Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 2 (2019)

Обогащение руд цветных металлов

4-12 91
Аннотация

Рассмотрены результаты исследования перспективного золотосеребряного сложного комплексного месторождения Ерикского рудного узла (Хабаровский кр.) с упорными поликомпонентными рудами. Выполнены энергодисперсионный, атомно-эмиссионный, гранулометрический и дисперсный анализы образцов пород. В пробах присутствуют микроэлементы широкого спектра, в том числе золота, серебра, висмута, кобальта, хрома, марганца, молибдена, никеля, свинца, ванадия, вольфрама, цинка, меди и др. Установлено, что поликомпонентность и дисперсность состава минерального сырья месторождения определяют его в качестве сложного объекта для извлечения ценных компонентов. Для решения вопроса извлечения благородных металлов более экологически и технологически эффективными средствами предложено использовать системы, в основе которых лежат методы, обеспечивающие снижение расхода реагентов. Это достигается путем создания условий для устойчивого процесса подготовки к выщелачиванию минеральных компонентов, содержащих золото и платину, посредством разрушения минеральной составляющей упорных поликомпонентных руд усилением полей микродезинтеграции с помощью ультразвука. Обеспечение устойчивости процесса разрушения кристаллической решетки минералов путем доизмельчения твердой фазы, образовавшейся в ходе кавитации, является основополагающим фактором при подготовке к выделению микрочастиц ценных компонентов.

Металлургия цветных металлов

13-25 62
Аннотация

Приводится обзор литературы по взаимодействию солевых расплавов магниевого производства с атмосферным воздухом. Описана методика измерений массы продуктов взаимодействия солевых расплавов с воздухом. Представлены результаты исследования интенсивности выделения хлористого водорода и хлора солевыми расплавами систем MgCl2-KCl-NaCl, MgCl2-KCl-NaCl-BaCl2 и MgCl2—KCl—NaCl—CaCl2, а также интенсивность выделения газов HCl + HBr и CI2 + Br2 солевыми расплавами системы MgCl2-KCl-NaCl-NaBr. Выполнен термодинамический анализ реакций взаимодействия солевых расплавов магниевого производства с атмосферным воздухом. Выявлено, что хлорид магния в солевом расплаве наиболее интенсивно взаимодействует с атмосферным воздухом с выделением хлора и хлорида водорода. Измерены удельные скорости образования галогенсодержащих газов с единицы поверхности солевого расплава систем MgCl2-KCl-NaCl, Mga2-KCl-NaCl-BaCl2, MgCl2-KCl-NaCl-CaCl2 и MgCl2-KCl-NaCl-NaBr. Изучено влияние хлорида кальция, бромида натрия и фторида магния на интенсивность выделения поверхностью солевых расплавов галогенсодержащих газов. Определено, что добавление фторида магния в состав хлоридных расплавов снижает интенсивность выделения хлора и хлорида водорода.

Литейное производство

26-34 73
Аннотация

Приведены результаты численного исследования температурно-временных зависимостей при непрерывном совмещенном процессе литья и прессования опытного алюминиевого сплава АК12, имеющего различную температуру перегрева, в интервале времени от пуска до момента выхода установки на стационарный тепловой режим. Расчеты выполнены на основе трехмерной компьютерной модели сложного теплообмена в установке новой конструкции, оснащенной горизонтальным карусельным кристаллизатором. Проведены теоретические исследования воздействия перегрева заливаемого алюминиевого расплава на процессы нестационарного теплообмена. Определено влияние характера теплообмена в переходном тепловом режиме на температурное поле затвердевающего расплава на различном его удалении от места заливки. Показано, что по мере разогрева кристаллизатора в переходном процессе возрастает несимметричность температурного поля в контрольном сечении металла вблизи инструмента прессования со сдвигом области с максимальной температурой к контактирующей поверхности кристаллизатора. Установлено, что продолжительность переходного процесса при пуске установки из холодного состояния до достижения ею стационарного теплового режима зависит от температуры заливаемого расплава. Определен максимальный предел величины перегрева заливаемого металла, выше которого при реализации технологии непрерывного совмещенного процесса литья-прессования алюминиевый расплав не затвердевает в кристаллизаторе, и требуется организация принудительного охлаждения элементов установки. Проведена оценка влияния перегрева расплава на характер температурного поля по сечению кристаллизатора во всем периоде переходного теплового процесса. Предложены конструктивные мероприятия, обеспечивающие в ходе эксплуатации установки рациональные температурные условия работы подшипников.

