Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск
Том 60, № 4 (2017)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-4

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

257-261 126
Аннотация

Показано, что использование установок с высокими обжатиями в составе литейно-прокатного модуля позволит улучшить качество проката за счет интенсивной проработки крупных непрерывнолитых слябов по всему сечению и получения однородной мелкозернистой структуры металла, а также позволит увеличить сечение непрерывнолитой заготовки. Проведен анализ причин образования неметаллических включений и ликватов в осевой зоне толстолистового проката. Проведен анализ неравномерностей деформации по высоте сляба при обжатии крупных непрерывнолитых слябов на стане 5000 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Описана конструкция и показаны технологические возможности установки циклической деформации для предварительной деформации непрерывнолитых слябов. Описана технология и определены параметры бойков для предварительной деформации крупных непрерывнолитых слябов. Приведены результаты экспериментального исследования процесса деформации непрерывнолитых заготовок из стали 45 и из стали 12Х18Н10Т. Проведена оценка структуры непрерывнолитого металла в процессе обжатия непрерывнолитых заготовок на установке циклической деформации. Определены основные параметры установки для предварительной деформации крупных непрерывнолитых слябов. Изложены технологические возможности установки циклической деформации с позиции существенного повышения качества листовых заготовок. На основании анализа технологических возможностей предложено использование установки циклической деформации в линии непрерывного литья заготовок для предварительного обжатия крупных непрерывнолитых слябов с целью полного совмещения по скорости процессов непрерывного литья и циклической деформации и обеспечения обжатия за один проход со степенью деформации 45 – 90 % для получения хорошей проработки литой структуры по всему сечению сляба. Предложено при использовании установки в линии машины непрерывного литья заготовок обжимать непрерывнолитые слябы, используя тепло литого металла, тем самым существенно снизить энергоемкость технологического процесса получения листовых заготовок. Предложено использование установки циклической деформации в линиях толстолистовых и широкополосных станов для предварительной деформации за один проход нагретых слябов, что позволит улучшить качество листовых заготовок и сократить число пропусков в прокатных станах.

 

262-267 159
Аннотация

Для интенсификации поверхностного диффузионного насыщения стали используют высокоэнергетическое воздействие на поверхность обрабатываемого материала. Рассмотрен процесс микродуговой химико-термической обработки, при котором стальное изделие погружают в контейнер, заполняемый порошком каменного угля, и нагревают пропусканием электрического тока. При этом в порошковой среде образуются микроразряды, которые концентрируются вокруг обрабатываемого изделия и создают область газового разряда. Это приводит к нагреву поверхности изделия и прилегающей порошковой среды. В результате пиролиза угля в контейнере образуется углеродсодержащая газовая среда, которая дает возможность осуществлять цементацию стали. Кроме того, возможно формирование поверхностных покрытий карбидного типа за счет одновременной диффузии углерода и легирующего элемента. В качестве его источника используется электропроводная обмазка, содержащая порошок диффузанта. Изучена возможность формирования покрытия карбидного типа при диффузионном насыщении низкоуглеродистой стали ванадием. Использовали цилиндрические образцы из стали 20 диам. 12 и длиной 35 мм. В качестве источника диффузанта применяли порошок низкоуглеродистого феррованадия. Плотность тока на поверхности образцов составляла 0,53 А/см2 , температура возрастала от комнатной до 1250 °С. Для изучения структуры и фазового состава диффузионного слоя использовали оптическую микроскопию, растровый электронный микроскоп с системой энергодисперсионного микроанализа, рентгеновский фазовый анализ, атомно-силовую микроскопию, микродюрометрический анализ. После обработки в течение 3 мин обнаружено формирование диффузионного слоя толщиной 170 – 180 мкм. Основой диффузионного слоя является твердый раствор ванадия в α-железе с концентрацией ванадия 3 – 4 % (по массе) и соотношением количества атомов в элементарной ячейке 9:1, соответствующим α-Fe9 V, микротвердостью 8,0 – 9,0 ГПа. В основе слоя расположены множественные наноразмерные карбидные включения, а также карбиды типа VC0,863 размером до 10 мкм с концентрацией ванадия около 64 % (по массе) микротвердостью 21,65 – 25,75 ГПа, претерпевающих атомное упорядочение с образованием кубической сверхструктуры V8 C7 .

