Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
№ 4 (2017)
Скачать выпуск PDF

Металлургия цветных металлов

4-11 203
Аннотация

Для организации внутрипечного пылеосаждения на печи Ванюкова в ОАО «СУМЗ» (Россия, г. Ревда) была применена технология с использованием акустических излучателей. Конструкция излучателя включала сопловую трубу, воздушное сопло, резонатор и фокусирующую поверхность. Исходя из площади поверхности ванны расплава печи и рекомендуемых значений удельной акустической мощности для внутрипечного пылеосаждения, была рассчитана суммарная звуковая мощность акустического поля и определены оптимальное количество и места расположения акустических излучателей. Для формирования акустического поля на печи Ванюкова для плавки сульфидного медного цинксодержащего сырья и обеднения жидких конвертерных шлаков в торцевой стене через смотровое окно были установлены 4 акустических излучателя: два со стороны аптейка и два со стороны загрузки шихтовых материалов. Всего было реализовано шесть опытных режимов испытаний системы внутрипечного пылеосаждения с различными настройками работы акустических излучателей и один базовый – для сравнения показателей работы. Продолжительность опытных периодов колебалась от 5 до 18 сут, причем общее время работы агрегата с использованием акустических излучателей составило 68 сут. Наличие в рабочем пространстве печи акустического поля при любых настройках работы излучателей в той или иной мере способствовало снижению концентрации пылевых частиц после цепочки газоочистных аппаратов (в товарной точке). По экспериментальным данным было выявлено, что минимальная суммарная звуковая мощность акустического поля, обеспечивающая снижение концентрации пыли за счет коагуляции пылевых частиц внутри печного пространства, составляет 800 Вт. 

12-20 159
Аннотация

Приведены результаты исследования процесса спекания соды с низкотитановым шлаком, полученным при переработке титаномагнетитового концентрата с целью изменения минералогического состава Ti-содержащих фаз с получением продукта, пригодного для химического отделения диоксида титана от примесей. Рентгенофазовым анализом установлено, что полученный титановый шлак относится к шпинелидно-аносовитному типу. Изучены факторы, влияющие на процесс спекания: соотношение масс шлака и соды, продолжительность ведения процесса, температура и размер частиц шлака. Термический анализ процесса спекания шлака с содой показал, что оптимальной температурой процесса является 900 °С. Она обеспечивает образование титанатов натрия и достаточно пористого спека. Показано, что предварительная обработка шлака требует тонкого размола титанового шлака для эффективного проведения процесса разложения. Выявлено, что измельчение частиц титанового шлака до 40 мкм способствует более полному разложению аносовита с образованием титанатов натрия. Установлено, что при спекании титанового шлака с содой при массовом соотношении шлак : сода = 1 : 1,05 происходит разложение аносовита, а практически весь титан связан в титанаты натрия. Определены оптимальные условия проведения процесса: массовое соотношение шлака к соде 1 : 1,05, температура спекания 900 °С, продолжительность 60 мин и размер частиц шлака 40 мкм. Титансодержащие фазы шлака в процессе спекания преобразуются в Na2TiO3 и Na8Ti5O14. В спеке отмечено присутствие значительного количества диоксида кремния и фазы силиката натрия–магния. Рентгеноспектральный микроанализ спеков показал, что примесные элементы адсорбируются на частицах образовавшегося Na2TiO3.

