Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Высокотемпературное окисление синтетического ферросилиция и физико-химические свойства обработанного им чугуна

Диссертация: Высокотемпературное окисление синтетического ферросилиция и физико-химические свойства обработанного им чугуна
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Кроме того, с целью улучшения графитизирующей способности синтетического ферросилиция определенный интерес представляют работы по комплексному его легированию такими графитизирующими компонентами, как щелочноземельными и редкоземельными элементами. Заслуживают внимания также и работы определяющие влияние указанных добавок на такие важные характеристики чугунов, как ростоустойчивость… Читать ещё >

Высокотемпературное окисление синтетического ферросилиция и физико-химические свойства обработанного им чугуна (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗО-КРЕМНИЙ (АЛЮМИНИЙ, БАРИЙ, ЦЕРИЙ)
    • 1. 1. Особенности высокотемпературного окисления металлов и сплавов
    • 1. 2. Высокотемпературное окисление кремния, железа, ферросилиция, алюминия, бария, стронция и церия
    • 1. 3. Структура и свойства сплавов системы железо — кремний, железо-кремний-алюминий
    • 1. 4. О взаимодействии оксида железа с оксидами кремния и бария
    • 1. 5. Способы получения ферросилиция и его применение
  • ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФЕРРОСИЛИЦИЯ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСЛЕНИЯ
    • 2. 1. Приборы и методы исследования окисления металлов и сплавов
    • 2. 2. Разработка промышленной технологии получения синтетического ферросилиция из отходов производства ТадАЗа
    • 2. 3. Кинетика высокотемпературного окисления жидкого синтетического ферросилиция (ФС 25, ФС 45, ФС 60,
  • ФС 75)
    • 2. 4. Кинетика окисления жидкого ферросилиция ФС45, легированного алюминием
    • 2. 5. Кинетика окисления ферросилиция (ФС 45), легированного барием, стронцием и церием
  • ГЛАВА 3. МОДИФИЦИРОВАНИЕ СЕРОГО ЧУГУНА ФЕРРОСИЛИЦИЕМ, СОДЕРЖАЩИМ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ
    • 3. 1. Чугуны модифицированные модификаторами, содержащими щёлочноземельные и редкоземельные металлы
    • 3. 2. Ростоустойчивость и жаростойкость серого чугуна, модифицированного ферросилицием, содержащим щёлочноземельные и редкоземельные металлы
    • 3. 3. Коррозионная стойкость серого чугуна, модифицированного ферросилицием, содержащим щёлочноземельные и редкоземельные металлы
    • 3. 4. Механические свойства серого чугуна, модифицированного ферросилицием, содержащим щёлочноземельные и редкоземельные металлы
  • ВЫВОДЫ

Актуальность темы

Растущая потребность в металлах и сплавах обуславливает расширение исследований в области совершенствования действующий, созданию новых технологий получения металлов и сплавов.

Ферросилиций используется для раскисления и легирования стали, а также в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В настоящее время основным сырьём для получения ферросилиция являются руды и концентраты.

Развитие металлургической промышленности привело к образованию железосодержащих и кремнесодержащих отходов, которые большей частью используются. Поэтому, требуется создание технологии по переработке указанных отходов, постановка научных исследований по изучению их физикохимических, технологических характеристик. Выше изложенное, определяется актуальность данного направления, а также цели и задачи настоящего исследования.

Изучение механизма и кинетики высокотемпературного окисления синтетического ферросилиция и определение влияния легирующих добавок на его окисление является актуальной задачей т.к. данные сплавы при их эксплутации подвергаются воздействию высоких температур, что приводит к окислению и потере данных компонентов сплава. Определение фазового состава продуктов, образующихся при взаимодействие расплава с компонентами воздуха для установления их роли в окисление и защиты сплавов.

Кроме того, с целью улучшения графитизирующей способности синтетического ферросилиция определенный интерес представляют работы по комплексному его легированию такими графитизирующими компонентами, как щелочноземельными и редкоземельными элементами. Заслуживают внимания также и работы определяющие влияние указанных добавок на такие важные характеристики чугунов, как ростоустойчивость, жаростойкость, коррозионностойкость и т. д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Цель работы заключается в разработке промышленной технологии получения синтетического ферросилиция из отходов производства алюминиевой промышленности и изучении их физико-химических свойств чугуна, обработанных комплекснолегированным синтетическим ферросилицием.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

— изучены кинетические и энергетические параметры процесса окисления жидкого синтетического ферросилиция, а также идентифицированы продукты их окисления.

