Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42) Аннотация. Одним из путей повышения эффективности производства в черной металлургии является снижение расхода дорогостоящих и дефицитных ферросплавов. Большие возможности в этом направлении содержатся в технологии прямого легирования стали оксидными материалами. В настоящей работе проведено термодинамическое исследование процесса прямого легирования стали марганцевыми оксидными материалами (марганцевой рудой) и промышленное опробование этой технологии. Рассмотрены два варианта технологии прямого легирования: в окислительных условиях при плавке стали в современной 100-т электросталеплавильной печи и в восстановительных условиях при обработке стали на агрегате ковш-печь (АКП). Термодинамическое моделирование окислительного варианта технологии с помощью программного комплекса «Астра» показало, что существует возможность повысить содержание марганца в металле при вводе марганцевой руды. Определяющим фактором в этом процессе является текущее содержание углерода в стали. Для средне-и высокоуглеродистых сталей содержание марганца может быть повышено до 0,6 % и более. Для низкоуглеродистых сталей количество остаточного марганца определяется содержанием углерода в конце продувки кислородом. Приведена графическая зависимость. В восстановительных условиях основной реакцией процесса прямого легирования является MnO + Si = Mn + SiO 2. Термодинамический анализ дает довольно приблизительные данные, поэтому был применен полуэмпирический анализ, основанный на полученном из опытных промышленных результатов соотношении количеств оксидов FeO и MnО, содержащихся в шлаке в конце обработки стали на АКП. Такой вариант оценки процесса представляется возможным, так как система металл-шлак при длительной обработке стали на АКП приближается к равновесию. Используя это соотношение, а также условия сохранения исходной основности шлака и поддержания содержания FeO в шлаке на уровне около 1 %, было составлено балансовое уравнение, описывающее процесс прямого легирования марганцевой рудой в ковше. Уравнение позволило выполнить расчет основных технологических параметров процесса прямого легирования марганцевой рудой применительно к условиям производства. Получена хорошая сходимость теоретических расчетов и практических данных.
Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42) Аннотация. Для практического применения с целью ресурсосбережения представляет интерес технология дуговой наплавки порошковой проволокой, в которой в качестве наполнителей используются оксид вольфрама WO 3 и вещества, содержащие восстановители (углерод и кремний). Проведена термодинамическая оценка вероятности протекания 21 реакции в стандартных условиях по табличным термодинамическим данным реагентов в интервале температур 1500-3500 К. Этот интервал включает в себя температуры на периферии дуги и в верхних слоях наплавочной ванны. В числе реакций-реакции прямого восстановления оксида вольфрама WO 3 углеродом и кремнием, косвенного восстановления оксида вольфрама WO 3 углеродом, реакции соединения вольфрама с углеродом и кремнием с образованием карбидов и силицидов вольфрама. В качестве возможных продуктов реакций рассматривали W, WC, W 2 C, WSi 2 , W 5 Si 3 , CO, CO 2 , SiO, SiO 2. Реакции восстановления оксида записывали на 1 моль O 2 , а реакции соединения вольфрама с углеродом и кремнием-на 2/3 моль вольфрама W. Вероятность протекания реакций оценивали по стандартной энергии Гиббса реакций. В качестве стандартных для веществреагентов в интервале 1500-3500 К были выбраны состояния:W(тв), WO 3 (тв, ж) с фазовым переходом при 1745 К; WC(тв), W 2 C(тв), C(тв), CO(г), CO 2 (г), WSi 2 (тв, ж) с фазовым переходом при 2433 К; W 5 Si 3 (тв, ж) с фазовым переходом при 2623 К; Si(тв, ж) с фазовым переходом при 1690 К; SiO(г), SiO 2 (тв, ж) с фазовым переходом при 1996 К. С целью оценки степени влияния на термодинамические свойства реакций возможного испарения в дуге оксида вольфрама WO 3 (T кип = 1943 К) рассчитывали термодинамические характеристики двух реакций, в которых в качестве стандартного состояния в том же интервале температуры выбрано состояние WO 3 (г). Термодинамический анализ восстановления оксида вольфрама WO 3 показывает, что температура расплава, наряду с составом порошковой проволоки, способны повлиять на состав и служебные свойства наплавленного слоя. В рассматриваемой системе при высоких температурах расплава (более 2500 К) вероятно образование вольфрама, силицидов вольфрама и карбидов. Протекание реакций существенно изменяет состав газовой фазы, но не шлаковую фазу наплавочной ванны. При температурах менее 1500 К наиболее вероятно образование силицидов вольфрама и вольфрама за счет восстановления WO 3 кремнием, при этом шлаковая фаза становится более кислой за счет образующегося оксида кремния SiO 2. Однако эта область температур находится ниже температуры плавления оксида вольфрама WO 3 (1745 К). В интервале температур 1500-2500 К протекает целый ряд конкурирующих реакций восстановления, в результате которых в металлическом расплаве образуются как вольфрам, так и его силициды и карбиды. Реакции соединения вольфрама с кремнием и углеродом с образованием силицидов и карбидов менее вероятны, чем реакции восстановления. Испарение оксида вольфрама WO 3 в дуге увеличивает термодинамическую ...