21-29 187
Аннотация

При очистке от примесей свинец обрабатывают цинком, образующим с драгоценными металлами тугоплавкие интерметаллические не растворимые в основном металле соединения – серебристую пену (СП). Выполнены лабораторные исследования по переработке СП, содержащей, %: 78–80 Pb, 15–17 Zn, 3–5 Ag, 0,0001–0,002 Au, методом вакуумной дистилляции (t = 800÷1200 °С, Р = 10–1÷10–3 мм рт. ст., τ = 2÷42 ч) с целью разделения цинка, свинца и драгоценных металлов. При t ~ 800 °С, Р = 10–1 мм рт. ст. получен цинковый конденсат состава, %: 99,85 Zn, 0,14 Pb. При t ~1000 °С, Р = 9·10–3 мм рт. ст. выделены концентраты цинка-свинца (15,7 Zn, 83,6 Pb, 0,02 Ag), свинца (86–87 Pb, 0,4–2,8 Zn, 0,04–0,12 Ag), серебра (50–67 Ag, 0,1–5,3 Pb, 0,04–0,2 Zn), а при t ~1200 °С, Р = 6,5·10–3 мм рт. ст. – концентраты свинца (91–97 Pb, 0,6–1,7 Zn, 0,01–1,2 Ag) и серебра (92 Ag, 1,4 Pb, 0,1 Zn). Показано, что увеличение глубины вакуума в системе более 0,1 мм рт. ст. не приводит к существенным изменениям показателей процесса вакуумной дистилляции серебристой пены. Количественная возгонка цинка происходит при температуре не более 800 °С в течение 1 ч. Об окончании процесса свидетельствует скачок давления в системе до Р = 1,5÷2,0 мм рт. ст. Ликвация СП с получением чернового свинца (~42 % от исходного количества Pb) и серебристой пены ликвированной (СПЛ) состава, %: 76,39 Pb, 16,56 Zn, 6,254 Ag, возможна в течение 2 ч в атмосфере инертного газа (Ar) при t = 700±10 °С без вакуума. Температура процесса слива свинца составляет 380±10 °С. Количественная возгонка свинца и цинка из СПЛ оптимальна (>99 %) при t £ 1000 °С в течение 12 ч. Одновременно из нее же извлекается ~20 % серебра от исходного количества в СП. Определены значения скорости возгона цинка (800 °С), свинца и серебра (1000 °С), которые составили (расчет/опыт) v·10–4, г/(см2·с): 19,13/24,05 Zn, 6,25/8,6 Pb, 0,0068/0,0065 Ag. Полученные значения v могут быть использованы при проектировании оборудования для вакуумной дистилляции серебристой пены.

 

 

Металлургия редких и благородных металлов

30-38 161
Аннотация

Рассмотрена возможность дополнительной очистки аммиачных рениевых десорбатов от молибдена в ходе сорбционного извлечения рения из Mo-содержащих растворов с помощью слабоосновных анионитов Purolite A170 и Purolite A172. В статических условиях на фоне 1 М раствора (NH4)2SO4 изучена зависимость сорбции Re(VII) и Mo(VI) на этих анионитах от значений рН раствора. Показано, что диапазон значений рН, при котором аниониты сохраняют способность к сорбции Re(VII), распространяется и на слабощелочную область. Существенное уменьшение поглощения Re(VII) начинается при увеличении рН сверх 7,5. Емкость анионитов по Mo(VI) начинает заметно снижаться при повышении рН растворов более 5,0, и уже при достижении pH ~ 7,0 молибден практически перестает сорбироваться обоими анионитами. С целью снижения содержания Mo(VI) в рениевых десорбатах при сорбционном извлечении Re(VII) из Mo-содержащих растворов на слабоосновных анионитах предложена следующая схема. Вначале десорбируется основное количество сорбированного Mo(VI) путем контактирования насыщенного анионита с раствором сульфата аммония при перемешивании смеси и поддержании постоянных значений pH раствора в пределах 7,0–7,5 за счет добавления дозированных количеств раствора аммиака. После этого анионит отделяется от раствора сульфата аммония, содержащего Mo(VI), промывается водой и десорбируется Re(VII) раствором аммиака в динамических условиях. Проверка предлагаемого способа на анионитах, насыщенных сорбцией из модельного раствора, состава, г/л: 98 H2SO4, 4 Mo(VI), 0,5 Re(VII), показала, что в ходе обработки анионитов раствором сульфата аммония происходит десорбция не менее 90 % сорбированного молибдена. При этом соотношение концентраций Re(VII) : Mo(VI) в аммиачных рениевых десорбатах при использовании анионита А170 повышается в 11 раз, а анионита А172 − в 20 раз по сравнению с тем, что достигалось без проведения дополнительной операции отмывки от Mo(VI). Потери Re(VII) с Mo-содержащим десорбатом (обратимые) не превышают 5,2 % от количества сорбированного Re(VII).