— установлено влияние легирующих добавок (А1, В a, Sr и Се) на окисляемость синтетического ферросилиция. определено модифицирующее влияние ферросилиция, содержащего щелочноземельные и редкозомельные металлы, на физико-химические и механические свойстава серого чугуна.

— На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана технологическая инструкция по получению синтетического ферросилиция из отходов производства Таджикского алюминиевого завода.

Научная новизна. Разработана промышленная технология получения синтетического ферросилиция из отходов производства ТадАЗа. Установлен механизм и кинетика высокотемпературного окисления синтетического ферросилиция марок ФС25, ФС45, ФС60 и ФС75, влияние легирующих элементов (Al, Ва, Sr, Се) на процесс окисления ферросилиция марки ФС45, фазовый состав продуктов окисления, а также изучены ростоустойчивость, жаростойкость и коррозионная стойкость серого чугуна, модифицированного синтетическим ферросилицием, содержащим ЩЗМ (Ва, Sr) и РЗМ (Се, Рг, La).

Практическая значимость работы состоит в:

— разработке промышленной технологии и получения синтетического ферросилиция из отходов производства ТадАЗа и внедрении его в производство .

— установлении кинетических параметров процесса высокотемпературного окисления жидкого синтетического ферросилиция и состава сплавов с наименьшей окисляемостью;

— определении оптимальной концентрации легирующих элементов в составе ферросилиция и их влияния на ростоустойчивость, жаростойкость и коррозионную стойкость серого чугуна марки СЧ-18−36.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на: юбилейной научной конференции посвященной 95-летию со дня рождения академика АН Республики Таджикистан В. И. Никитина (Душанбе, 1997) — международной научно-практической конференции, посвященной памяти, одного из основателей Таджикского Технического Университета, Сулайманова А. С. (Душанбе, 1998) — юбилейной научно-практической конференции, посвященной 40-летию химического факультета ТНГУ и 65-летию д.х.н., профессора Якубова Х.М.- «Проблемы современной химической науки и образования» (Душанбе, 1999).

Публикации. По результатам исследований опубликованы 2 научные статьи и 3 тезиса докладов.

Объем структуры работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, посвященных обзору литературы, технике эксперимента и экспериментальным исследованиям, а также выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 104 страницах машинописного текста, включая 18 таблиц, 27 рисунков, и 74 наименований библиографических ссылок.

ВЫВОДЫ.

1. Методом термогравиметрии исследовано высокотемпературное окисление жидких сплавов системы Fe-Si кислородом воздуха. Установлено, что процесс окисления проотекает по параболическому закону. Истинная скорость окисления имеет порядок 10″ 4 кг*м" 2*с" 1. Кажущаяся энергия активации, в зависимости от состава сплавов системы Fe-Si, составляет 196,0−267,2 кДж/моль.

2. Методом термогравиметрии исследована кинетика окисления ферросплавов марки ФС45, легированного алюминием, барием, стронцием и церием. Установлено, что добавки алюминия (>1,0вес.%) уменьшают, а бария, стронция и церия увеличивают скорость окисления ферросплава.

3. Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии идентифицированы продукты окисления исследованных образцов сплавов. Основными продуктами окисления железо-кремниевих сплавов являются а-РегОз и Si02. В продуктах окисления сплава ФС 45, легированного 0,5 и 1,0 вес.% алюминием кроме фазы а-РегОз и Si02, обнаружена также фаза а-А1203.

4. Исследовано, модифицирующее влияние ферросилиция, содержащего ЩЗМ и РЗМ, на ростоустойчивость, жаростойкость и коррозионную стойкость, а также на механические свойства серого чугуна.

При этом установлено следующее:

— наиболее ростоустойчивым является цериевый чугун, наименее — чугун содержащий празеодим;

— обработка чугуна ферросилицием, содержащим ЩЗМ и РЗМ, повышает его жаростойкость;

— модифицирование чугуна ферросилицием содержащим барий и церий, стронций, неодим и стронций и празеодим, повышает показатели коррозионной устойчивости;

— модифицирование чугуна ферросилицием, содержащим барий повышает ави аИзг. на 15−25%, по сравнению с немодифицированным чугуном;

5. Разработана и внедрена технология получения ферросилиция из отходов Таджикского алюминиевого завода.