 

 

ЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

268-275 193
Аннотация

Общемировой объем стали, выплавленной в 2016 г., превысил 1600 млн. т, из них более 1200 млн. т стали выплавлено в агрегатах конвертерного типа. В зависимости от ряда технологических факторов в процессе выплавки 1 т стали образуется до 25 кг мелкодисперсной пыли, которая содержит до 65 % железа в форме оксидов. Рециклинг отходов, образующихся в металлургическом производстве, в два – три раза ниже затрат на подготовку концентратов, получаемых из природного сырья и минералов. В условиях решения проблемы рециклинга конвертерных шламов разработан и совершенствуется способ кондиционирования отходов высокой влажности, включающий их нетермическое адсорбционное обезвоживание и последующее термохимическое окускование. В работе в качестве адсорбента использован твердый остаток пиролиза бурого угля – мелкозернистый буроугольный полукокс, производимый на опытно-промышленной установке разреза Березовский-1. Полученные образцы из буроугольного полукокса обладают высокоразвитой и пористой структурой и, соответственно, высокой адсорбционной способностью и хорошими энергетическими свойствами. Гранулометрический состав буроугольного полукокса практически идентичен гранулометрическому составу шлама. В то же время плотность частиц буроугольного полукокса даже при условии заполнения всего пористого пространства адсорбированной влагой более чем в 2,5 раза ниже плотности частиц конвертерного шлама. При смешивании буроугольного полукокса и конвертерного шлама полукокс поглощает влагу, получаемая смесь имеет высокую сыпучесть, в то же время адсорбированная в порах влага переходит в связанное состояние и становится активным участником окислительно-восстановительных процессов. В результате экспериментов получен новый материал, содержащий до 39 % Feмет и до 49 % С. Полученные в работе результаты позволили разработать эффективную технологию утилизации конвертерных шламов с получением феррококса, пригодного для использования в доменных и сталеплавильных агрегатах в качестве теплоносителя и восстановителя. Предлагаемая технология обходится без сложного механотермического обезвоживания и брикетирования со связующим.

 

276-284 134
Аннотация

Приведены основные научные и практические результаты повышения эффективности работы вертикальных осадительных камер для утилизации пыли металлургического производства на основе разработки и внедрения аппаратов нового поколения, способных улучшить охрану окружающей среды и условия труда рабочих, уменьшить потери полезного продукта. Проанализированы технические и эксплуатационные характеристики существующих пылеуловителей и средств для снижения выбросов пыли в атмосферу и современные методы пылеочистки. Созданы теоретические основы инерционного пылеулавливания и определены параметры дополнительных осадительных поверхностей, обеспечивающих выход пылевых частиц из турбулентного потока в ламинарный, для исключения вторичного выноса пыли из аппарата. Описаны научно-технические основы выбора и разработки вертикальной конструкции пылеосадительной камеры с волоконными шторами и экономического обоснования замены циклонов на пылеосадительную камеру. Даны теоретическое обоснование механизма осаждения пыли в осадительных камерах и результаты лабораторных исследований, их эффективности с волоконными шторами и инерционном осаждении аэрозоля на волоконную штору. Доказано, что вертикально направленный очищаемый поток, взаимодействуя вверху камеры с отраженным от дискообразной перегородки потоком, перенаправляется в горизонтальном направлении вдоль радиусов корпуса камеры с уменьшающейся скоростью по мере удаления от центра к периферии в интервале от 0,35 до 0,035 м/с. При производительности аспирационной установки 7500 м3 /ч, диаметре внутренней шторы 0,5 м, высоте камеры 3,8 м и скорости фильтрации газа через эту штору 0,35 м/с скорость фильтрации через штору диаметром 5 м равна 0,035 м/с. Предложен новый механизм осаждения пыли в осадительных камерах, а также определено влияние электрического заряда частицы и волокна на эффективность осаждения пыли в камере. Разработана конструкция новой вертикальной пылеосадительной камеры с волоконными шторами, в которой скорость радиального потока уменьшается при переходе от одной шторы к другой, что обеспечивает условия перехода от инерционного осаждения частиц к диффузионному. Это увеличивает степень улавливания тонкодисперсной пыли до 95 % при начальной скорости воздушного потока в камере 0,35 м/с.

