WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ МЕТАЛЛУРГИИ Под общей редакцией проф. П.С. Харлашина ПРЕДИСЛОВИЕ Вопросы современной металлургии ...»

Харлашин П.С., Носоченко О.В., Буторина И.В.,

Сабирзянов ТТ., Скребцов A.M., Сударев В.П., Явойский А.В

ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ

МЕТАЛЛУРГИИ

Под общей редакцией проф. П.С. Харлашина

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вопросы современной металлургии /Монография/ Харлашин П.С., Носоченко О.В.,

Буторина И.В., Сабирзянов Т.Г., Скребцов A.M., Сударев В.П., Явойский А.В.,

ГВУЗ «ПГТУ» - 2011 г. - 860 с.

В монографии изложена теория металлургических расплавов на основе современных представлений об их микронеоднородной структуре при использовании классической теории химических потенциалов и введенного в рассмотрение понятия о квазимолекуле компонента металлургического расплава как о воображаемом элементарном носителе энергии. Приведенная общая модель представляет практически неограниченные возможности для адекватного математического описания термодинамических свойств металлургического расплава при любых возможных его состояниях.



В работе детально рассмотрены особенности структурообразования в металлических расплавах и показано, что расплавы - это, как правило, неравновесные системы, структура которых генетически связана со структурой исходных материалов. Сделан вывод о том, что адсорбционно-диффузионная теория модифицирования чугуна, созданная по результатам радиоизотопных исследований, не имеет достаточного экспериментального подтверждения. В предлагаемой книге показаны последовательные стадии процесса рафинирования металлической ванны, на конкретных примерах описаны методы определения ведущего звена, процесса и рекомендованы способы воздействия на это ведущее звено и, следовательно, методы ускорения всего процесса.

В монографии дан анализ металлургического производства в металлургии с точки зрения концепции устойчивого развития в гармонии с окружающей средой. Разработана математическая модель жизненного цикла стали.

Рассмотрены вопросы повышения качества металлопродукции, точности и стабильности технологических процессов с использованием экономико-статистических методов.

Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников металлургического и литейного производств. Может быть полезна студентам и аспирантам вузов соответствующих специальностей.

Рецензенты: кафедра «Металлургия стали» Национальной металлургической академии Украины, заведующий кафедрой д.т.н., проф.Бойченко Б.М.;

Лауреат Государственной премии Украины, заведующий кафедрой электрометаллургии ДонНТУ, д.т.н., проф. Троянский А.А.; доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой рудотермических процессов Днепродзержинского государственного технического университета Чернятевич А.Г.

Печатается по разрешению Методического Совета Государственного высшего учебного заведения «Приазовский государственный технический университет» протокол №1 от 29.09.2011 г.

–  –  –

ПРЕДИСЛОВИЕ

Совершенствование применяемых и создание новых сталеплавильных процессов обусловливают повышенные требования к уровню теоретических знаний, необходимость улучшения использования научного потенциала, существенного расширения объема проводимых научных исследований и разработок, а также резкого повышения эффективности их практического применения. В свете этих решений необходимо уделять большое внимание математическому описанию металлургических процессов, составлению их точных алгоритмов. Математическое моделирование должно быть основано на реально построенном эксперименте. Использование результатов математического моделирования в производстве стали должно обеспечить повышение качества металла.

Физическая химия является тем прочным научным фундаментом, на котором зиждется современная теория металлургических процессов.

Активными участниками металлургических процессов являются металлические и оксидные расплавы, поэтому изучению и практическому использованию их свойств при анализе различных металлургических процессов посвящено огромное количество работ экспериментального и теоретического характера, однако они далеко не полностью изучены, много противоречивых суждений. Без надежных экспериментальных данных о свойствах металлургических расплавов развитие этой науки было бы невозможно. Но не менее важными являются работы по их теоретическому обобщению, которое производится путём построения математических моделей, связывающих между собой все свойства металлургических расплавов.

