Розробка та удосконалення ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих сплавів

ВИСНОВКИ

У дисертації вирішена актуальна науково-технічна проблема теоретичного й методологічного обґрунтування наукових і технологічних основ ресурсозберігаючого виробництва тугоплавких легуючих матеріалів виходячи з особливостей взаємодії рудних концентратів і техногенних відходів з відновниками в гетерогенних - і в системах рідкофазних реакцій, що дозволяє знизити витрату дорогих елементів за рахунок підвищення ступеня їхнього засвоєння й утилізації з техногенних відходів при виплавці сталі. Розроблено ресурсозберігаючі технології одержання тугоплавких легуючих матеріалів.

Основні наукові положення й практичні результати полягають у наступному.

1. З аналізу літератури виплаває, що в розробках ресурсозберігаючих технологій виробництва тугоплавких легуючих матеріалів на основі рудних концентратів і металооксидних відходів перевага віддається металізованим брикетам і таблеткам у гетерогенних системах, що дозволяє одержувати матеріали для використання в сталеплавильному виробництві. Основним способом переробки забруднених техногенних відходів залишається рафінуюча плавка із застосуванням шлакоутворювачів, інертних газів, вакууму і їхнього сполучення. Тому питання підвищення ефективності використання й утилізації тугоплавких легуючих елементів з техногенних відходів вимагають подальших досліджень. При цьому необхідно розробити тугоплавкі матеріали з якісно новими технологічними властивостями, що задовольняють сучасним вимогам сталеплавильного виробництва.

2. Отримали розвиток наукові основи процесів відновлення молібденових концентратів і металооксидних відходів швидкоріжучої сталі в складних гетерогенних системах, які використовувалися для вдосконалення технології відновлення молібденових концентратів у шахтних електричних печах і розробки промислових параметрів металізації окалини швидкоріжучої сталі в нагрівальних печах.

3. Методом математичного аналізу побудована діаграма термодинамічної рівноваги в системі Мо-О-С, у якій визначені області й умови існування основних вуглецевих і кисневих сполучень Мо, що покладено в основу вдосконалення технології одержання й складу КММ. Уперше інтеграли за узагальненою формулою обчислювали методом Сімпсона. Оптимальний ступінь відновлення КММ (63-77) % при залишковій масовій частці вуглецю (3-7) % дозволяє виключити використання конвертованого природного газу і сумістити довідновлення з розчиненням Мо в розплаві сталі. Засвоєння Мо при легуванні конвертерної 09ХМ і мартенівської сталі 38ХНМ складає (94-95) %.

Введення КММ у рідку ванну й у ківш забезпечує засвоєння Мо на (3-5) % вище стандартного феромолібдену й значно знижує шкідливі домішки.

4. Підвищення якості КММ і розширення областей його застосування досягається вакуумнотермічним рафінуванням і обробкою низькотемпературною плазмоутворюючою сумішшю з відношенням О/СН₄ = (0,49-0,51), що дають можливість значно знизити концентрацію легкоплавких кольорових металів, S, P і досягти практично 100% ступеня відновлення, причому останній спосіб підвищує вміст Мо до 97,55 % мас., щільність до 10,17 г/см³.

5. Встановлено, що пряме відновлення Мо, W і Cо в системі (Fe, Mo, W, Cr, Co, V) _ (О) _ (С) оцінюється з великою ймовірністю паралельного протікання реакцій карбідоутворення.

Металізація окалини швидкоріжучої сталі здійснюється через складні оксикарбіди й карбіди. Тугоплавкі елементи присутні у твердих розчинах заліза, інтерметалоїдах і лише (5-10) % у карбідах W₂C і Mо₂C. Залишковий кисень зв'язаний в основному із залізом, вуглець присутній у карбідах Mo₂C, FeW₂C, W₂C, Fe₃C.

6. Одержання низьковуглецевого сплаву СіР у розплаві з високим вмістом кремнію протікає через стадію утворення силіцидів Fe₅Si₃, FеSi₂, WSi₂. Фазові й речовинні перетворення протікають через утворення карбосиліцида Fe₈Si₂C з різними параметрами решітки при виплавці сплаву СіР з відносно низьким вмістом кремнію.

Залежно від вмісту розкислювача й легуючих елементів найбільш прийнятні межі використання сплаву СіР при виплавці швидкоріжучих сталей перебувають у межах від 10 до 475 кг/т. Для зниження або виключення витрати навуглецевувача й розкислювача визначені оптимальні масові частки вуглецю й кремнію в сплаві (ТУ14-143-87-90) - (2,0-4,5) і (1,0-4,5) % відповідно.