Обработка металлов давлением

35-42 83
Аннотация

В статье рассмотрено уплотнение порошка системы Al—B—W в медной оболочке. Из такого материала предполагается изготавливать, например, компоненты шлифовального инструмента или элементы радиационной защиты. Для этой цели необходимо получать как короткие, так длинномерные полуфабрикаты, что и потребовало создания и опробования различных технологических схем (методов), основанных на использовании статических, динамических нагрузок и их комбинаций. Проведенный анализ результатов экспериментов показал реальность и возможность реализации предложенных схем уплотнения для получения трубчатых полуфабрикатов различных размеров. Рассмотрена вся цепочка их производства — от получения порошков до уплотнения и спекания. Для оценки качества спеченной порошковой композиции проведены металлографические исследования, результаты которых показали почти полное отсутствие пор. Разработана технология, обеспечивающая создание из порошковой композиции состава Al—B—W новых изделий, в том числе и длинномерных.

Металловедение и термическая обработка

43-50 61
Аннотация

Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме создания антифрикционных алюминиевых сплавов, экономнолегированных легкоплавкими металлами. В ранних исследованиях было установлено, что сбалансированным комплексом технологических и физико-механических свойств обладает сплав, содержащий, мас.%: около 5 Si, 4 Cu и 6 Sn. В данной работе в связи с высокой стоимостью олова рассмотрена возможность снижения его концентрации до 4 % и его частичной замены другими легкоплавкими металлами, такими как висмут и свинец. С использованием термодинамических расчетов в программе Thermo-Calc, включая построение политермических и изотермических разрезов, было изучено совместное и раздельное влияние этих элементов на фазовый состав сплава Al—5%Si—4%Cu—4%Sn. Показано, что добавки свинца и висмута приводят к появлению обширной области расслоения жидкости, в связи с чем их суммарная концентрация не должна превышать 1—2 %. С использованием сканирующей электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа изучены фазовый состав и микроструктура сплава Al-5%Si—4%Cu—4%Sn-0,5%Pb—0,5%Bi. Выявлено, что в литом состоянии легкоплавкие металлы распределены равномерно в структуре экспериментального сплава, а по совокупности свойств этот материал превосходит антифрикционную бронзу БрО4Ц4С17. Термическая обработка по режиму Т6 приводит к существенному повышению твердости исследуемого сплава. Однако в процессе нагрева под закалку при 500 °С происходит локальное оплавление легкоплавкой составляющей, что обуславливает ухудшение микроструктуры при повторной кристаллизации и, как следствие, служит причиной охрупчивания материала.

51-57 69
Аннотация

Представлены результаты исследований структуры и механических свойств литейных алюминиевых сплавов А356.0 и А413.1, подвергнутых воздействию импульсного магнитного поля разной насыщенности в период кристаллизации. В ходе экспериментов установлено, что образцы содержат в своем составе по две фазы, которые кристаллизуются в определенных температурных интервалах и не изменяются даже при наложении на кристаллизующийся расплав магнитного поля. Определены градиент температуры между стенкой кристаллизатора и наружной стенкой тигля для обоих сплавов, который варьируется в пределах от 14,3 до 16,0 °С/мм, а также время кристаллизации каждой фазы. Используя теплофизические подходы, найдена линейная скорость кристаллизации обоих сплавов. Показано, что с уменьшением градиента температуры она уменьшается, при этом время кристаллизации фаз увеличивается. Выявлено, что магнитное поле изменяет распределение дендритов по объему сплавов А356.0 и А413.1, а также их размеры и ориентацию в плоскости шлифа. С увеличением амплитуды индукции магнитного поля образуется более тонкая структура в a-фазе сплава, равномерно заполняющая плоскость шлифа, и это отражается на его механических свойствах. Твердость исследуемых с ростом амплитуды индукции импульсного магнитного поля возрастает для обоих сплавов на 8—10 % за счет измельчения дендритной структуры и более равномерного распределения дендритов a-твердого раствора по объему кристаллизующегося слитка. Кроме того, магнитное поле влияет на предел прочности при растяжении и практически не изменяет величину относительного удлинения при одноосном растяжении образцов литейных алюминиевых сплавов А356.0 и А413.1.

