Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
№ 3 (2019)
Скачать выпуск PDF

Обогащение руд цветных металлов

4-11 70
Аннотация

Изучен ряд моделей для описания процесса восстановления меди тонкодисперсным цинковым порошком в водных растворах. Опыты проводили при температурах 15–50 °С и скоростях перемешивания 40–150 об/мин в аппаратах с магнитной мешалкой. Исследовано влияние на данный процесс высокомолекулярных флокулянтов – таких, как неионогенный магнофлок 333, катионный бесфлок 6645 и анионный бесфлок 4034. В промышленных условиях указанные флокулянты применяются на стадии гидролитической очистки растворов, а затем вместе с осветленным раствором поступают на цементационную очистку. В экспериментах использовали водные растворы флокулянтов 2,5 г/л при дозировках цинковой пыли 2–4 г/л и флокулянта 50–200 мг/л. Количественно определено содержание меди в исходных и конечных растворах методом спектрофотометрического анализа с предварительным переводом меди в аммиачный комплекс. Продолжительность опыта изменялась от 1 до 8 мин. Степень восстановленной из растворов меди составляла 10–90 %. Установлено, что при низких скоростях перемешивания кинетику процесса можно описать уравнением первого порядка. При высоких же скоростях перемешивания кинетика исследуемой гетерогенной реакции в присутствии добавок флокулянтов наиболее адекватно передается уравнением изменения скорости как корня квадратного от продолжительности протекания процесса. Показано, что наибольшая константа скорости цементации наблюдается без добавления поверхностно-активных веществ. Процесс цементации в меньшей степени замедляется в присутствии анионного флокулянта, чем катионного, что согласуется с теорией электрохимических процессов и показывает, что разряд катионов меди в данных условиях лимитирует процесс цементации. При увеличении температуры сохраняются выявленные закономерности исследуемого процесса. Отмечено, что добавки высокомолекулярных веществ с относи-тельной молекулярной массой 20 млн в количестве 50–200 мг/л тормозят процесс цементации. Такой факт необходимо учитывать в промышленных условиях, где цементационная очистка от меди и других примесей проводится из растворов, содержащих флокулянты.

Металлургия цветных металлов

12-19 70
Аннотация

Разработаны состав и технология получения ремонтной смеси, состоящей из неформованного корунда с композиционным, смачиваемым алюминием покрытием TiB2–С, для ремонта локальных разрушений подовых блоков без остановки электролизера. Предложенное техническое решение позволило уменьшить износ подины и повысить срок службы алюминиевого электролизера на 6 мес. Для получения ремонтной смеси оптимального состава использовали порошок диборида титана с огнеупорным порошкообразным связующим в соотношении 50 : 50 (мас.%). Полученной смесью связующего и диборида титана покрывали неформованный корунд. Далее материал сушили при температуре 150 °С и подвергали термообработке в углеродной засыпке при t= 700÷900 °С. В результате обжига в восстановительной среде на поверхности неформованного корунда формируется композиционный материал TiB2–С с содержанием углерода 15–20 мас.%. Качественная оценка свойств разработанного композиционного покрытия показывает, что после обжига оно имеет достаточно высокую твердость, износостойкость, адгезию к основе. Для проведения опытно-промышленных испытаний ремонтную смесь заливали расплавленным алюминием, в результате чего была получена ремонтная масса состава Al–TiB2–С в виде плит. Проведенные опытно-промышленные испытания ремонтной массы на действующем электролизере РА-400 в опытном цехе ОАО «РУСАЛ-Саяногорск» показали, что через 3 мес. после ремонта локальных разрушений без остановки электролизной ванны удалось замедлить износ подины. Об этом факте свидетельствует уменьшение среднего значения глубины повреждения на 13 % при стабильном значении силы тока 4,7–4,8 кА/блюмс после ремонта. Таким образом, локальное использование ремонтной массы замедлило общий износ катодной поверхности и позволило продлить срок службы электролизера.

20-29 62
Аннотация

Исследован процесс получения лигатуры Al–B методом алюмотермического восстановления KBF4и B2O3с использованием фторидных флюсов KF–AlF3и КF–NaF–AlF3при температурах, соответственно, 983 и 1123 К и хлоридно-фторидных флюсов KCl–NaCl–KF при Т= 1173÷1223 К. Все эксперименты проводили при одинаковых условиях: скорость перемешивания расплавленной смеси – 400 об/мин, длительность синтеза – 30 мин. Максимальное количество бора (1,5 %) в сплаве Al–B было получено в случае применения в качестве борсодержащего сырья KBF4(3 % в расчете на В) в среде KF–AlF3с мольным (криолитовым) отношением (КО) компонентов KF/AlF3, равным 1,3, при Т= 983 К, при этом степень извлечения бора не превышала 75 %. Сравнимые результаты были получены в экспериментах с флюсом KF–NaF–AlF3(КО = 1,5) при Т= 1123 К. Однако при увеличении концентрации задаваемого бора степень его извлечения существенно снижалась, что связано с разложением при более высокой температуре не только KBF4, но и менее термически устойчивого NaBF4, который образуется в результате обменной реакции в расплаве. Поэтому не рекомендуется использование солей натрия в качестве компонента флюса. Лигатуры Al–B, полученные восстановлением KBF4в среде фторидных флюсов, представляли собой твердые растворы бора в алюминии, содержащие интерметаллид AlB2. Наименьшее количество бора в алюминии с минимальной степенью извлечения было получено в опытах с B2O3в среде расплавленного KF–AlF3с КО = 1,5. Тем не менее результаты сканирующей электронной микроскопии свидетельствуют о равномерном распре-делении B в матрице Al и отсутствии интерметаллидов, при этом найдено большое количество оксида Al2O3, который является продуктом реакций B2O3как с жидким Al, так и с флюсом KF–AlF3.