При виплавці порошкової швидкоріжучої сталі в результаті присадки сплаву марки СіР1 за ТУ14-143-87-90 у кількості (45-75) кг/т сталі знижується масова витрата Cr на (2-3) % , Mo на (3-4) %, W на (30-36) %, V на (7-8) %.

7. Використання шлаку АВЛ у складі рафінувальної суміші при одержанні сплаву СіР знижуються витрати стандартного флюсу АН-295 у середньому на (24-37) % мас. Найкращі результати виходу придатного (95,5-97,0) % досягнуті при масовій частці кремнію в сплаві (3,6-10,5) %.

Введення до складу рафінувальної суміші шлаку АВЛ по ТУ48-0514-34-87 у кількості (3-17) % підвищує концентрацію тугоплавких елементів у сплаві на (1,26-7,14) кг/т сплаву СіР за рахунок відновлення й додаткового витягу з оксидів тугоплавких елементів і металевих вкраплень з компонента, що вводиться знову, при цьому відзначене деяке підвищення ступеню десульфурації сплаву (ТУ14-146-87-90).

8. Розроблено технологію виплавки сплаву СіР в електродугових печах з вугільною футеровкою СКБ-6069 під шлаками із флюсу АН-295, що задовольняє вимогам ТУ14-146-87-90, з використанням забрудненого S (0,12-0,18 % мас.) пилу силового шліфування товарних заготівель. Установлено оптимальне співвідношення окалини й пилу силового шліфування, рівне 1,0-(0,66-1,0). Підвищення концентрації Cr у сплаві марок СіР1...СіР4 до 6,0 % мас. досягається введенням до складу шихти окалини - і /або стружки силового шліфування високохромистих сталей 95Х18, Х23.

Стабілізація хімічного складу й вмісту P у сплаві на рівні менш 0,05 % мас. дозволила підвищити витрати сплаву до (150-200) кг/т сталі. Це дало можливість підняти верхню граничну межу вмісту С у сплаві до 6,0 % мас., скоротити або виключити витрати графіту в якості навуглецевувача при виплавці сталі, що покладено в основу розробки уточненого варіанту технічних умов на сплав СіР ТУ14-143-427-90.

9. В якості додаткового елемента розкислення звареного шва використовують відходи виробництва карбідкремнієвих виробів у кількості (6,0-10,5) % мас. Це дозволило одержати надлишковий щодо стандартної марки сталі вміст вуглецю й кремнію: (0,52-0,62) і (2,8-4,5) %. Використання в якості легуючих компонентів окалини сталей 95Х18, 12Х18Н10Т і циклонного пилу сталі 13Х13М1НФ забезпечує можливість одержання порошку з відносно високим вмістом Cr і Ni при низькому залишковому вмісті S і P: (0,018-0,021) і (0,024-0,030) % мас.

Застосування порошку при виготовленні зварювальних електродів дозволяє підвищити ступінь засвоєння провідних елементів звареним швом металу з (86-92) до (98-100) % у порівнянні з використанням порошку технічного оксиду хрому й стандартних феросплавів.

10. При одержанні спеченої заготівлі масою 1850кг досягнута щільність склала 92% абсолютної щільності плавленої сталі Р6М5К5.

При введенні металізованої окалини й спеченого циклонного пилу в капсулах під тверду шихту з витратою (400-600) кг/т у сталі утвориться (3,2-3,5) % мас. шлаків, що задовольняє вимогам, пропонованим до шихтових матеріалів у порошковому виробництві швидкоріжучих сталей.

Запропонований спосіб утилізації легуючих елементів з окалини, циклонного пилу й некондиційного порошку у власному виробництві забезпечує ступінь наскрізного витягу (у середньому): Cr _ 94,1; Mo _ 95,7; W _ 96,3; Co _ 97,0 і V _ 92,2 %, що істотно знижує витрату феросплавів і металевих легуючих матеріалів.

11. Оптимізація параметрів одержання металізованих паспортних брикетів дозволила досягти ступеня відновлення провідних елементів (88-99) % при їхніх мінімальних втратах і реалізації процесу при температурах (1173-1473) К на діючих і потужностях, що вивільнилися, нагрівальних печах. Установлено функціональну залежність між тепловим режимом процесу металізації шихти, складом кінцевого продукту й втратою легуючих елементів.

12. Визначено температурний режим водневого відновлення окалини прецизійних сплавів типу НМ і НК, що забезпечує ступінь відновлення більше 99%. Фазові й речовинні перетворення протікають через утворення -Fe, FeNi і твердого розчину Мо в -Fe, які в інтервалі температур (1173-1373)К металізації й введенні в розплав сплаву при (1779-1813)К не мають помітної леткості. Це забезпечує засвоєння легуючих елементів на (93-96)%.