Показать весь текст

Список литературы

  1. О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. М Металлургия. 1965. 428 с.
  2. . Окисление металлов. М: Металлургия. 1968.Т.1.499 с.
  3. W., Pehlke R. // Met Trans. 1974. № 5. № 12. p 2549−2556.
  4. E. //Trans TMS AIME. 1960. V 218. P 374 — 326.
  5. ., Попель С. -В кн.: Физико химические основыпроизводства стали. М: Изд -во АН СССР, 1961. С. 97 105.
  6. P., Urbain G. // Mem. Sci. Rev. Met. 1961. V38. N7. P 517 534.
  7. С., Гончаренко О. // Изв. Вузов. Чёрная металлургия. 1974. № 9. С. 10−15.
  8. П.П., Тураев Э. Ю., Эгамбердыев Б. Э. Ввведение в физику полупроводников. Ташкент, Укувчи. 1989. С.81
  9. и. Десульфурация чугуна. М: ГНТИ. 1962.С. 306.
  10. В., Плесков Н. Электрохимия полупроводников. М: «Наука», 1965.С. 405
  11. Bradsky М., Cubicciotti. The oxidation of silicon at nigh Temperatures J.// A1 er. Chem. Soc 1951. V 73. P 3497.
  12. Kaiser W., Breslen J. Factors determining the oxygen conted of liguidsilicom at its melting point //J Appl. Phys. 1958. v 29. N9. P .1292 1294.
  13. .М., Киселёв В. Кинетика окисления жидкого кремния. Рук деп. В ВИНИТИ, № 772 74.
  14. Павлов, Шитова Э. Электоронографическое исследование структуры плёнок Si О2, полученных различными методами //Кристаллография. 1967. № 12. вып. 1. С. 119−124.
  15. КолесоваВ. //ЖЭТФ, 1954. Т. 26. С. 124 129.
  16. М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. Т.1 и 2. М: Металлургиздат. 1962. С 1488.
  17. Wander J., Jr., Lawless К., Gwatheney АЛ Trans. Metull. Soc., AIME. 1961. V 221. P 257.
  18. Grauer R., Feitrhecht W.// Corros. Sci. 1966. V 6. P 301.
  19. Boggs W., Kachir R., Pellisier G., J. //Electrochem. Soc. 1965. V 112. P.539.
  20. С.Т., Хитрик С. И., Емлин Б. И. и др. Активность к компонентов в бинарных сплавах Si Al, Si — Мп и Si — Cr // Изв. Вузов. Черн. Металлургия. 1971. № 2. С. 61−63.
  21. Г. И., Миненко Н. И., Судавцова B.C. Энталогиясмещения и териодинамические свойства жидких сплавов железа с марганцем кобальтом и никелем // Изв. АН СССР. Металлы, 1974 № 5. С. 99 103.
  22. .М., Киташев А. А., Белоусов А.А, Окисление жидких металлов и сплавов. М. :Наука. 1979.
  23. Н., Майер Дж. Введение в высокотемпературное окисление металлов // Пер. С англ. Под ред. Ульянина Е. А., М.: Металлургия, 1987. С. 184.
  24. В.П., Митин B.C., Самотейкин В. В. Влияние давления кислорода на окисление алюминия // Изв. АН СССР. Металлы. 1971. Т.З. С. 227 230.
  25. .М., Киселёв В. Кинетика окисления жидкого алюминия. Рук. Деп. В ВИНИТП, № 5 1976. С. 342 354.
  26. В., Ленинских Б., Захаров Р., Снребряков А.// Труды 1 Всесоюзн. Конф. По строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов. Счвердловск 1974. С. 33 35.
  27. .Б. Окисление сплавов щёлочноземельных металлов с кремнием, германием и алюминием. Диссертация канд.хим. наук Душанбе. 1993. С 180.
  28. Loners J.// Rev. Metall. 1952. P 430.
  29. Cubicciotti D.// J.Am. chem. Soc. 1952. P 535.
  30. Ф.А. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургия. 1973. 760 С.
  31. Tanner L.E., Kylin S. A//Acta. Metall. 1961. V 9. N 11. P 1038.
  32. Schatz M., Kaufman L.// Trans AIME. 1964. V 230.
  33. O.A., Будберг П. Б. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. М.'.Металлургия, 1986.740 С.
  34. В.Н., Шурин А. К., и др. Диаграммы состояния металлических систем. М.: Наука, 1968. С. 153 156.
  35. Абрикисов Н.Х.//Изв. сект. физ. хим. анализа ИОНХ АН СССР. 1965. Т.27. С. 157 163.
  36. И.Н., Гельд П. В., В сб. Физ.хим. основы производства стали. М.: Изд- во АН СССР. 1960. С. 61 77.
  37. Ф.А., Гельд П. В., Ремпель П.С.// Изв. ВУЗов. Чёрнаяметаллургия, 1962. № 4, С. 102 108.