 

285-291 405
Аннотация

Для получения изделий различной конфигурации из металлического листа используют множество приспособлений. Одно из них – листогибочные вальцы, которые можно классифицировать по нескольким признакам: по количеству валков (двух-, трех-, четырехвалковые); по типу привода (механические, пневматические, электромеханические, гидравлические); по взаимному расположению валков (симметричные, несимметричные/асимметричные). Вальцы листогибочные трехвалковые применяются для производства изделий цилиндрической, овальной и конической формы путем гибки листового металла, с их помощью изготавливают трубы, желоба, элементы воздуховодов, обечайки, бочки, всевозможные кожухи. Принцип работы листогибочных трехвалковых вальцов основан на противоположно направленном вращении валков, благодаря которому происходит захват листового материала и его гибка по заданному радиусу. Для облегчения подачи листов и выемки изделий, согнутых в замкнутую окружность, листогибочные трехвалковые вальцы комплектуются съемным и регулируемым по прижиму передним валом. В трехвалковых вальцах диаметр верхнего валка примерно в 1,5 раза больше диаметра нижних валков. В процессе формовки валки совершают реверсивное движение, при этом верхний валок может подниматься и опускаться для регулировки диаметра формуемой заготовки. При этом способе формовки крайние небольшие участки листа остаются плоскими. Этот недостаток устраняется подгибкой концов на прессе или на валковом стане. В настоящей работе предложен математический метод определения сил и моментов при холодной гибке толстого стального листа на листогибочных трехвалковых вальцах. Расчеты позволяют определить реакции опор валков, остаточные напряжения в стенке стального листа, долю пластической деформации по толщине листа и относительную деформацию продольных поверхностных волокон листа при гибке в зависимости от радиуса валков, шага между валками, величины обжатия листа верхним валком, толщины листа, а также модуля Юнга, предела текучести и модуля упрочнения стали листа. Результаты исследований могут быть использованы на металлургических и машиностроительных заводах при производстве стальных труб большого диаметра для магистральных трубопроводов.

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

292-297 163
Аннотация

Проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе. Задача настоящего исследования – разработка методики по определению оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе при сварке плавящимся электродом в среде аргона. В экспериментальных исследованиях для подтверждения расчетов использовали нанопорошок молибдена, введение которого в сварочную ванну осуществляли через специальное устройство. Наплавку образцов проводили на экспериментальной установке, в состав которой входили сварочная головка ГСП-2, укомплектованная разработанным устройством, источник питания ВС-300Б. Для наплавки образцов из стали 12Х18Н10Т применяли сварочную проволоку 12Х18Н9Т диам. 1,2 мм. Для обеспечения качественного сварного соединения при сварке размеры дендритов должны стремиться к минимуму. Стабильный процесс сварки обуславливается переходом капель электродного металла с торца сварочной проволоки в сварочную ванну, следовательно, объем капли электродного металла также должен стремиться к минимуму. До начала оптимизации концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе было установлено влияние параметров режима сварки плавящимся электродом в среде аргона на микроструктуру наплавленного металла. Результаты исследований показали, что минимальный размер зерен наблюдается при силе тока 240 – 260 А и напряжении дуги 28 – 30 В. При этих режимах были проведены исследования по выбору оптимальной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе. Установлено, что оптимальная концентрация наноструктурированных порошков-модификаторов в защитном газе составляет 20 мг/м сварного шва. Установлено, что применение разной концентрации наноструктурированных порошков в защитном газе позволяет получать различную микроструктуру наплавленного металла. Наиболее слаборазветвленные дендриты и равновесная структура по размеру дендритов достигается при концентрации нано- структурированного порошка в защитном газе 20 мг/м сварного шва. При добавлении наноструктурированных порошков-модификаторов в жидкую сварочную ванну происходит увеличение механических свойств сварных соединений по сравнению с процессом сварки без добавления напорошков-модификаторов при +20 °С на 7,5 %, при +500 °С на 6,5 %.