13. Розроблено склади шихти для одержання лігатур для легування й розкислення прецизійних сплавів 29НК і 79НМ, що містять техногенні відходи власного виробництва. Одержання й використання металізованих продуктів відрізняється високою економічною ефективністю. Підвищується ступінь засвоєння Ni і Co (при виплавці сплаву 29НК) з 0,94 до (0,98-0,99), та Ni і Мо з (0,86-0,92) до (0,95-0,98) і істотно скорочується час плавки індукційної печі при виплавці прецизійних сплавів.

14. За період з 1986 по 1991 рік на устаткуванні цеху залізного порошку (згодом цеху відновленого феромолібдену) ДАЗу (нині ЗАлКу) виготовлено 5606,4т КММ.

Фактичний ефекту від оптимізації технології виробництва КММ за 1986-1989р. склав 134837руб. (222063 доларів США).

Фактичний економічний ефект від використання 30,7т сплаву СіР1 у порошковому виробництві швидкоріжучої сталі дорівнює 59543руб. (98063 долари США), а застосування лігатури при виплавці 4000т конвертерної сталі забезпечило ефект 4,2 млн.руб. (у цінах 1992р.). Частка здобувача 2,52 млн.руб. (60 %).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Григорьев С.М. Разработка и оптимизация многофункциональной системы зависимостей технико-экономических показателей производства металлизированного молибденового концентрата / С.М. Григорьев, Ю.И. Нагорный, С.Ю. Былим // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 2006.- № 1.- С. 101-103.

2. Оптимизация технико-экономических показателей получения сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали / С.М. Григорьев, А.М. Ковалев, М.С. Карпунина, В.М. Печенникова, В.П. Падалка, И.Г. Резниченко // Сб. "Металлургия". Выпуск 13.-Запорожье: ЗГИА.- 2006.- С. 122-129.

3. Цивирко Э.И. Особенности выплавки стали с использованием хромсодержащих брикетов / Э.И. Цивирко, М.С. Карпунина, С.М. Григорьев // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні.- 2005.- № 1.- С. 87-89.

4. Особенности легирования стали 38ХНМ молибденом металлизованного концентрата / С.М. Григорьев, Г.А. Колобов, М.С. Карпунина, Д.С. Григорьев // Сб. «Металлургия». Выпуск 11.-Запорожье: ЗГИА.- 2005.- С. 24

5. Григорьев С.М. Технико-экономические показатели развития металлургии губчатых и порошковых лигатур на примере металлизованного молибденового концентрата / С.М. Григорьев // Черные металлы.- 2005.- № 3.- С. 26-29.

6. Математическое моделирование параметров производства губчатого ферромолибдена / С.М. Григорьев, Т.А. Георгиева, A.M. Ковалёв, Д.С. Григорьев // Сталь.- 2003.- №3.- С. 36-38.

7. Григорьев С.М. Фазовые и вещественные превращения силицидо- и карбосилицидообразования при получении сплава для легирования и раскисления быстрорежущих сталей / С.М. Григорьев, Д.С. Григорьев // Сталь.- 2002.- №11.- С. 31-34.

8. Григорьев С.М.. Разработка технологических параметров получения хромсодержащих брикетов для легирования стали / С.М. Григорьев, М.С. Карпунина // Сб. "Металлургия". Выпуск 6.-Запорожье: ЗГИА.- 2002.- С. 44

9. Григорьев С.М. Математическое моделирование параметров интенсификации технологии получения металлизованного легирующего материала / С.М. Григорьев, Т.А. Георгиева, О.В. Марков // Сб. "Металлургия". Выпуск 5.-Запорожье: ЗГИА.- 2001.- С. 33-36.

10. Григорьев С.М. Математическое моделирование технологии получения нового легирующего материала из отходов / С.М. Григорьев, А.Е. Рябенко, М.С. Карпунина // Сталь.- 2001.- №3.- С. 80-82.

11. Григорьев С.М. Повышение эффективности утилизации легирующих элементов в производстве специальных сталей / С.М. Григорьев // Сб. "Металлургия". Выпуск 4.- Запорожье: ЗГИА.- 2001.- С. 32-36.

12. Григорьев С.М. Математическое моделирование процессов утилизации техногенных отходов при получении порошков хромоникелевых сталей / С.М. Григорьев, А.В. Геллер // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 2000.- № 7.- С. 31-32.

13. Разработка математической модели технологии производства металлизованных брикетов для выплавки легированных сталей / С.М. Григорьев, Б.П. Середа, А.Е. Рябенко, М.С. Карпунина // Сб. "Металлургия". Выпуск 2.-Запорожье: ЗГИА.- 1999.- С. 78-81.

14. Григорьев С.М. Разработка технологических параметров получения металлизованных паспортных брикетов для выплавки легированных сталей / С.М. Григорьев, А.Е. Рябенко, М.С. Карпунина // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 1999.- № 9.- С. 15-18.