Technology of arc surfacing using flux cored wire, in which tungsten oxide (WO3) and aluminum are used as fillers, is of interest for practical application in order to save tungsten. Thermodynamic estimation of probability of 14 reactions between them under standard conditions was carried out using tabular thermodynamic data of reagents in temperature range 1500 – 3500 K. This interval includes temperature at the drop surface on the electrode at time of separation, so are temperatures at the arc periphery and in the upper layers of surfacing bath. The following states were considered as standard states for reagents: WO3(solid), WO3(liquid), WO3(gas); Al(ref), Al(liquid), Al(gas), Al2(gas), and as possible reaction products and standard states for them: W(ref), W(liquid), W(gas), Al2O3(solid), W; Al2O3(liquid), AlO(gas), AlO2(gas), Al2O(gas), Al2O2(gas). Reduction reactions of the oxide were recorded at 1 mole O2 . Probability of reactions was evaluated using standard Gibbs energy of reactions. Calculations were carried out in four stages. Aggregate states of oxide, metal and structure of aluminum vapor, in which oxide and metal have the greatest chemical affinity for each other were established on the first and second stages. At the third and fourth stages, the most probable state was determined for metallic tungsten and the most probable composition, and aggregate state of aluminum oxide formed as a result of alumothermy of Al2O3(solid, liquid); Al2O3(liquid); AlO(gas); AlO2(gas); Al2O(gas); Al2O2(gas). According to Al – W system state diagram, there are a number of intermediates between tungsten and aluminum: W2Al, WAl3 , WAl4 , WAl5 , WAl7 , WAl12 ; however, a search for thermodynamic properties for them shows that data are available only on melting pattern (congruent or in-congruent) and temperature of transformation. No other thermodynamic data. At the same time, based on results of our previous work on restoration of tungsten oxide by carbon and silicon, it can be predicted that aluminides of a free-frame will necessarily be formed. Performed thermodynamic analysis shows that presence in flux-cored wire used for surfacing, along with tungsten oxide WO3as an aluminum reducing agent, will necessarily lead to occurrence of reduction reactions with formation of tungsten aluminides, and possibly tungsten itself. Tungsten oxide has the highest reactivity, being in state of WO3(gas). Aluminum itself has the highest chemical affinity for WO3(gas) in form of Al2(gas) and Al(gas). Al2O(gas) appears most likely as an oxidation product of aluminum.
STRUCTURE, PHASE COMPOSITION AND PROPERTIES OF CP TITANIUM VT1-0 SURFACE LAYER, SUBJECTED TO ELECTROEXPLOSIVE ALLOYING AND SUBSEQUENT TREATMENT BY HIGH-INTENSITY PULSED ELECTRON BEAMAbstract. The results of the analysis of the structure and phase composition, mechanical, tribological and corrosion properties of commercially pure titanium VT1-0 subjected to a combined treatment that combines electroexplosive alloying and subsequent irradiation by high-intensity electron beam are considered. Identifi ed modes of treatment, allowing to multiple increases controlled properties of the material and discusses the physical reasons contributing to this.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.