 

298-303 155
Аннотация

С помощью метода молекулярной динамики проведено исследование структурных трансформаций в нанокристаллическом никеле, содержащем границы наклона <111><111>и <100> <100>, под действием деформации. Нанокристаллический никель создавали в модели путем кристаллизации из жидкого состояния расчетного блока в форме пластины толщиной 1,5 – 2,0 нм, содержащей специально введенные кристаллические затравки – цилиндрические кристаллические области с неподвижно зафиксированными атомами. При создании расчетного блока цилиндрические области с кристаллической структурой поворачивали на случайные либо заданные углы вокруг центральной оси цилиндров. Это делалось для того, чтобы конечные кристаллические зерна имели по завершении кристаллизации между собой границы наклона. Взаимодействия атомов никеля друг с другом описывали с помощью многочастичных потенциалов Клери-Розато, построенных в модели сильной связи. Деформацию сжатия или растяжения задавали путем изменения межатомных расстояний вдоль заданной оси. Основное внимание уделяли изучению механизма пластической деформации с участием границ зерен и тройных стыков. Решали следующие вопросы: что преимущественно является инициатором пластических сдвигов: поверхность или граница; имеются ли проявления самоорганизации в этом случае; генерируются ли дислокации или механизм пластической деформации в случае нанокристаллической структуры в основном связан с зернограничным проскальзыванием. В настоящей работе в результате моделирования было выяснено, что пластическая деформация при размере зерен порядка нескольких нанометров осуществляется преимущественно посредством зернограничного проскальзывания без образования дислокаций и внутризеренного скольжения, причем зернограничное проскальзывание в некоторых случаях сопровождает вращение зерен. Смещения атомов в процессе пластической деформации в рассматриваемых материалах в первую очередь формировались от свободных поверхностей: при растяжении атомные смещения, как правило, были направлены от поверхности в глубь поликристалла, при сжатии – наоборот, в сторону поверхности. В результате воздействия деформации процесс рекристаллизации протекал в моделируемом нанокристаллическом никеле интенсивнее, интенсивнее также в этом случае мигрировали дефекты и избыточный свободный объем к границам раздела (границам зерен и свободной поверхности).

 

304-309 189
Аннотация

Для обоснованного выбора материала покрытий, соответствующих условиям эксплуатации изделий и режимов последующей электронно-пучковой обработки, исследованы нанотвердость, модуль Юнга и дефектная субструктура слоя, наплавленного на мартенситную низкоуглеродистую сталь Hardox 450 высокоуглеродистыми порошковыми проволоками диам. 1,6 мм различного химического состава (содержащими такие элементы, как ванадий, хром, ниобий, вольфрам, марганец, кремний, никель, бор), и дополнительно двухкратно-облученного импульсным электронным пучком. Формирование наплавленного слоя на поверхность стали осуществляли в среде защитного газа, содержащем 98 % Ar, 2 % CO2 , при сварочном токе 250 – 300 А и напряжении на дуге 30 – 35 В. Модифицирование наплавленного слоя осуществляли путем облучения поверхности наплавленного слоя высокоинтенсивным электронным пучком в режиме плавления и высокоскоростной кристаллизации. Нагрузка на индентор составляла 50 мН. Определение нанотвердости и модуля Юнга проводили в 30 произвольно выбранных точках модифицированной поверхности наплавки. Дефектную структуру поверхности модифицированной электронным пучком наплавки изучали методами сканирующей электронной микроскопии. Выявлено кратное увеличение нанотвердости и модуля Юнга наплавленного слоя при электронно-пучковой обработке относительно материала основы. Выявлено, что максимальный упрочняющий эффект наблюдается при наплавке порошковой проволокой, содержащей 4,5 % бора. Показано, что на поверхности наплавки, сформированной проволокой, в элементный состав которой входит 4,5 % бора, и дополнительно облученной интенсивным импульсным электронным пучком, формируются системы микротрещин. Исследования наплавок, сформированных порошковыми проволоками, не содержащими бор, после импульсной обработки электронным пучком показали отсутствие микротрещин на модифицированной поверхности. Повышение прочностных свойств модифицированного электронным пучком наплавленного слоя обусловлено формированием структуры, размеры кристаллитов которой изменяются от десятых долей микрометра до единиц микрометра, и содержащей включения вторых фаз (бориды, карбиды, карбобориды). Установлен значительный разброс значений нанотвердости и модуля Юнга, что обусловлено, очевидно, неоднородным распределением упрочняющих фаз.