Настоящая книга посвящена обобщению выполненных авторами исследований по структуре и физико-химическим свойствам многокомпонентных металлургических и оксидных расплавов.

В термодинамике металлургических расплавов до сих пор существовало два самостоятельных направления - термодинамика металлургических расплавов и термодинамика оксидных расплавов. В рамках первого направления практическое применение получили смешанные модели, соответствующие теориям регулярных, субрегулярных и квазирегулярных растворов, а также модель квазихимической теории растворов. Из статистических моделей наибольшее практическое применение получила модель К.Вагнера. В пределах второго направления используются модели, соответствующие идеальным молекулярным и ионным теориям, теории регулярных ионных растворов, теории коллективизированных электронов.

В первой части монографии изложена теория металлургических расплавов на основе современных представлений об их микронеоднородной структуре при использовании классической теории химических потенциалов и введенного в рассмотрение понятия о квазимолекуле компонента металлургического расплава как о воображаемом элементарном носителе энергии. Получена структура модели, являющаяся общей основой для





ПРЕДИСЛОВИЕ

построения математических моделей термодинамики металлических и оксидных расплавов.

Приведенная общая модель представляет практически неограниченные возможности для адекватного математического описания термодинамических свойств металлургического расплава при любых возможных его состояниях.

Эта модель позволяет, при использовании информации о возможных химических соединениях в заданной системе, легко установить характер концентрационных зависимостей её интегральных и парциальных мольных термодинамических свойств, что является важным преимуществом данной модели по сравнению, например, с известными статистическими моделями.

Представлена концепция интерпретации полинома Вагнера как главной составляющей статистического аналога общей модели. Данная концепция устраняет имеющееся в литературе противоречие- между пониманием и практическим применением Вагнера и открывает путь для более широкого его использования.

Ввиду того, что имеющиеся экспериментальные данные по термодинамике металлургических шлаков отличаются невысокой точностью, практическая реализация общей модели применительно к шлакам осуществлена лишь на уровне её субрегулярного варианта. Однако, несмотря на это, появилась возможность расчёта с достаточной точностью всех основных термодинамических свойств девятикомпонентного шлака, состоящего из причем круг охватываемых моделью компонентов легко может быть расширен. Конечной целью представленного в первой части монографии материала является обеспечение возможности расчета термодинамических характеристик металлургических процессов, расчета равновесного распределения элементов в системе «металл-шлак-газ», получение другой важной информации, необходимой при разработке новых и усовершенствовании существующих технологических процессов и соответствующего оборудования в металлургии и литейном производстве.

Основной задачей металлургического производства является получение металлов и сплавов с заданной структурой и свойствами. Однако до настоящего времени в отечественной и зарубежной технической литературе вопросы структурообразования и формирования свойств сталей и сплавов были весьма слабо освящены. Особенно это относится к специфике взаимосвязи структуры и свойств жидких и твердых металлов и сплавов.

В связи с этим в данной работе впервые детально рассмотрены особенности структурообразования в металлических расплавах. Авторы изложили специфику структурообразования в металлических расплавах, исходя из их микронеоднородности, согласно которой расплавы представлены двумя структурными составляющими, а именно зоной микрогруппировок с упорядоченным расположением атомов, подобным таковому в твердом теле и разупорядоченной зоной с хаотическим расположением атомов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

На основе анализа различных гипотетических моделей строения жидкости развивается модель её неоднородного строения, учитывая следующие важные стороны природы расплава: равноправность двух качественно противоположных видов движения частиц жидкости трансляционного и колебательного, а также существенную роль сил межатомного притяжения в формировании конденсированного состояния.

Концепция структурных превращений в металлических расплавах базируется на экспериментальных данных, выявляющих аномалии в температурных зависимостях структурно чувствительных свойств исследуемых расплавов, которые позволяют сделать вывод, что расплавы - это, как правило, неравновесные системы, структура которых генетически связана со структурой исходных материалов.

