МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
На крупных металлургических предприятиях сжатый воздух производится на ТЭЦ-ПВС – комбинированных электрических и паровоздуходувных станциях, вырабатывающих электроэнергию, тепло и сжатый воздух для нужд производства. Электроэнергия и тепло производятся на паротурбинных установках теплофикационного типа, для сжатия воздуха, как правило, применяются одноступенчатые и двухступенчатые компрессоры с паротурбинным приводом. При использовании двухступенчатых компрессоров охлаждение воздуха для снижения энергетических затрат обычно применяется только перед второй ступенью. Для этого используются теплообменники, хладоносителем в которых является вода. Понижение температуры воды после теплообменников происходит в обычных градирнях атмосферным воздухом. В первую ступень компрессора воздух поступает с температурой окружающей среды. При использовании такой системы температура охлажденного воздуха перед ступенями компрессора зависит, прежде всего, от температуры окружающей среды, что достаточно часто не даёт возможности снизить температуру воздуха перед ступенями компрессора до желаемых величин, особенно, в летнее время.
В статье приводится схема установки на комбинированной паровоздуходувной и электрической станции металлургического предприятия, в которой дополнительно используется работающий в режиме холодильной машины абсорбционный термотрансформатор (АбТТ). Для привода АбТТ используется отборный пар энергетической турбины. В предложенной схеме АбТТ предназначен для понижения температуры воздуха на входе и в первую, и во вторую ступени компрессора. Проведена оценка термодинамической эффективности вновь разработанной схемы. В качестве критерия эффективности принят общий расход топлива на ТЭЦ-ПВС при прочих неизменных показателях. Предложены зависимости для определения изменения общего расхода топлива на выработку электроэнергии, тепла и сжатого воздуха в схеме с АбТТ по сравнению с исходной схемой. Проведенная оценка показала, что использование АбТТ позволяет при снижении температуры воздуха перед ступенями компрессора на 10 ºС уменьшить суммарный расход условного топлива на 0,15 т у.т./ч.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Проанализировано распределение сталей различного класса прочности по сопротивлению деформации. При этом принимается во внимание, что в термодинамическом аспекте процесс деформации представляется диссипативным эффектом: имеет мес то переход части кинетической энергии внешнего механического воздействия во внутреннюю энергию деформируемого металла с формированием определенной дислокационной структуры. В связи с этим предложены энергетические критерии деформируемости металла, определяемые в стандартном испытании на растяжение. Основу этих критериев составляет работа деформирования, определяемая площадью диаграммы растяжения. При этом поглощенная энергия определяет удельную работу деформации, а темп поглощения энергии – сопротивление металла деформированию (податливость пластической деформации). Проведена количественная оценка проявления эффекта диссипации с сопоставлением значений удельных работ и критериев податливости. Исследование выполняли с использованием стандартных испытаний на растяжение образцов, изготовленных из сталей с различной прочностью, достигаемой за счет как химического состава (легирование), так и термической обработки, и применяемых для изготовления изделий различного конструкционного назначения. При этом в выбранной совокупности сталей диапазон предела текучести составлял 210 – 1660 МПа, временного сопротивления 840 – 1940 МПа. В результате установлено, что удельная работа сосредоточенной деформации на порядок превышает удельную работу равномерной деформации. Критерии податливости сосредоточенной деформации заметно ниже критериев податливости равномерной деформации, притом, что между ними наблюдается заметная корреляция. Пос леднее можно рассматривать как проявление структурной эволюции металла на обеих стадиях его деформирования, при которой в процессе самоорганизации диссипативной системы, каким является деформируемый металл, плотность дислокаций служит внут ренним параметром, управляющим эволюционным превращением. Установлена корреляционная связь критериев податливости с показателями предельных напряжений при равномерном деформировании и разрушении. Таким образом, проведено ранжирование различных по прочности сталей по энергии, поглощаемой при деформации. В прикладном аспекте численные значения удельной работы и критерия податливости полезно использовать для прогнозирования поведения при механическом воздействии в эксплуатации и механической обработке сталей различного класса прочности.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проведено термодинамическое моделирование химических и фазовых превращений в системе окисленная марганцевая руда – углерод. Термодинамическое прогнозирование моделирования химических и фазовых превращений в системе проводилось с помощью многоцелевого программного комплекса, предназначенного для моделирования равновесных состояний и процессов в высокотемпературных системах с химическими и фазовыми превращениями «Астра 4», разработанного в МГТУ им. Баумана. Расчеты состава фаз и характеристик равновесия проводились с использованием справочной базы данных по свойствам индивидуальных веществ. Основу информации в базе данных программного комплекса «Астра 4» составляют термодинамические, теплофизические и термохимические свойства индивидуальных веществ, которые были систематизированны в Институте высоких температур АН СССР, в национальном бюро стандартов США, опубликованные в периодической печати, монографиях, справочниках, а также обработанные и рассчитанные в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Изучение моделирования химических и фазовых превращений в системе проводилось в температурном интервале 1573 – 2573 К с содержанием углерода в системе 5 – 10 – 15 % и давлении 0,1 МПа. В ходе моделирования было установлено, что максимальная степень перехода марганца в kMn5Si3 до 95,3 при Т = 1873 К и 30 %-ном содержании восстановителя в системе. При дальнейшем увеличении температуры марганец начинает переходить в газовую фазу. Кремний, в сравнении с марганцем, восстанавливается более трудно, и с увеличением температуры начинает переходить в газовую фазу. Наиболее оптимальный температурный интервал восстановления кремния 1773 – 1873 К с содержанием восстановителя в системе от 15 до 30 %. Степень перехода железа (αFe , %) в условиях системы в зависимости от температуры и содержания восстановителя позволила определить оптимальный температурный интервал 1773 – 1873 К при содержании восстановителя 15 %. Проведенное термодинамическое моделирование фазовых переходов системы марганцевая руда – восстановитель позволило проанализировать возможность получения ферросиликомарганца из труднообогатимых окисленных марганцевых руд месторождения Западный Камыс путем их электроплавки.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ
В ПОРЯДКЕ ДИСКУССИИ
Обнаружены игольчатые образования в конденсате, полученном при нагреве оцинкованной стали в плазменно-дуговой печи постоянного тока с графитовым катодом в атмосфере аргоне. Результаты анализа показали, что ведущей фазой в них является оксид цинка ZnO в форме наноигл (игольчатых кристаллов).
ISSN 2410-2091 (Online)