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

310-317 160
Аннотация

Выполнен анализ результатов исследований температурных зависимостей кинематической вязкости, удельного электросопротивления, поверхностного натяжения и плотности жидких сталей и сплавов при нагреве и последующем охлаждении. Выявленные характерные особенности послужили основой систематизации политерм физических свойств сталей и сплавов. Установлено, что при нагреве до определенных критических температур в структуре расплава происходят изменения. Как следствие, политермы охлаждения приобретают иной вид, более приближенный к равновесным классическим закономерностям, и не совпадают с политермами нагрева. Ветвление температурных зависимостей физических свойств или гистерезис политерм является необратимым только при нагреве до температур не ниже критических. При несоблюдении этих условий возможен частичный или полный возврат к первичной структуре расплава, что оказывает влияние на величину гистерезиса политерм. Величина гистерезиса наряду с данными о свойствах является качественной характеристикой отклонений структуры расплава от равновесного и микрооднородного состояния. При этом равномерность распределения атомов легирующих элементов по микрогруппировкам или кластерам свидетельствует о равновесности структуры, а равномерность распределения кластеров, отличающихся строением по объему расплава, отражает его структурную микрооднородность. В процессе изучения свойств многокомпонентных металлических материалов обнаружено, что после плавления изменение свойств расплава при изотермической выдержке представляет собой типичную картину затухающих колебаний. С повышением температуры режим затухания приближается к апериодическому, а время релаксации уменьшается. Процессы, ответственные за кинетику изотермического изменения свойств расплава, протекают на микроуровне. Неравновесный промышленный металл обычно содержит включения, унаследованные от исходных материалов, в виде нерастворившихся частиц графита в чугуне, ассоциации и агрегации типа карбидов, нитридов и т.п. Приведение такого расплава в равновесие требует длительного времени, обычно превышающего время диффузионного перемещения атомов в пределах областей неравновесности. Чем сложнее в химическом и структурном отношениях твердый металл, тем дальше от равновесия отстоит полученный из него расплав. В такой системе новые корреляции формируются и распадаются наиболее интенсивно. При этом протекают кооперативные процессы взаимодействия новых пространственных и временных структур с унаследованными от исходных материалов, что и отражается осциллирующими зависимостями свойств металлических расплавов. Информация о состоянии расплава перед затвердеванием позволяет научно обосновать температурные и временные режимы выплавки сталей и сплавов. Такая подготовка расплава оказывает влияние на его способность к переохлаждению, скорость кристаллизации, формирование упрочняющих фаз и эвтектик, ликвацию элементов, структуру дендритов и зональное строение отливок, а в целом – на качество металлопродукции и эффективность производства.

 

ИННОВАЦИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОМЫШЛЕННОМ И ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ, ТЕХНОЛОГИЯХ И МАТЕРИАЛАХ

318-323 172
Аннотация

Разработан новый состав порошковых проволок на базе систем легирования C – Si – Mn – Мо – V – В и C – Si – Mn – Cr – Mo – V, представленных сталями типа 40ГМФР и 40Х3Г2МФ. Исследовано влияние легирующих элементов в составе порошковых проволок систем C – Si – Mn – Мо – V – В и C – Si – Mn – Cr – Mo – V на размер игл мартенсита, величину первичного зерна аустенита и загрязненность наплавленного слоя неметаллическими включениями. Определено влияние структуры на твердость и износостойкость наплавленного металла. Показано, что увеличение содержания углерода и легирующих элементов, в частности хрома, в составе наплавляемой стали способствует получению структуры со среднеуглеродистым мелкоигольчатым мартенситом и незначительной объемной долей δ-феррита. Обеспечивает уменьшение размера первичного зерна аустенита и снижение степени загрязненности наплавленного слоя неметаллическими включениями. Установленное улучшение структуры оказывает влияние на повышение твердости до 22 % и снижение скорости истирания наплавленного слоя до 34 %. Химический состав образцов, наплавленных порошковой проволокой cистемы С – Si – Mn – Mo – V – B, характеризуется более низким содержанием углерода и легирующих элементов, по сравнению со сталью типа 40Х3Г2МФ, что обуславливает образование в структуре после наплавки низкоуглеродистого мартенсита. Установлено, что значительное увеличение содержания углерода, марганца, хрома, ванадия и молибдена в составе наплавляемой стали типа 40ГМФР обеспечивает получение структуры с мелкоигольчатым и среднеигольчатым мартенситом, уменьшает размер первичного зерна аустенита и снижает уровень загрязненности наплавленного слоя неметаллическими включениями, в частности силикатами недеформирующимися. Изменения микроструктуры сопровождаются повышением твердости до 16 % и снижением скорости истирания наплавленного слоя до 20 %. В результате сравнительного анализа двух изучаемых систем порошковых проволок установлено, что эффективнее для наплавки горнорудного оборудования использовать проволоку системы С – Si – Mn – Cr – Mo – V, так как содержание и соотношение легирующих элементов в стали типа 40Х3Г2МФ способствует получению дисперсной мартенситной структуры с незначительной объемной долей δ-феррита, что обеспечивает высокую твердость и износостойкость наплавленного слоя.