Обработка металлов давлением

30-35 44
Аннотация

Приведены результаты исследования влияния технологических факторов процесса холодной прокатки труб на изменение распределения Q-фактора вдоль конуса деформации. Величина Q-фактора (т.е. отношения действительной деформации по толщине стенки к действительной деформации по среднему диаметру трубы) и характер его распределения вдоль конуса деформации являются контролируемыми показателями при прокатке труб из титановых и циркониевых сплавов определенного сортамента. От Q-фактора зависит, как будут ориентироваться зерна металла – радиально или тангенцильно. Желательно, чтобы Q-фактор колебался относительно определенного его значения с небольшой амплитудой вдоль всего конуса деформации. Определено, что выбор метода расчета распределения толщины стенки трубы вдоль конуса деформации играет существенную роль в распределении Q-фактора вдоль конуса деформации. Подтверждены преимущества применения оправок с криволинейной образующей профиля рабочей поверхности. Выясненные в статье зависимости могут использоваться при расчетах маршрутов прокатки и калибровок инструмента станов холодной прокатки труб.

Металловедение и термическая обработка

36-46 59
Аннотация

Работа посвящена получению гетерофазной порошковой и консолидированной керамики на основе боридов и силицидов гафния и молибдена путем комбинирования методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и горячего прессования (ГП). Композиционные керамические СВС-порошки HfB2–HfSi2–MoSi2 получали по схеме магнийтермического восстановления из оксидного сырья, при котором волна горения характеризуется температурами 1750–2119 К и довольно высокими значениями массовых скоростей горения 8,4–9,3 г/с. Структура синтезированных СВС-порошков состоит из относительно крупных зерен MoSi2 размером до 10 мкм и субмикронных вытянутых зерен HfB2, преимущественно расположенных внутри зерен MoSi2, а также округлых выделений Si. Состав с меньшей концентрацией бора содержит большое количество полиэдрических зерен HfSi2 размером менее 10 мкм. Полученные порошки характеризуются средним размером частиц ~6 мкм при максимальном размере до 26 мкм. Фазовые составы консолидированной методом ГП керамики и синтезированных СВС-порошков идентичны. Микроструктура компактных образцов состоит из ограненных вытянутых зерен HfB2 размером 0,5–10,0 мкм, полиэдрических зерен HfSi2 и MoSi2 размером до 8–10 мкм и прослоек кремния. Консолидированная керамика обладает высокой структурной и химической однородностью, низкой остаточной пористостью 1,1–1,7 %, высокой твердостью 11,7–12,6 ГПа и теплопроводностью 62–87 Вт/(м·К).

47-54 43
Аннотация

Качество изделий, получаемых из листовых алюминиевых сплавов, сильно зависит от технологических особенностей процесса листовой штамповки, а также от структуры листовых полуфабрикатов. Размер зерна и однородность зеренной структуры – одни из ключевых структурных особенностей, влияющих на показатели штампуемости. Предложен метод и выполнена оценка однородности зеренной структуры. Оценка штампуемости сплавов АМг2 и АМг6 проводилась на основании измерений показателя упругой отдачи, минимального радиуса гибки, определения числа текучести, показателя деформируемости по Мартенсу. Путем холодной деформации (со степенью деформации 20 %) и последующего рекристаллизационного отжига при температурах 250, 350 и 450 °С в течение 1 ч получена зеренная структура размером (26,8 ± 7,4)÷(126 ± 43) мкм (сплав АМг6) и (120 ± 11)÷(264 ± 130) мкм (сплав АМг2). В результате обработки выявлена роль исходного размера зерна: более крупнозернистая структура сплава АМг2 привела к более крупному зерну после деформации и отжигов. Установлено, что с ростом размера зерна в обоих сплавах наблюдаются увеличение показателя по Мартенсу и снижение числа текучести, что свидетельствует о повышении штампуемости сплавов в вытяжных операциях листовой штамповки. С ростом размера зерен в сплаве АМг2 показатель упругого последействия уменьшается в 1,5– 1,7 раза, а минимальный радиус гибки увеличивается, а в сплаве АМг6 показатель упругого последействия повышается в 1,1–1,2 раза, а минимальный радиус гибки снижается. Минимальный радиус гибки у сплава АМг 6 остается выше, чем в сплаве АМг2, независимо от размера зерна. Разнозернистость в сплаве АМг6 вызывает рост показателя по Мартенсу и минимального радиуса гибки, уменьшение числа текучести, а в сплаве АМг2 – увеличение показателя по Мартенсу и минимального радиуса гибки, снижение числа текучести. С увеличением разнозернистости наблюдается большой разброс данных для показателя упругой отдачи. В сплаве АМг6 низкая температура отжига привела к сохранению нерекристаллизованной структуры, что повлияло на снижение штампуемости.