15. Григорьев С.М. Утилизация техногенных отходов при получении порошков хромоникелевых сталей / С.М. Григорьев, А.В. Геллер // Сталь.- 1999.- № 8.- С. 72-74.

16. Григорьев С.М. Использование шлака алюмотермического производства лигатур при получении сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали / С.М. Григорьев, А.В. Сидоренко, Д.В. Кучеренко // Сталь.- 1998.- № 10.- С. 62-65.

17. Григорьев С.М. Экономическая стратегия и тактика ресурсо- и энергосбережения в металлургии тугоплавких материалов / С.М. Григорьев // Сб. "Металлургия". Выпуск 1.-Запорожье: ЗГИА.- 1998.- С. 17-23.

18. Григорьев С.М. Разработка технологии получения металлизованной паспортной заготовки для выплавки легированных сталей / С.М. Григорьев, М.С. Карпунина // Сталь.- 1998.- № 1.- С. 73-76.

19. Григорьев С.М. Результаты брикетирования отходов производства быстрорежущей стали / С.М. Григорьев // Сталь.- 1997.- № 12.- С. 64-68.

20. Григорьев С.М. Совершенствование способов переработки и повышение степени утилизации окалины быстрорежущих сталей / С.М. Григорьев // Сталь.- 1997.- №10.- С. 75-78.

21. Григорьев С.М. Математическое моделирование термодинамического равновесия системы Fe(Ni, Co, Мо)-О-Н применительно к технологии металлизации окалины прецизионного сплава типа НК / С.М. Григорьев, А.С. Москаленко // Сталь.- 1997.- №8.- С. 66-69.

22. Григорьев С.М. Структурные превращения при углеродотермическом восстановлении окалины стали Р18 и Р12МЗК5Ф2 / С.М. Григорьев, М.С. Карпунина // Сталь.- 1997.- №1.- С. 69-72.

23. Совершенствование технологии производства губчатого ферромолибдена / С.М. Григорьев, В.П. Коляда, Т.А. Георгиева, М.С. Карпунина // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 1997.- № 1.- С. 10-13.

24. Григорьев С.М. Термодинамический анализ и математическое моделирование применительно к технологии получения губчатого ферромолибдена / С.М. Григорьев, В.П. Коляда // Сталь.- 1996.- № 12.- С. 32-36.

25. Григорьев С.М. Углетермическое восстановление оксидных отходов производства быстрорежущих сталей / С.М. Григорьев // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 1996.- №6.- С. 24-27.

26. Григорьев С.М. Механизм некоторых фазовых и вещественных превращений при углеродотермическом восстановлении окалины быстрорежущей стали / С.М. Григорьев // Сталь.- 1996.- № 3.- С.65-69.

27. Григорьев С.М. Получение металлизованной окалины прецизионных сплавов на никелевой основе / С.М. Григорьев, А.С. Москаленко // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 1995.- № 11.- С. 53-56.

28. Москаленко А.С. Некоторые физико-химические закономерности получения металлизованной окалины прецизионного сплава типа НК / А.С. Москаленко, С.М. Григорьев // Изв. Вузов. Чёрная металлургия.- 1995.- № 9.- С. 11-14.

29. Григорьев С.М. Совершенствование технологии металлизации оксидных молибденовых концентратов / С.М. Григорьев, В.П. Коляда // Сталь.- 1994.- № 7.- С. 36-38.

30. Григорьев С.М. Получение сплава для легирования и раскисления быстрорежущей стали / С.М. Григорьев // Сталь.- 1994.- № 5.- С. 45-48.

31. Григорьев С.М. Извлечение тугоплавких элементов из окалины быстрорежущей стали // С.М. Григорьев / Сталь.- 1994.- № 3.- С. 63-66.

32. Григорьев С.М. Повышение качества металлизованного молибденового концентрата / С.М. Григорьев // Сталь.- 1993.- № 3.- С. 39-44.

33. Григорьев С.М. Эффективность ресурсосбережения при использовании молибденсодержащих материалов / С.М. Григорьев, А.Н. Пивень // Цветные металлы.- 1992.- № 11.- С. 10-12.

34. Использование циклонной пыли в производстве железного порошка методом восстановления / С.М. Григорьев, Л.Н. Игнатов, А.Н. Сытник, П.П. Лазебнов, М.М. Гасик // Сталь.- 1987.- № 8 - С. 88-90.

35. Пат. 18365 Украины, МКИ С22С 35/00. Лигатура для выплавки сплавов на никелевой основе: Пат. 18365 Украины, МКИ С22С 35/00 / С.М. Григорьев, Е.Н. Архипенкова (Украина). №5002496/SU; Заявл. 24.09.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 11.