 

НАУКА ПРОИЗВОДСТВУ

324-328 211
Аннотация

Рассмотрен перспективный совмещенный метод повышения эффективности производства сортовых прокатных профилей – прокатки-разделения с применением неприводного делительного инструмента, опыт использования которого в условиях действующего производства показал высокую эффективность этого направления в плане снижения себестоимости готовой продукции. Предложены зависимости, которые позволяют определить кратность разделения, а также скоростные условия при решении вопроса промышленного внедрения технологии процесса прокатки-разделения на действующем непрерывном мелкосортном стане 250. Рассмотрен существующий опыт реализации технологии процесса прокатки-разделения на типовом непрерывном мелкосортном стане 250, который позволил выявить особенности в перераспределении коэффициентов вытяжки, а также изменение скоростных условий по группам клетей. Установлено, что исходя из возможностей прокатного оборудования на стане целесообразно осуществлять продольное разделение заготовки на две полосы в чистовой группе клетей. Также определены изменения суммарных коэффициентов вытяжки и скорости прокатки по группам клетей. Приведены данные по изменению машинного времени по арматурным профилям № 10, № 12, № 14 в связи с освоением технологии процесса прокатки-разделения, что в свою очередь способствовало повышению эффективности производства действующего непрерывного мелкосортного стана. Апробированные в промышленности значения суммарных коэффициентов вытяжки и скорости прокатки по группам клетей можно определить из приведенных иллюстраций. Кроме того, при исследовании процесса была проведена опытно-промышленная прокатка арматуры номер № 8 в условиях непрерывного мелкосортного стана 250-1 сортопрокатного цеха АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Проведены сопоставления коэффициентов вытяжки и скорости прокатки при производстве арматуры № 8 на непрерывном проволочном стане 250 и непрерывном мелкосортном стане 250 из одинаковой заготовки – квадрат 100 мм. Результаты исследований представлены на рисунке, из которого видно, что использование процесса прокатки-разделения дает возможность при производстве арматуры № 8 на мелкосортном стане использовать на четыре клети меньше, чем на проволочном стане.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

328-335 203
Аннотация

Выполнена разработка математических моделей процесса обжига рудоугольных окатышей на конвейерной машине. Структура рудо угольных окатышей представляет собой сферу, состоящую из равномерно распределенных гранул руды, известняка и топлива, радиусы которых задаются исходя из возможностей мельничного оборудования. Рассмотрены вопросы теплообмена между газом и материалом в поперечно продуваемом плотном слое, дано описание явлений сушки и охлаждения материалов, в том числе и водовоздушной смесью, процессов окисления рудных составляющих окатышей, диссоциации известняка и горения топливных составляющих материала. В связи с недостаточной изученностью многих сопутствующих явлений широко используются эмпирические и полуэмпирические зависимости. Приведены уравнения инженерных математических моделей восстановления оксидов железа и горения топливных гранул, нагрева колосниковой решетки (тележек) машины и т.д. При расчете развития физико-химических превращений в объеме окатыша принималось, что любая химическая реакция с поверхности гранул того или иного компонента протекает по всей внутренней и внешней поверхности окатыша, причем потенциал процесса (разность концентраций газообразного реагента) является функцией радиуса окатыша, константы скорости реакции и коэффициента диффузии реагента в микропорах окатыша. В то же время реагирование в индивидуальной грануле имеет фронтальный характер, и степень завершения процесса может быть выражена через радиусы непрореагировавших объемов гранул. Из всего множества физико-химических явлений, сопровождающих процесс обжига рудоугольных окатышей, данная математическая модель непосредственно учитывает лишь основные, которые находят отражение в материальном балансе и могут быть проверены экспериментально. Конечноразностная аппроксимация уравнений математической модели совместно с выражениями для расчета теплофизических характеристик теплоносителей, коэффициентов тепломассообмена, термохимических и кинетических констант и т.д. составили основу численной модели конвейерной обжиговой машины, производящей металлизованные окатыши. Реализация этой модели в частном случае и представлена ниже.

 



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


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