Коррозия и защита металлов

55-67 48
Аннотация

Исследовано влияние отечественных азотсодержащих ингибиторов коррозии типа ВНХ-Л на закономерности коррозии цинкового покрытия на стали в нейтральных средах. Целью работы являлось изучение структуры поверхности корродирующего цинкового покрытия, а также влияния условий, моделирующих деградацию ингибиторов при реальной эксплуатации, на их защитные свойства. Для имитации деформационно-термических условий эксплуатации ингибиторов использовалась механоактивация в шаровой планетарной мельнице. Коррозия цинкового покрытия на стали проводилась в сульфатно-хлоридной среде, моделирующей атмосферную коррозию, и боратном буферном растворе. Концентрация ингибиторов в коррозионных средах составляла 0,2 мас.%. Морфология корродируемой поверхности цинкового покрытия изучена на растровом электронном микроскопе «Philips SEM-515» (при ускоряющем напряжении 10 кВ) с рентгеновским микрозондом. Исследования скорости коррозии цинкового покрытия на Ст 08 проведены методом косвенного измерения коррозионного сопротивления с помощью коррозиметра МОНИКОР-1. В качестве коррозионных сред ис- пользованы боратный буферный раствор (Na2B4O7 + Н3ВО3, рН = 6,6) и раствор, имитирующий атмосферную коррозию (NaCl + Na2SO4, рН = 6,0). Скорость коррозии образцов в коррозионных средах без ингибиторов принята за 1. Время экспозиции каждого образца в коррозионных средах составляло 3 ч. Химический состав продуктов коррозии изучался методом зеркального отражения в ИК-диапазоне. ИК-спектры поверхности металлических пластин снимались на ИК Фурье-спектрометре ФСМ-1202 в диапазоне длин волн 450–4000 см–1 с разрешением 2 см–1 и накоплением 100 сканов. Для получения спектров отражения использовалась приставка зеркального отражения с углом падения 10°. Скорость коррозии цинкового покрытия в сульфатно-хлоридной и боратной средах в присутствии ингибиторов на основе бензотриазола и циклогексиламина практически не уменьшается по сравнению со скоростью коррозии в этих же средах без ингибиторов. При добавлении в коррозионную среду как исходных, так и механоактивированных ингибиторов на основе морфолина и бензотриазола скорость коррозии железа, по сравнению со скоростью коррозии в этих же средах без ингибиторов, снижается. В присутствии исходных и механоактивированных ингибиторов обеих групп наблюдается питтинговая коррозия цинкового покрытия в изученных коррозионных средах. При этом в условиях коррозии глубина питтингов меньше толщины цинкового покрытия.

68-76 65
Аннотация

Разработан состав и определен режим термообработки получения интенсивно растворяющегося магниевого сплава для использования его в качестве шаровых пробок в условиях подготовки к работе нефтяных скважин, т.е. для герметизации различных участков скважин с последующим практически полным разрушением этих шаров в течение короткого времени (до 11 ч). Выявлено, что причиной высокой скорости растворения Mg-сплава, по составу близкого к высоко- прочному МЛ6, является повышенное содержание в нем никеля (до 0,19 %). Соединения этого элемента располагаются по границам зерен, что приводит к интенсивной межкристаллитной коррозии сплава в среде, содержащей хлорионы. Показано, что эффективным способом управления скоростью растворения Mg-сплава является получение на его поверхности покрытий различной толщины методом плазменно-электролитической обработки (ПЭО) в водном растворе, содержащем 110 г/л технического жидкого стекла. Этот способ позволил наносить покрытия толщиной от 10 до 41 мкм на экспериментальный магниевый сплав, содержащий повышенную концентрацию никеля (~0,19 %), за короткий период времени (от 10 до 20 мин) при небольшой заданной плотности переменного тока (4 А/дм2) – гальваностатический режим проведения процессов ПЭО. Коррозионные исследования проводили в 3 %-ном водном растворе KCl при температуре 93 ± 2 °С, а покрытия методом ПЭО на магниевом сплаве получали с помощью емкостной установки. Условия коррозионных испытаний материалов, используемых в качестве шаровых пробок в герметизирующих устройствах нефтяных скважин, являлись аналогичными тем, что приводятся в зарубежных исследованиях.

Хроника



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