Многочисленными экспериментами определена мера влияния условий подготовки металлургических расплавов (состояния исходных материалов, температурного режима плавки, степени рафинирования металлической ванны) на степень неравновесности их структуры перед кристаллизацией и конечные физико-механические свойства металлов и сплавов, что должно быть использовано при создании прогрессивных технологий их выплавки, включающих химическое и температурное модифицирование, легирование, внепечную обработку и другие современные способы направленного воздействия на структуру и свойства сталей и сплавов. Такое научное регулирование процесса формирования структурной и химической микрооднородности расплавов является наиболее актуальной технологической задачей металлургического производства.

Одна из важнейших задач машиностроения - снижение массы машин, иногда их отдельных деталей, и замена дефицитных материалов менее дефицитными, но не уступающими им по качеству. В связи с этим машиностроители предъявляют более высокие требования к прочности сплава, среди которых чугун, как наиболее дешевый сплав, занимает видное место в ряду конструкционных материалов.

Разработка метода получения высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита в корне изменило представление об этом конструкционном материале. Одной из причин, затрудняющих получение отливок из высокопрочного чугуна, является недостаточная изученность ряда теоретических вопросов технологии его получения, особенно это касается механизма формирования шаровидного графита при кристаллизации металла.

Существуют десятки различных гипотез формирования шаровидного графита в высокопрочном чугуне, часто противоречивых, а иногда полностью взаимоисключающих друг друга. В зависимости от применявшейся методики исследования разные авторы получают прямо противоположные результаты.

Проанализировав опубликованную в литературе методику и результаты изучения процесса модифицирования расплавов на основе железа, содержащих углерод, с помощью радиоактивных изотопов, авторы настоящего

ПРЕДИСЛОВИЕ

исследования обнаружили в ней систематические неуточненные ошибки.

Поэтому в сжатой и доступной форме сначала изложили методику металлургических исследований с помощью радиоиндикаторов.

Сделан вывод о том, что адсорбционно-диффузионная теория модифицирования чугуна, созданная по результатам радиоизотопных исследований, не имеет достаточного экспериментального подтверждения.

Проведенное исследование дает возможность более обоснованно подходить к расчету необходимого количества добавки модификатора чугуна и получать надежные результаты по распределению в структуре твердого чугуна небольших добавок элементов, введенных в жидкий расплав, обеспечивая формирования шаровидного графита.

Описаны процессы конвекции расплавов в непрерывнолитых слитках, полученных на современных установках непрерывной разливки стали и электрошлакового переплава, при этом приведены результаты экспериментального определении коэффициентов конвективной диффузии и затвердевания стали, глубины проникновения струи стали в расплав и скорости потоков, изучена кинетика перемещения расплава.

Результаты исследований, выполненных в производственных условиях с применением метода радиоактивных изотопов, согласуются с результатами изучения аналогичных процессов методами физического и математического моделирования.

Вторая часть книги посвящена изучению физико-химической природы процессов, протекающих в сталеплавильных агрегатах. Приведены результаты собственных лабораторных и полупромышленных исследований авторов, обобщены многочисленные данные, приводимые в периодической литературе и посвященные проблеме совершенствования рафинирования стали в процессах плавки и внеагрегатной обработки, а также дан общий анализ имеющихся сведений на основе современных физико-химических представлений. Приводимые данные могут быть полезны металлургам, занимающимся производством и повышением качества обычных, углеродистых и низколегированных марок стали, независимо от того, где они работают: в научно-исследовательских организациях, в проектных институтах или непосредственно на производстве.

Термодинамика большинства процессов рафинирования металлической ванны при выплавки стали в конвертерах и подовых сталеплавильных агрегатах, а также при ковшовых методах обработки стали исследована уже достаточно хорошо, что позволило рассмотреть кинетику отдельных процессов рафинирования металла. В ряде случаев не удалось установить строгие математические зависимости скоростей изменения концентраций того или иного компонента от всех параметров, могущих оказывать на неё влияние.