36. Пат. 18366 Украины, МКИ С22С 35/00. Лигатура для выплавки ни-келькобальтсодержащих сплавов: Пат. 18366 Украины, МКИ С22С 35/00 / С.М. Григорьев, Е.Н. Архипенкова (Украина). №5003028/SU; Заявл. 24.09.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 12.

37. Пат. 18705 Украины, МКИ С21С 5/54. Шлакообразующая смесь: Пат. 18705 Украины, МКИ С21С 5/54 / С.М. Григорьев, М.П. Ревун, А.Н. Пивень, П.П. Лазебнов, А.Я. Резниченко, В.Ф. Ревко, В.А. Смирнов (Украина). №4924938/SU; Заявл. 14.01.91; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 3.

38. Пат. 19113 Украины, МКИ С22С 35/00. Шихта для получения лигатуры для легирования и раскисления никелькобальтсодержащих сплавов: Пат. 19113 Украины, МКИ С22С 35/00 / С.М. Григорьев, А.С Яценко, Е.Н. Архипенкова (Украина). №5002829/SU; Заявл. 22.09.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 12.

39. Пат. 19114 Украины, МКИ С22С 35/00. Шихта для получения сплава для легирования и раскисления стали: Пат. 19114 Украины, МКИ С22С 35/00 /С.М. Григорьев, М.П. Ревун, А.Н. Пивень, А.С. Яценко, А.В. Коваль, Г.Д. Ткач, И.И. Люборец, В.М. Статива (Украина). №4807379/SU; Заявл. 29.03.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 14.

40. Пат. 19818 Украины, МКИ С22С 35/00. Шихта для получения лигатуры для легирования и раскисления никельмолибденовых прецизионных сплавов: Пат. 19818 Украины, МКИ С22С 35/00 / С.М. Григорьев, Е.Н. Архипенкова (Украина); №95320870 СССР; Заявл. 22.09.93; Опубл. 25.12.97; Бюл. №6.- С. 25.

41. А.с. 1069969. СССР, МКИ В23К 35/365. Состав электродного покрытия / Н.С. Гамов, А.Н. Попов, С.М. Григорьев, П.П. Лазебнов, А.Г. Кругликов, А.А. Кашников, Ю.Н. Савонов. - № 3466284/25-27; Заявл. 09.07.82; Опубл. 30.01.84; Бюл. №4.- 6 с.

42. А.с. 1101723. СССР, МКИ G01N 23/20. Рентгеновская приставка для длинномерных образцов / В.И. Бабенко, С.М.Григорьев, О.В. Утёнкова, В.Б. Райцес. - №3559410/18-25; Заявл. 03.03.83; Опубл. 07.07.84; Бюл. №25.- 6 с.

43. А.с. 1469402. СССР, МКИ G01N 23/20. Способ контроля степени восстановления молибденового концентрата / В.И. Бабенко, С.М. Григорьев, О.В. Утёнкова, В.П. Бражевский. - №4233654/23-25; Заявл. 22.04.87; Опубл. 30.03.89; Бюл. №12.- 6 с.

44. А.с. 1362600. СССР, МКИ В23К 35/365. Состав электродного покрытия для сварки хромоникелевых сталей / П.П. Лазебнов, В.И.Бабенко, С.М. Григорьев, Е.Н. Лазебнова, В.Г. Рожко. - №4071200/31-27; Заявл. 26.05.86; Опубл. 30.12.87; Бюл. №48.- 6 с.

45. А.с. 1430155. СССР, МКИ B21F 3/02. Устройство для изготовления плоских спиралей из проволоки или ленты / Н.И. Ланин, А.Ф. Ерхов, С.М. Григорьев, И.М. Бастрыга, В.Д. Сидоренко, А.Н. Сытник. - №4205404/25-12; Заявл. 04.03.87; Опубл. 15.10.88; Бюл. №38.- 4 с., ил.

46. А.с. 1722755. СССР, МКИВ23К 35/365. Состав электродного покрытия / М.Н. Голубов, П.П. Лазебнов, С.М. Григорьев, В.Н. Баранник, А.М. Жилинский, Ю.З. Казарновский, А.С. Яценко, В.И. Сидоренко, А.В. Моторный. - №4801980/08; Заявл. 11.12.89; Опубл. 30.03.92; Бюл. №12.- 12 с.