 

 

Литейное производство

39-45 188
Аннотация

Развитие современного литейного производства характеризуется постоянным повышением требований к качеству выпускаемого литья и рациональному использованию материальных ресурсов, что обуславливает поиск новых технических и технологических решений, позволяющих обеспечить наряду с ресурсосбережением получение требуемых свойств литых изделий. При этом вопросы выявления и исследования закономерностей влияния температурно-временных параметров плавки и заливки в литейную форму алюминиевых сплавов при литье по газифицируемым моделям на герметичность, механические и качественные показатели тонкостенных отливок остаются малоизученными и сложными для реализации, особенно с учетом проведения ресурсосберегающих мероприятий. В данной работе рассмотрено влияние технологических параметров плавки на прочность, герметичность и содержание неметаллических включений в отливках крышки корпуса газоанализатора из сплава АК7 при литье по газифицируемым моделям. Полученный на основе экспериментальных исследований массив данных был подвергнут статистической обработке. Использование статистических моделей позволило получить результаты влияния времени выдержки расплава и содержания вторичных материалов в шихте на прочность и герметичность указанных отливок. Результаты изучения влияния длительности выдержки расплава АК7 при температуре перегрева 880–890 °С на содержание неметаллических включений в отливках показали, что его можно регулировать, варьируя время выдержки. Это уменьшает микронеоднородность расплава и обеспечивает получение большего количества отливок с минимальным содержанием неметаллических включений.

 

 

46-52 177
Аннотация

Выполнено сравнительное исследование по влиянию модифицирующих лигатур AlZr4, AlZr10 и AlSc2, а также магнит-но-импульсной обработки (МИО) на плотность (в жидком и твердом состояниях), электропроводность (в твердом со-стоянии) и макроструктуру сплавов АМг5 и АМг6. Лигатурные расплавы заливались в специальные устройства, обеспечивающие скорости охлаждения при кристаллизации ~102, ~103 и ~106 °С/с. Лигатуры вводились в расплавы из расчета 0,01% по элементу-модификатору. Показано, что модифицирующая обработка расплавов добавками зародышеобразующих лигатур способствует повышению плотности сплавов в жидком и твердом состояниях. Электропроводность сплавов с добавками лигатур AlZr4 и AlZr10 снижается. Введение лигатуры AlSc2 вызывает повышение электропроводности сплавов АМг5 и АМг6. Данный эффект установлен впервые и требует дополнительных исследований. Установлено, что по сравнению с лигатурами AlZr4 и AlZr10 наибольшее влияние на физические свойства сплавов оказывает лигатура AlSc2, полученная кристаллизацией в водоохлаждаемом валковом кристаллизаторе. Также она обеспечивает максимальное измельчение макрозерна. Магнитно-импульсная обработка расплавов по осевой схеме воздействия, как и введение модифицирующих лигатур, способствуют увеличению плотности сплавов в жидком и твердом состояниях. Электропроводность после МИО повышается, как и после добавки в расплавы лигатуры AlSc2. Измельчение макрозерна сплавов при МИО сопоставимо с модифицированием лигатурой AlZr4. На основании сравнительных исследований сделан вывод о том, что МИО можно отнести к физическим способам модифицирования. Методики определения плотности и электропроводности предлагается использовать для экспрессной оценки модифицирующей эффективности исследованных воздействий.

 

 

53-61 203
Аннотация

С целью определения температурного градиента в заготовках, получаемых методом направленной кристаллизации (НК) на установке УВНС-6 (производства ВИАМ, г. Москва), были получены монокристаллические заготовки из никелевого жаропрочного сплава ВЖМ3. При этом использовались технологии НК с жидкометаллическим охладителем (ЖМО) и без него (метод Бриджмена–Стокбаргера). В качестве жидкометаллического охладителя применялся расплав олова. В процессе получения заготовок велась запись показаний термопар, установленных на поверхности керамической формы. Моделирование процесса направленной кристаллизации заготовок из жаропрочного никелевого сплава ВЖМ3 на установке УВНС-6 проводилось в программе ProCast с использованием найденных в литературе теплофизических свойств исследуемого сплава, керамической формы и частей установки НК, а также граничных условий между ними (коэффициенты теплопередачи и теплоотдачи). Показано хорошее совпадение расчетных и экспериментальных значений распределения температуры в форме при кристаллизации с помощью ЖМО и методом Бриджмена-Стокбаргера, что позволяет использовать моделирование процесса получения заготовок в программе ProCast для прогнозирования значений температурного градиента на фронте кристаллизации, положения фронта кристаллизации, размера двухфазной области, где происходит формирование дендритной структуры сплава. Значение температурного градиента, достигаемого в заготовке в случае использования метода Бриджмена–Стокбаргера, по результатам моделирования составило 36 °С/см. В случае применения ЖМО температурный градиент составил 204 °С/см, т.е. оказался в 6 раз выше, чем достигаемый при использовании метода Бриджмена–Стокбаргера. Найденные теплофизические свойства и граничные условия могут быть востребованы при проведении компьютерного моделирования литья лопаток из жаропрочных никелевых сплавов.