Однако в предлагаемой книге показаны последовательные стадии рассматриваемого процесса рафинирования, на конкретных примерах описаны методы определения ведущего звена процесса и рекомендованы способы

ПРЕДИСЛОВИЕ

воздействия на это ведущее звено и, следовательно, методы ускорения всего рассматриваемого процесса. Дана общая оценка турбулентного массопереноса в объёмах перемешиваемых жидких фаз (металла и шлака), а также приведена математическая зависимость скорости массопереноса газов - например, кислорода в газовой фазе, выраженная в критериальной форме.

В третьей части монографии дан анализ металлургического производства в металлургии с точки зрения концепции устойчивого развития в гармонии с окружающей средой. Приводится методика расчета экологических показателей производства агломерата, кокса, чугуна и стали, рекомендованных международной системой сертификации серии UCO 14000 для оценки эффективности экологической политики предприятий. На основании этих методик разработана математическая модель жизненного цикла стали, показано, что решение экологических проблем металлургической отрасли должно осуществляться за счет внедрения мероприятий по ресурсосбережению, которые, во-первых, сокращают образование отходов, а во-вторых, уменьшают издержки производства, давая предприятию дополнительные средства для эксплуатации высокоэффективных технологий очистки и обезвреживания отходов.

В четвертой части рассмотрены вопросы повышения качества металлопродукции, точности и стабильности технологических процессов с использованием экономико - статистических методов.

Основная цель, которую ставили перед собой авторы, состоит в том, чтобы ознакомить читателя со статистическими методами, необходимыми для решения теоретических и практических технико - экономических задач и способствовать выработке навыков статистического исследования массовых производственных процессов. В черной металлургии методы математической статистики с учетом особенностей сложных процессов производства позволяют получить объективное количественное описание показателей качества металлопродукции и надежно ими управлять. В то же время применение статистических методов в металлургии связано со значительными трудностями, требует специальной подготовки кадров и решения ряда теоретических, методологических и организационных вопросов.

Здесь важно, прежде всего, чтобы основное внимание уделялось не формальной и вычислительной стороне дела, более или менее широкому применению методов математической статистики для получения в большей или меньшей степени развернутых количественных характеристик зависимости исследуемых показателей качества от определяющих факторов, а вопросам общеметодологического порядка, которые имеют основополагающее значение для организации исследования в целом и правильное решение которых предопределяет значимость полученных результатов. В этой части изложено решение конкретных задач контроля и управления качеством металлопродукции, освещены основные теоретические положения

ПРЕДИСЛОВИЕ

статистических методов исследования и методология их практического использования в производстве качественной металлургической продукции.

Часть первая написана П.С. Харлашиным, Т.Г. Сабирзяновым, A.M. Скребцовым, О.В. Носоченко, часть вторая А.Я. Явойским, П.С.Харлашиным, О.В. Носоченко, часть третья И.В. Буториной, П.С. Харлашиным, часть четвертая - В.П. Сударевым, П.С. Харлашиным, О.В. Носоченко.

Авторы выражают благодарность Смоляной О.В., Сергиенко А.В. за помощь в оформлении и издании книги.

Монография не претендует на полный охват всех вопросов теории и практики металлургического производства. Приведенные результаты собственных лабораторных, полупромышленных и промышленных исследований авторов, обобщены многочисленные данные, приведенные в периодической литературе и посвященные проблеме совершенствования рафинирования стали в процессах плавки и внеагрегатной обработки, а также дан общий анализ имеющихся сведений физической природы и строения металлургических расплавов на основе современных физико-химических представлений.

СОДЕРЖАНИЕ

–  –  –





Похожие работы:

«1. Цели освоения дисциплины В результате освоения данной дисциплины бакалавр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1 и Ц5 ООП Цель дисциплины: обучить теоретическим основам знаний и экспериментальному исследованию в «Неорганической химии», необходимым для профессиональной подготовки бакалавра по направлению «Металлургия», профиль «Металлургия черных металлов»В результате освоения дисциплины студент должен/будет: Знать законы и понятия химии; основные явления и...»