58-64 75
Аннотация

Исследованы кинетика и механизм усталостного разрушения титанового сплава ВТ6 (состава, мас.%: 5,95 V, 5,01 Al и 89,05 Ti) в исходном (горячекатаном) крупнозернистом (КЗ) состоянии и после равноканального углового прессования (РКУП) в ультрамелкозернистом (УМЗ) состоянии. Для проведения РКУП использовались заготовки из указанного сплава диаметром 20 мм и длиной 100 мм, предварительно подверженные гомогенизационному отжигу. Затем проводились закалка в воде от температуры 960 °С с выдержкой 1 ч, отпуск при 675 °С в течение 4 ч и РКУП при 650 °С (маршрут Вс, ф = 120°, число проходов n = 6). Исследована тонкая структура сплава после РКУП методом просвечивающей электронной микроскопии при ускоряющем напряжении 200 кВ. Для определения твердости сплава использовался твердомер Time Group ТН 300. Испытания на статическое растяжение проводились на круглых образцах диаметром 5 мм. Использовалась универсальная испытательная машина Tinius Olsen Н50КТ. Скорость растяжения составляла 5 мм/мин. Усталостные испытания осуществлялись на призматических образцах толщиной 10 мм при 20 °С по схеме трехточечного изгиба на установке Instron 8802. Показано, что при одних и тех же условиях нагружения долговечность образцов (количество циклов до разрушения) из сплава в исходном КЗ-состоянии выше, чем в УМЗ. Количество циклов до зарождения усталостной трещины, независимо от состояния сплава, было на уровне 19—23 % от общей долговечности образцов. Прямолинейный участок на кинетических диаграммах усталостного разрушения сплава аппроксимируется уравнением Пэриса. Выявлено, что скорость распространения усталостной трещины в сплаве с УМЗ-структурой несколько выше, чем в сплаве с КЗ-структурой. Микрорельеф усталостных изломов сплава ВТ6 как в КЗ, так и в УМЗ-состоянии можно характеризовать как чешуйчатый с усталостными бороздками на поверхности чешуек. В очаге разрушения образцов с УМЗ-структурой можно наблюдать малорельефную область длиной 4—6 мкм. Микрорельеф зоны долома, независимо от состояния сплава, ямочный.

Энерго- и ресурсосбережение

65-74 65
Аннотация

Приведены результаты модельных исследований возможности сокращения энергозатрат и выбросов углекислого газа при вельцевании окисленного цинксодержащего материала. При этом использовался специализированный программный продукт METSIM, широко известный в мировой практике моделирования металлургических процессов и производств, позволяющий анализировать влияние изменения технологических режимов на конечные результаты процесса. Модельные расчеты показали, что наибольшее снижение удельных расходов энергоносителей и выхода CO2 наблюдается при использовании подогретого до 200 °С воздушного дутья с увеличением его расхода от 1000 до 7000 н.м3/ч и сопутствующим снижением подсоса атмосферного воздуха. Расчетное сокращение удельных затрат углерода и выбросов CO2 составило 30,2—35,5 %, а общих удельных затрат энергоносителей — 28—32 %. При этом подогрев дутья до 200 °С в воздухоподогревателе котла-утилизатора не требует дополнительных энергозатрат, в отличие от варианта использования кислородного дутья с расходом электроэнергии на производство кислорода. Интенсификация процесса вельцевания с применением дополнительного кислородного дутья (или обогащения воздушного дутья кислородом) и подачей нагретого воздушного дутья с сопутствующим снижением подсосов атмосферного воздуха приводит не только к снижению удельного расхода углеродного энергоносителя, но и к повышению степени использования углерода. Максимальное расчетное повышение степени использования углерода составило 6,2 отн.% — от 60,3 % (на холодном воздушном дутье без использования кислорода) до 66,5 % (на нагретом до 200 °С воздушно-кислородном дутье (7000 н.м3/ч воздуха и 185 н.м3/ч кислорода) без подсосов атмосферного воздуха). Поддержание оптимального окислительно-восстановительного и теплового режимов процесса требует корректного регулирования тягодутьевого режима печи с учетом подсосов атмосферного воздуха в разгрузочной головке печи. Несогласованные изменения удельных расходов шихты, углерода, дутья и разрежения в пылевой камере ведут к сопутствующему снижению извлечения цинка в возгоны и увеличению его потерь с клинкером.

Хроника



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