 

 

Обработка металлов давлением

62-68 211
Аннотация

Представлен способ получения деталей типа полусферы в штампе, где образующей поверхностью детали является матрица. Это достигается за счет использования в конструкции штампа упругого стального элемента, расположенного по контуру пуансона. Данная схема процесса позволяет совместить в одном штампе две операции: вытяжку и калибровку. Калибровка при вытяжке сферообразных деталей необходима из-за того, что в заготовке образуется большой участок, свободный от контакта с пуансоном и матрицей, на котором заготовка теряет устойчивость и начинают образовываться гофры. Упругий элемент, изготовленный из пружинной стали и расположенный по контуру жесткого пуансона, калибрует деталь в конечной стадии вытяжки. В работе представлена схема процесса штамповки для полусферических деталей с относительной толщиной S′ = S/D0·100 % = 1,5÷0,15. Для оценки технологических параметров использована инженерная методика. Проведены расчеты геометрических параметров упругого элемента из стали 60ГС для вытяжки детали в виде полусферы из алюминиевого сплава АМг6 толщиной от 0,5 до 10 мм. Определена величина зазора между пуансоном и упругим элементом. Рассчитаны максимальные напряжения, возникающие в упругом элементе в процессе штамповки, и выявлено, что он пластически не деформируется. Предложено использовать упругий элемент для получения деталей с точными геометрическими размерами и компенсации упругого пружинного эффекта при изготовлении.

 

69-75 240
Аннотация

Рассмотрены технические особенности схемы получения пресс-изделий из цветных металлов непрерывным прессованием способом Conform. На основании анализа разновидностей конструкции прессового оборудования выявлен характерный для многих установок Conform недостаток – отсутствие связи между системой крепления неподвижной части разъемного контейнера (башмака) с валом приводного колеса. Это не позволяет в процессе работы установки соблюдать контролируемый зазор между башмаком и дном канавки, что, в свою очередь, нарушает стабильность подачи прутковой заготовки к матрице. Цель работы заключалась в создании новой системы крепления башмака, обеспечивающей стабильное протекание процесса непрерывного экструдирования металла. При этом ставилась задача создания жесткой и прочной связи между башмаком и валом рабочего колеса системой рычагов и тяг. Для ее решения предложена модернизированная конструкция прессового узла установки. Проектирование элементов привода и рабочих частей опытной установки Conform проводилось на основании расчетов энергосиловых параметров экструдирования алюминиевых и медных сплавов, значения которых определялись по формулам, приведенным в технической литературе. Полученные результаты использованы при прочностных расчетах деталей прессового узла по известным методикам. Практическое использование предложенной в работе конструкции откроет новые возможности в получении прессованной металлопродукции из цветных металлов со стабильно высоким уровнем свойств.

 

Информационные сообщения

76-79 194
Аннотация

Исследовательские инфраструктуры являются не только основой передовых научных исследований, но и важным элементом инновационного развития российской металлургической промышленности. Ее модернизации и повышению конкурентоспособности на мировых рынках может способствовать использование возможностей открытого доступа как к российской, так и европейской инфраструктурам. В статье рассмотрены типы и правила такого доступа. Транснациональный доступ к инфраструктуре возможен только на конкурсной основе: 20 % экспериментального времени предусмотрено для исследовательских групп из России и некоторых других стран. Виртуальный доступ обеспечивает бесплатный доступ к электронной инфраструктуре – мощным компьютерам, сетям и банкам данных в различных тематических областях. Кроме того, описаны информационные ресурсы, помогающие найти необходимые сведения об основных европейских исследовательских инфраструктурах.

 

Хроника



ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)