Особистий внесок здобувача в роботах опублікованих з співавторами:

[1] - формулювання проблеми, постановка задач моделювання та оптимізації, проведення активного промислового експерименту, участь в обробці результатів досліджень, висновки і рекомендації;

[2] - аналіз техніко-економічних показників одержання сплаву СіР, постановка задач досліджень, вибір методики й розробка програми обчислень, відбір і обґрунтування оптимальних значень виплавки швидкорізальної сталі з використанням сплаву, формулювання досягнутих результатів утилізації елементів і «Висновку»;

[3] - постановка задач досліджень, проведення промислових випробувань виплавки сталей з використанням хромвмістких брикетів в індукційній і дуговій печах, обробка результатів експерименту, формулювання висновків і рекомендацій;

[4] - постановка завдання, проведення активного промислового експерименту, аналіз технологічних показників, обробка статистичних даних, формулювання результатів і рекомендацій;

[6] - аналіз якості вироблених молібденових легуючих матеріалів, технічне рішення їхнього підвищення, проведення активного експерименту, аналіз модельних розрахунків, їхня оптимізація, висновки й рекомендації;

[7] - постановка завдань досліджень, рентгеноструктурний аналіз зразків, установлення фазових і речовинних перетворень, формулювання й обґрунтування висновку й рекомендацій;

[8] - постановка задач досліджень, вибір найбільш імовірних реакцій відновлення хрому та домішок, розробка програми термодинамічних розрахунків, обробка результатів та їхнє обговорення, формулювання висновків і рекомендацій;

[9] - формулювання проблеми інтенсифікації процесу металізації металоокисних відходів, постановка завдання моделювання, вибір методики й розробка програми функціональних залежностей, вибір оптимальних значень часу й ступені відновлення провідних елементів, висновки та рекомендації;

[10] - аналіз даних активного промислового експерименту, вибір і обґрунтування методу математичного моделювання, побудова й оптимізація модельних залежностей;

[12] - розробка функціональних залежностей для складання програми моделювання, аналіз результатів розрахунків, оптимізація техніко-економічних показників, формулювання висновків і рекомендацій;

[13] - постановка задачі розробки, отримання вихідних даних для моделювання, обробка отриманих результатів, формулювання висновків і пропозиції;

[14] - постановка завдань досліджень, промислові випробування технології металізації, розробка шихти, обробка результатів, формулювання висновків;

[15] - розробка сполуки шихти з відходами, що містять Cr і Ni, експериментальні дослідження відновлення брикетів, одержання порошків для зварювальних матеріалів, обробка результатів досліджень, рекомендації;

[16] - дослідження фізико-хімічних властивостей шлаків АВЛ, випробування технології виплавки сплаву СіР зі шлаками АВЛ, формулювання висновків і рекомендацій;

[18] - розробка сполуки шихти з використанням відходів і рудних концентратів молібдену й вольфраму, його промислові дослідження металізованих брикетів, формулювання рекомендацій;

[21] - аналіз реакцій у системі Fe(Ni, Co, Mo)-O-H, обробка даних термодинамічних розрахунків, побудова діаграми стану, формулювання висновку й рекомендацій;

[22] - постановка завдань досліджень, дослідження кінетики з різним ступенем відновлення окалини, обробка даних рентгеноструктурних досліджень, розробка механізму фазових перетворень і оптимізація сполуки цільового продукту;

[23] - аналіз розрахунків термодинаміки, участь у розробці програми й розрахунках показників, їхньої систематизації й побудова діаграми стану;

[24] - постановка завдань досліджень, аналіз термодинамічних розрахунків і обговорення, формулювання висновків;

[27] - постановка завдання, дослідження кінетики відновлення окалини сплаву 79НМ, обробка даних і розробка механізму фазових перетворень, формулювання висновків і рекомендацій;

[28] - дослідження кінетики відновлення окалини сплаву 29НК, аналіз механізму фазових перетворень, промислові випробування використання металізованої окалини та формулювання висновків;

[29] - розрахунок термодинаміки, їхній аналіз, дослідження кінетики відновлення молібденових концентратів, промислові випробування виплавки сталі 09ХМ і 38ХНМ, висновок і рекомендації;

[33] - аналіз факторів і розробка частини методики визначення ефективності, де враховуються нетрадиційні властивості молібденвмісних матеріалів;

[34] - дослідження кінетики, розробка шихти й промислові випробування відновлення брикетів із циклонним пилом у шахтних печах;

[35] - розробка вмісту лігатури, формула винаходу, обґрунтування граничних меж;

[36] - формулювання технічного рішення патенту, промисловий експеримент, обробка його результатів, обґрунтування його меж;

[37] - аналіз фізико-хімічних властивостей шлаків АВЛ, промислові випробування шлакоутвоюючої суміші, формулювання винаходу, обґрунтування граничних меж, розрахунки економічної ефективності;

[38] - вирішення проблеми: промислові випробування сполучення шихти, формула винаходу, обґрунтування граничних меж і економічної ефективності;