  38. Sagane Hiromich, Ori Kensure // J. Jap. Inst. Metals. 1979. V 43. N 6. P 559 575.
  39. D. // J. Inst. Met. 1967. V 95. P 217 219.
  40. Discussion Sun C. Y., Mondolfo L.F.// J. Inst. Met. 1967. V 95. N12. P 384.
  41. A.A., Герман H.B., Заречнюк О. С., Гладышевский Е. И., В кн.: «Всесоюзная конференция по кристаллохимии интерметаллических соединений». Львов, 1974. С. 35 36.
  42. И.А., Барзаковский В. П., Лапин В. В., Курцева И. Н., Диаграммы состояния силикатных систем. Л: Наука. 1969.Т.1. с. 882.
  43. В.И., Ватолин Н. А., Завьялов А. А., Температура плавления ферросплавов // Изв. Ан СССР. Металы. 1982. № 4.С. 455−456.
  44. И.П., Паримончик И. В. Кинетика плавления ферросплавов // Изв. АН СССР. Металлы .1973 .№ 2. С. 55−5
  45. И.П., Паримончик И. В. Факторы, определяющие скорость растворения сплавов в жидкой стали // Металлургия и коксохимия. 1976. № 49. С. 56−59.
  46. А., Гуревич В, С., Соснович В .С. и др. Легирование хромоникельмарганцовистой стали сплавами с ниобием // Сталь. 1970. № 12. С. 1093−1097.
  47. Елмин В.Н., Гасик. М, И. Справочник по электротермическим процессам. М. — Металлургия. 1978. С. 320.
  48. JI.H., Игнатьев B.C., Гасик М. И. Структура и качество промышленных ферросплавов и лигатур. Киев: Техника. 1975. С. 215.
  49. Кулиньски 3. Производство сплавов для модифицирования и микролегирования стали.М.: МСНТИЧМ. «Информсталь», 1979. С. 26.
  50. Ю.П., Салников Г. И. // Сталь. 1982. № 10. С. 35−37.
  51. Рыс М. А. Производство ферросплавов г-изд. М.-Металлургия. 1985.С.45.
  52. М.А. Сплавы селены, урана, берилия, стронция и лития в черной металлургии ,М.:"Черметинформация". 1975. Сер.5. вып.З. С. 9.
  53. С. и др. Физико-химические исследования металлургических процессов. М.: Металлургия. 1969. С. 166.
  54. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов.-М. Мир. 1963. С. 322.
  55. И.А., Колис Х.Э., Лепин и др. .Математическая обработка результатов исследования окисления металлов в политермических условиях // Известия АН Латв. ССР.Сер.хим.-1976.№ 5 .С. 514−521.
  56. В.М., Киселев В.И.Об окислении жидких металлов и сплавов кислородом из газовой фазы // Известия АН СССР.Металлы.1974.№ 5.1. С.51−54.
  57. Л.В. и др. Плавщик ферросплавов ,М.:Металлургия. 1980. с. 22.
  58. А.Э., Ганиев И. Н., Эшов Б. Б. Высокотемпературная коррозия жидкого ферросилиция . // Докл. АН Тадж. ССР. 1997. Т. Х1.Ш1−12.С.8−11.
  59. К.Н., Таран Ю. Н. Строение чугуна .М.,"Металлургия" 1972. С. 358.
  60. Н.А., Храмченков А. И. и др.//Литейное производство. 1974. № 8.
  61. М.М., Крючков О. Н., Задемидко Г.// Литейное про-изводство. 1974.4.
  62. В.Л., Макаренко Г. И. и др. Тугоплавкие карбиды. Киев. «Наукова думка», 1970. С. 148.
  63. Р.П. Структуры двойных сплавов. Т.1 и 2. М."Металлургия". 1970. С.480
  64. Шанк Ф. Структуры двойных сплавов. М."Металлургия". 1973.С. 439.
  65. Чугун с шаровидным графитом, обработанный редкоземельными модификаторами. Киев. Наукова думка, 1964.
  66. А.И. и др . // Литейное производство. 1969.11. С. 42.
  67. А.И. и др.-Бюл. ЦНИИЧМ, 1965. № 16. С. 31.
  68. Д. М. Технология и оборудование литейного производства. 1973. № 14.С. 45.
  69. В.М., Коган Л. Б., Горбульский Г. Ф. Литейное производство. 1976. № 1, 7.С. 47.
  70. Повышение качества отливок модифицированием и микролегированием серого чугуна. М., НИИМ. Ш, 1968. С. 278.
  71. Аникин. Иттриевый чугун .М., «Машиностроение», 1976.
  72. Ю.Г. Легированные чугуны. М., «Металлургия», 1976.
  73. Н.Д. Теория коррозия и защиты металлов. М., Изд. АН СССР. 1960. С. 545.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!