Металлы

Выполнен анализ процесса селективного карботермического восстановления оксидов свинца и цинка из пыли дуговых сталеплавильных печей (ДСП) в лабораторной горизонтальной трубчатой электропечи в среде аргона с избыточным расходом восстановителя (20 мас.%) при ступенчатом нагреве с длительностью выдержки на каждой ступени 1 ч. Установлено, что последовательные нагрев и выдержка смеси пыли ДСП и восстановителя при температурах 1100 и 1200 °С привели к удалению из пыли соответственно 96,8 и 99,9 отн.% свинца и цинка. При этом содержание железа в остатке возросло до 61,7 мас.%. Расчетом получено, что для восстановления оксидов в рассматриваемом образце пыли ДСП достаточным является введение 15,5 мас.% углерода как восстановителя. Экспериментально подтверждено, что при осаждении конденсата непосредственно на газоотводящей трубке в печи в инертной среде можно получить продукт преимущественно в металлическом виде, а охлаждение конденсата в ловушках вне печи приводит к образованию оксидов свинца и цинка, что свидетельствует об окислении материала в процессе конденсации при доступе воздуха. Данные рентгеноспектрального микроанализа конденсата, полученного в печи в инертной среде, указывают на возможность испарения из пыли ДСП не более 25 отн.% оксида свинца в газовую фазу без предварительного восстановления. В целом результаты показывают, что селективное извлечение свинца из пыли ДСП с минимальным попутным извлечением цинка должно проводиться при температуре ниже 1100 °С.

Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии с использованием рентгеноспектрального микроанализа изучена структурно-фазовая эволюция механохимического формирования металломатричных механокомпозитов Ni/HfC с содержанием никеля 50 и 70 мас.%. Показано, что при механохимическом синтезе в тройной смеси порошков никеля, гафния и углерода (сажи) при стехиометрическом соотношении содержаний гафния и углерода образование карбида гафния рентгенографически определяется уже через 40 с. Для обоих составов размеры кристаллитов никеля при механической активации до 4 мин быстро уменьшаются по сравнению с исходными. Интенсивное образование карбида гафния фиксируется при механической активации длительностью в интервале 4−8 мин. В интервале 12−20 мин процессы вторичного структурообразования приводят к гомогенизации продукта и обеднению карбида гафния по углероду до состава HfС_0,5.

Установлена последовательность фазовых структурных превращений, характеризующих высокотемпературную нитридизацию цирконий-ванадиевой биметаллической заготовки. Определен механизм нитридизации цирконий-ванадиевого сплава ZrV₂, который образуется при изготовлении биметаллической заготовки электродуговой сваркой. В ходе высокотемпературного взаимодействия с азотом происходит распад сплава, основой которого является интерметаллид ZrV₂, с образованием стехиометрического нитрида циркония ZrN, твердых растворов циркония с азотом и соединений состава Zr_хV_уN_1–х–y с одновременной сегрегацией ванадия на границах зерен нитрида циркония. Выделившийся ванадий диффундирует в область твердого раствора циркония с азотом в индивидуальном цирконии, образуя твердый раствор состава Zr_хV_уN_1–х–y. Конечными продуктами нитридизации при выбранной температуре являются ZrN и Zr_0,3V_0,6N_0,1 – керамика, представляющая собой композит, состоящий из зерен стехиометрического нитрида циркония, распределенных в соединении Zr_хV_уN_1–х–y с предельным составом Zr_0,3V_0,6N_0,1.

Приведены результаты расчета степени черноты железоуглеродистых расплавов – полупродуктов, образованных в сталеплавильных агрегатах: конвертере и дуговой сталеплавильной печи, для дальнейшего получения углеродистых конструкционных сталей. Расчет основан на модели охлаждения расплава по излучению. Для расчета использованы выборки большого объема. Выборки извлечены из совокупных данных, систематических по времени измерений температуры расплава в отдельные периоды технологического цикла выплавки сталей. Показано, что в диапазоне температур 1560–1700 °С степень черноты находится в пределах от 0,01 до 0,058. Зависимость степени черноты от температуры носит активационный характер и удовлетворительно описывается полученным экспоненциальным приближением.

Изучено влияние упругопластической знакопеременной деформации на механические свойства полос магния Мг90 и стали Ст1 при обработке на роликоправильной машине. Использование данной обработки за один и три прохода не изменяет геометрию полос, но при этом увеличивается предел текучести стали и уменьшается предел текучести магния. Одновременно с этим на кривой растяжения образцов стали исчезает площадка текучести, а на кривой растяжения образцов магния после стадии упругой деформации появляется область, подобная стадии легкого скольжения в монокристалле. Для интегральной оценки воздействия знакопеременной деформации на материал и определения его сопротивления деформации построены кривые течения с использованием модели Надаи.