[39] - установлення проблеми і її технічне рішення, формула патенту й обґрунтування його граничних меж, промислові випробування й розрахунки економічної ефективності;

[40] - постановка завдань промислового активного експерименту, вихідні компоненти шихти й обґрунтування граничних меж, формула винаходу, формулювання переваг розробленої шихти;

[41] - пропозиція й обґрунтування металізованої окалини швидкоріжучих сталей у складі електродного покриття;

[42] - постановка завдання розробки, проведення випробувань і обробка отриманих даних, формулювання й обґрунтування переваг запропонованого технічного рішення;

[43] - формулювання проблеми, проведення експериментальних досліджень, обґрунтування частини граничних меж, розрахунки економічної ефективності запропонованого технічного рішення;

[44] - постановка завдань дослідження, участь у розробці формули винаходу, випробування досвідчених електродів, економічне обґрунтування переваг;

[45] - обґрунтування доцільності розробки пристрою, пропозиція нагрівання частини спіралі, випробування дослідно-промислового зразка, розрахунки економічної ефективності;

[46] - постановка завдань винаходу, обґрунтування технічної можливості й економічної доцільності легування звареного шва хромом окалини сталі 95Х18.

АНОТАЦІЯ

Григор'єв С.М. Розробка та удосконалення ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих сплавів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів. - Державний вищій навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2008.

Вирішено актуальну науково-технічну проблему теоретичного та методологічного обґрунтування наукових і технологічних основ ресурсозберігаючого виробництва тугоплавких легуючих матеріалів виходячи з особливостей взаємодії рудних концентратів і техногенних відходів з відновниками в гетерогенних- і в системах рідкофазних реакцій, що дозволяє знизити витрати дорогих елементів за рахунок підвищення ступеня їхнього засвоєння та утилізації з техногенних відходів при виплавці сталі. Розроблено ресурсозберігаючі технології одержання тугоплавких легуючих матеріалів.

Досліджена термодинаміка та кінетика металізації молібдену вуглецем, і дрібнодисперсних відходів швидкоріжучої сталі вуглецем та кремнієм з утворенням карбідо- і силіцидоутворюючих з'єднань, і на цій основі розроблені ефективні технології одержання нових легуючих матеріалів. Комплексними лабораторними дослідженнями та промисловими випробуваннями установлена доцільність використання методів порошкової металургії при одержанні ресурсозберігаючих легуючих матеріалів. Досліджені та оптимізовані технологічні параметри відновлення молібденового концентрату і виплавки сплаву із техногенних відходів та послідуючим їх використанням при виплавці спеціальних сталей. Основні результати роботи знайшли практичне застосування при одержанні нових легуючих матеріалів з тугоплавкими металами та виплавки сталі з їх використанням.

Ключові слова: ресурсозбереження, відходи, окалина, сплав, відновлення, карбіди, карбосиліциди, рафінування, легування, ефективність.

АННОТАЦИЯ

Григорьев С.М. Разработка и совершенствование ресурсосберегающих технологий получения тугоплавких легирующих сплавов. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.16.02 - Металлургия чёрных и цветных металлов и специальных сплавов. - Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет», Донецк, 2008.

Решена актуальная научно-техническая проблема теоретического и методологического обоснования научных и технологических основ ресурсосберегающего производства тугоплавких легирующих материалов исходя из особенностей взаимодействия рудных концентратов и техногенных отходов с восстановителями в гетерогенных- и в системах жидкофазных реакций, позволяющая снизить расход дорогостоящих элементов за счет повышения степени их усвоения и утилизации из техногенных отходов при выплавке стали. Разработаны ресурсосберегающие технологии получения тугоплавких легирующих материалов.

Анализ источников информации свидетельствует, что в разработках ресурсосберегающих технологий производства тугоплавких легирующих материалов на основе рудных концентратов и техногенных отходов предпочтение отдается металлизованным брикетам или таблеткам в гетерогенных системах. Основным способом переработки загрязненных отходов остается рафинировочная плавка с применением шлакообразователей, инертных газов, вакуума и их сочетаний. Однако на практике они не дают ожидаемых результатов эффективности, поэтому вопросы совершенствования действующих технологий и разработки легирующих материалов с наперед заданными свойствами по-прежнему остаются актуальными и требуют дальнейших исследований.

Применение КММ для легирования мартеновской стали 38ХНМ вместо стандартного ферромолибдена в жидкой ванне и в ковше повышает усвоение молибдена на 3-5%, при этом обеспечивается значительное снижение примесей в стали.