«Фонарёва Т.А. © Соискатель, кафедра менеджмента внешнеэкономической деятельности, Национальная металлургическая академия Украины УПРАВЛЕНИЕ РЫНОЧНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ СТОИМОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО КАПИТАЛА В УСЛОВИЯХ ГОРНОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА УКРАИНЫ Аннотация В работе выполнен проблемный анализ методов управления рыночным потенциалом и человеческим капиталом предприятий. Установлены основные причинно-следственные связи и схемы, которые отображают оценку влияния...»

«Ежеквартальный отчет ОАО «Сибирский горно-металлургический альянс» за I квартал 2007 года ИНН 7702336131 ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытого акционерного общества «Сибирский горно-металлургический альянс» (указывается полное фирменное наименование (для некоммерческой организации – наименование) эмитента) Код эмитента: 0 7 7 5 7– А за I квартал 2007 года Место нахождения эмитента: 119991, г. Москва, ул. Б. Полянка, д. 44/2 (указывается место нахождения (адрес постоянно действующего исполнительного...»

«Катав-Ивановский муниципальный район Челябинской области ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПАСПОРТ 2014 год I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Географическое положение. Природные ресурсы Катав-Ивановский район, один из самых высокогорных районов Челябинской области, он расположен на отрогах трех главных вершин Южного Урала: Яман-Тау, (с высотой 1640 м над уровнем моря), Большой Иремель (1582м) и Большой Шелом (1427,1м). Здесь берут начало горные реки Юрюзань, Катав, Сим, Тюлюк, Березяк,Буланка, Лемеза и их многочисленные притоки....»

«ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 217.010.01 НА БАЗЕ АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГРАФИТА «НИИграфит» ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОРПОРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ «РОСАТОМ» ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУК аттестационное дело № _ решение диссертационного совета от 07 апреля 2015 г. № 7 О присуждении Черненко Дмитрия Николаевича, гражданину РФ, учёной степени кандидата технических наук. Диссертация «Разработка и...»

«Рогаченко А. М., Волкова Т. П. / Наукові праці ДонНТУ. Серія «Гірничо-геологічна». Вип. 13(178). 2011 р. С. 15–20 УДК 553.042.347 Исследование качества известняков с целью оптимизации отработки Родниковского месторождения Рогаченко А. М.*, Волкова Т. П. Донецкий национальный технический университет, Донецк, Украина Поступила в редакцию 11.06.10, принята к печати 01.10.10. Аннотация Рассмотрено применение известняка в различных отраслях промышленности. Особое внимание уделено металлургии, где...»

«Выпуск 4 2015 (499) 755 50 99 http://mir-nauki.com Интернет-журнал «Мир науки» ISSN 2309-4265 http://mir-nauki.com/ Выпуск 4 2015 октябрь — декабрь http://mir-nauki.com/issue-4-2015.html URL статьи: http://mir-nauki.com/PDF/04PDMN415.pdf УДК 372.881.111.1 Баликоева Марта Ибрагимовна ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский Горно-металлургический институт» Государственный технологический университет Россия, Владикавказ Доцент кафедры «Иностранных языков» Кандидат педагогических наук E-mail:...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество «Трубная Металлургическая Компания» 29031-Н Код эмитента: за II квартал 2007 г.Место нахождения, почтовый адрес эмитента и контактные телефоны: Место нахождения: Россия, 125047, г. Москва, ул. Александра Невского, д.19/25, стр.1 Почтовый адрес: Россия:, 105062, г. Москва, Подсосенский пер. д.5, стр.1 Тел.: (495) 775-76-00 Факс: (495) 775-76-01 Адрес электронной почты: tmk@tmk-group.com Информация, содержащаяся в настоящем ежеквартальном отчете,...»





Загрузка...


 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.