алюминия с поверхности стали; формированию мартенситной структуры, упрочненной наноразмерными алюминидами железа.

781-784 196
Аннотация

Методами просвечивающей электронной микроскопии выполнен сравнительный послойный анализ структуры (по центральной оси и по выкружке) объемно и дифференцированно закаленных рельсов на расстояниях 0, 2 и 10 мм от поверхности катания. Показано, что независимо от направления исследования и расстояния исследуемого слоя от поверхности катания структура рельсов всех категорий представлена зернами перлита пластинчатой морфологии, зернами феррита, в объеме которых наблюдаются частицы цементита разнообразной формы (зерна феррито-карбидной смеси) и зернами структурно свободного феррита (зернами феррита, не содержащими в объеме частиц карбидной фазы, зернограничный феррит). Изучены морфология и дефектная субструктура выявленных фаз, установлены места локализации концентраторов напряжений. Представлены количественные зависимости параметров фрагментов зерен феррито-карбидной смеси рельсов от режимов термической обработки и расстояния от поверхности катания.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

785-786 192
Аннотация

Приведены температуры расплава и содержание элементов (С, Si, Mn, S, P) на различных уровнях доменной печи. Уникальность этого эксперимента заключается в том, что, в отличие от лабораторных установок, в естественных условиях доменной печи наблюдается идеальная теплоизоляция жидкого расплава со всех сторон и термодиффузия элементов (С, Si, Mn, S, P) в вертикальном направлении. По этим экспериментальным данным вычислили теплоту термодиффузии элементов расплава чугуна и показали, что углерод, кремний, марганец и фосфор, как в жидком, так и в твердом металле, премещаются в сторону более горячей части системы, а сера, наоборот, ‒ в более холодную. Этот вывод может быть использован при описании существующих и создании новых процессов десульфурации металла.



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


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