Вакуумно-термическое рафинирование и обработка низкотемпературной плазмообразующей смесью позволяет значительно снизить концентрации легкоплавких цветных металлов, S, P и достичь 100% степени восстановления Мо, повысить его содержание до 97,55% мас., плотности 10,17г/см³. Причём, при обработке плазмообразующей смесью существует оптимальное соотношение О/СH₄, равное 0,49-0,51, которое при газокислородной конверсии природного газа обеспечивает высокую активность восстановительной смеси, исключающей загрязнение Мо углеродом или его вторичное окисление.

Установлено оптимальное соотношение О/С в шихте в пределах 1,3-1,5, которое при восстановлении металлооксидных отходов быстрорежущей стали при 1373-1473К обеспечивает получение продукта со степенью восстановления 85-92% при оптимальном содержании О₂ и С. В продуктах металлизации тугоплавкие элементы присутствуют в твёрдых растворах железа, интерметаллоидах и лишь 5-10% в карбидах W₂C, Mo₂C. Остаточный кислород связан в основном с железом, углерод присутствует в карбидах Mo₂C, FeW₂C, W₂C и Fe₃C.

Выполнены исследования кинетики водородного восстановления окалины прецизионных сплавов типа НМ и НК. Установлен температурный режим процесса, обеспечивающий степень восстановления более 99%. Фазовые и вещественные превращения протекают через стадии образования -Fe, FeNi и твердого раствора Мо в -Fe. Введение металлизованной окалины в расплав сплава обеспечивает усвоение легирующих элементов на (93-96) %.

Разработаны составы шихты для легирования лигатур для легирования и раскисления сплавов 29НК и 79НМ, содержащие техногенные отходы собственного производства. Это обеспечивает степень усвоения Ni и Со (при выплавке сплава 29НК) с 0,94 до (0,98-0,99), Ni и Мо с (0,86-0,92) до (0,95-0,98) и существенное сокращение времени плавки в индукционной печи.

В промышленном варианте металлизация окалины и её использование при выплавке быстрорежущей стали обеспечивает степень сквозного извлечения элементов (в среднем) Cr - 94,1; Mo - 95,7; W - 96,3; Co - 97,0 и V - 92,2%.

Получение низкоуглеродистого сплава СиР в расплаве с высоким содержанием кремния протекает через стадии образования Fe₅Si₃, Fe₂Si и WSi₂. Вещественные превращения - через образование карбосилицида железа протекают при выплавке сплава с относительно низким содержанием кремния.

Разработана и внедрена технология выплавки сплава СиР на основе техногенных отходов с содержанием С и Si 2,0-4,5 и 1,0-4,5 % мас. соответственно. Разработаны ТУ 14-146-87-90 «Сплав для легирования и раскисления быстрорежущей стали». Использование сплава в количестве 45-70 кг/т стали снижает массовый расход Cr на 2-3%; Mo на 3-4%; W на 30-36% и V на 7-8 %.

Разработаны математические модели технико-экономических показателей получения и использования губчатого молибдена, металлизованной окалины быстрорежущих сталей и техногенных отходов, содержащих Ni и Cr.

В промышленных условиях подтверждена высокая экономическая эффективность применения в качестве легирующих материалов губчатого ферромолибдена, сплава СиР и лигатуры при выплавке конвертерной стали.

Ключевые слова: ресурсосбережение, отходы, окалина, сплав, восстановление, карбиды, карбосилициды, рафинирование, легирование, эффективность.

ABSTRACT

Grigoriev S.M. Development and improving of the resource-saved technologies of refractory alloying alloys manufacturing. - Manuscript.

Thesis for competition on a doctor degree on specialization in 05.16.02. _ The metallurgy of ferrous and colored metals and special alloys. - State Higher Educational Establishment “Donetsk National Technical University”, Donetsk, 2008.

The scientific and technical issue of the day of theoretical and methodological ground of scientific and technological bases of the resource-saved technologies of refractory alloying materials is decided coming from the features of co-operation of ore concentrates and technological wastes with repairers in getero- and in the systems of liquid- phase reactions, allowing to reduce the expense of expensive elements due to increase a degree of their mastering and utilization from technological wastes at smelting became.

Besides, the thermodynamics and kinetics of molybdenum metallization at the presence of carbon; the refuse dispersion of rate steel by carbon and silicium resulting in the formation of carbide-silicium compounds were investigated; the effective technology of producing new alloy metals was obtained.

The complex laboratory research and in the field prove advisability of the methods used for powder metallurgy while obtaining the resource-saved alloy materials. The technological parameters of molybdenum calcium nitrate concentrate reduction and melting out the alloy from leftover metals for the further process of its utilization while melting the special steels were studied and optimized. The main results of the thesis have found practical utilization in the process of obtaining new alloy materials including refractory metals and steel-melting process using them.

Key words: resource-saving, wastes, alloy, refining, carbides, carbide-silicium, alloying, effect.

Размещено на Allbest.ru

...