Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА РАСЧЕТА СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ ПОЛОСЫ В МОНОЛИТНОЙ ВОЛОКЕ
Get PDFThe energy method used for solving metal forming process problems was further developed. The algorithm was designed and formulas for calculating power parameters of one-piece die strip drawing were given. Calculation results satisfactorily correspond with the data obtained in experimental studies and allow for deeper understanding of the nature of specific friction force distribution in the deformation area based on the power balance of these forces and resultant friction force on a workpiece surface. The method is effective for the design of rational one-piece die strip drawing sequences.Получил дальнейшее развитие энергетический метод решения технологических задач обработки металлов давлением. Разработан алгоритм и приведены расчетные формулы для определения энергосиловых параметров процесса волочения полосы в монолитной волоке. Результаты расчетов удовлетворительно корреспондируются с данными экспериментальных исследований и позволяют расширить представление о характере распределения удельных сил трения в очаге деформации на основании баланса мощности этих сил и результирующей силы трения на поверхности заготовки. Метод эффективен при проектировании рациональных маршрутов волочения полосы в монолитной волоке
ОДНОСТАДИЙНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ РЕНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА
Get PDFThe paper outlines the results of electrochemical processing of HAS32-VI heat-resistant alloy in nitric acid solutions. The main technological idea is based on running an electrochemical process at a controlled anodic potential value, thus providing for a preferential transition into nickel solution with nickel as basis metal, and synthesis of a cathodic product – metal nickel with purity of at least 95 %. Experiments in electrochemical dissolution of the said alloy were conducted using a nitric acid solution with concentration of 100 g/l at different values of anodic potential. It was determined that at Еa = 1,05 V cathodic product contains, %: Ni – 94,9, Re – 0,2, Co – 4,7, Cr – 0,1. The study determines that introduction of chloride ion (20 g/l) into the nitric acid electrolyte has no significant effect on the process parameters: the amount of nickel in anodic slime is reduced from 2,4 to 1,6 % with no significant increase of nickel content in the cathodic product. An exception is a considerable increase in the transition speed of rhenium into electrolyte: after a 10-hour process, rhenium concentration in a nitric acid electrolyte was 1,26 g/l; in a nitric acid electrolyte with addition of chloride ion – 8,90 g/l. The study demonstrates that the process of electrochemical dissolution of Re-containing heat-resistant nickel-based alloys at a controlled anodic potential Еa = 1,05 V in nitric acid electrolytes provides for a one-stage synthesis of nickel concentrate with a purity of not less than 95 % and allows to concentrate rhenium in anodic slime.Изложены результаты электрохимической переработки жаропрочного сплава ЖС32-ВИ в азотнокислых растворах. Главная технологическая идея состоит в проведении электрохимического процесса при контролируемом значении анодного потенциала, что обеспечивает преимущественный перевод в раствор никеля, являющегося основой сплава, и получение катодного продукта – металлического никеля чистотой не менее 95 %. Проведены эксперименты по электрохимическому растворению указанного сплава с использованием раствора азотной кислоты с концентрацией 100 г/л при различных значениях анодного потенциала. Определено, что при Еa = 1,05 В катодный продукт содержит, %: Ni – 94,9, Re – 0,2, Co – 4,7, Cr – 0,1. Установлено, что введение хлорид-иона (20 г/л) к азотнокислому электролиту не оказывает существенного влияния на показатели процесса: количество никеля в анодном шламе снижается с 2,4 до 1,6 %, значительного увеличения содержания никеля в катодном продукте не происходит. Исключение составляет значительное возрастание скорости перехода рения в электролит: после 10-часового технологического процесса концентрация рения в азотнокислом электролите составляет 1,26 г/л, в азотнокислом электролите с добавкой хлорид-иона – 8,90 г/л. Показано, что проведение процесса электрохимического растворения Re-содержащих жаропрочных сплавов на основе никеля при контролируемом анодном потенциале Еa = 1,05 В в азотнокислых электролитах обеспечивает получение никелевого концентрата чистотой не менее 95 % в одну стадию и позволяет сконцентрировать рений в анодном шламе
ОПТИМИЗАЦИЯ ФТОРИРОВАНИЯ ПОРОШКА ВОЛЬФРАМА ФТОРОМ В РЕАКТОРЕ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ
Get PDFIn order to simulate tungsten powder fluorination with fluorine and condensation of WF6 produced, computational methods based on the physical and chemical process principles were developed which satisfactorily describe experimental data available. They were used to optimize the equipment size and parameters of two-stage tungsten powder fluorination process with the condensation of liquid WF6 after each stage at 2,5–3,0 °C. The possibility of WF6 production at an output rate of 5,23, 6,53 and 7,83 kg/h in reactors with a diameter of 200, 300 and 360 mm respectively, at a temperature of 300–350 °C without forced cooling of the most heat-stressed first fluorinator was demonstrated. Besides, the total fluorine utilization over 99,99 % was achieved with the amount of hazardous gases escaping the process (F2, WF6) below their maximum permissible concentrations even in the ventilation gas volume. Some recommendations were given on the organization of tungsten powder fluorination flow process.С использованием физико-химических основ процессов разработаны расчетные методики для моделирования фторирования порошка вольфрама фтором и конденсации полученного WF6, которые удовлетворительно описывают имеющиеся экспериментальные данные. С их помощью проведена оптимизация размеров оборудования и параметров процесса двухстадийного фторирования порошка вольфрама фтором с конденсацией жидкого WF6 после каждой стадии при температуре 2,5–3,0 °С. Показана возможность получения WF6 с производительностью 5,23, 6,53 и 7,83 кг/ч в реакторах диаметром 200, 300 и 360 мм соответственно при температуре 300–350 °С без принудительного охлаждения наиболее теплонапряженного первого фторатора. При этом достигается полнота использования фтора более 99,99 %, а количество выходящих из технологической цепочки вредных газов (F2, WF6) не приводит к превышению их предельно-допустимых концентраций уже в объеме вентиляционных газов. Даны рекомендации по организации производственного процесса фторирования порошка вольфрама
ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ ДОЛОМИТА
Get PDFHere we present the results of studying thermodynamic principles and kinetics of thermal dissociation of dolomites in the Urals deposits. Dolomite samples vary by fractions and grain size of calcite inclusions that determines the differences in their dissociation kinetics. It was found that dolomite dissociation occurs based on the two-stage model limited at the first stage by the reaction on a three-dimensional surface and at the second stage – by the kinetic equation with a degree close to 0,3 and 0,6. Приведены результаты исследований термодинамических основ и кинетики процессов термической диссоциации доломитов уральских месторождений. Образцы доломита отличаются долей и крупностью включений кальцита, что определяет отличия в кинетике их диссоциации. Установлено, что диссоциация доломитов протекает по двухстадийной модели, лимитируемой на первой стадии реакцией на трехмерной поверхности, а на второй – кинетическим уравнением, имеющим порядок, близкий к 0,3 и 0,6.
МИРОВОЙ И РОССИЙСКИЙ РЫНОК МЫШЬЯКА
Get PDFThe paper reviews the current state of world and Russian markets of arsenic and its compounds, and shows prospects of the domestic market. The paper considers dynamics of world production of As and its prices over the last years. It assesses the need for arsenic and its compounds in the medium and long term, and analyzes trends of market development. The paper reviews manufacturers of this metal and As-compounds. Particular attention is paid to the market of high purity arsenic as a primary component for the growing market of gallium arsenide, for which purpose the paper provides a brief analysis of the current state of GaAs and GaAs-based devices market. It considers modern methods of deep arsenic purification, as well as the situation with arsenic emissions during roasting and smelting of non-ferrous metal raw materials in domestic enterprises. The paper discusses a problem of destruction of lewisite, mustard gas, and their mixture stockpiles in Russia. It analyzes proposals on the use of resulting reaction masses as an unconventional source of arsenic.Представлен обзор современного состояния мирового и российского рынков мышьяка и его соединений, показаны перспективы отечественного рынка. Рассмотрена динамика мирового производства As и цен на него за последние годы.Оценена потребность в мышьяке и его соединениях в средне- и долгосрочной перспективе, проанализированы тенденции развития рынков. Дан обзор производителей этого металла и As-соединений. Особое внимание уделено рынку особо чистого мышьяка как исходного компонента для развивающегося рынка арсенида галлия, поэтому приведен краткий анализ современного состояния рынка GaAs и приборов на его основе. Рассмотрены современные методы глубокой очистки мышьяка, а также ситуация с выбросами мышьяка на отечественных предприятиях при обжиге и плавке сырья цветных металлов. Обсуждается проблема уничтожения запасов люизита, иприта и их смесей в России. Проанализированы предложения по использованию образовавшихся реакционных масс как нетрадиционного источника мышьяка
ВЛИЯНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ В НАНОПУЗЫРЬКАХ НА ИХ ПРИЛИПАНИЕ К ЧАСТИЦАМ ПРИ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ. Часть четвертая. Растекающиеся нанопузырьки – природные фракталы
Get PDFThe article covers a specific property of nanobubbles – spontaneous spreading over a solid hydrophobic substrate-particle adhered to them due to high capillary gas pressure in nanobubbles (Pk > 106 N/m2 ). The calculation principle of bubble spreading curves was considered and the parameter X responsible for intensity was introduced. The relation X(а) (а – bubble base diameter) was represented by a bimodal curve confirming that the process of nanobubble spreading was energetically supported by two independent sources acting sequentially. The first source was conditioned by reduction (approximately by 11 %) of nanobubble curvilinear surface area at the initial stage of spreading, and the second one was conditioned by the work of gas expansion due to a drop in Pk during the bubble spreading. The parameter X value was characterized by a significantly larger slope of the relation X(а) at the initial stage of spreading as compared to the second stage. As it turned out, the property which was found to determine the efficiency of industrial flotation processes in the past, now regains its application perspective. Due to the fact that this property becomes apparent in a limited range of bubble sizes, it was suggested to be labeled as a physical (or natural) fractal by analogy with Brownian motion which becomes apparent in a certain range of particle sizes. The influence of flotation agent surface activity on the shape of bubble spreading curves was demonstrated.Рассматривается специфическое свойство нанопузырьков – самопроизвольное растекание по прилипшей к ним твердой гидрофобной подложке-частице, которое обусловлено высоким капиллярным давлением газа в нанопузырьках (Pк > > 106 Н/м2 ). Рассмотрен принцип расчета кривых растекания пузырьков и введен параметр X, характеризующий его интенсивность. Зависимость X(а) (а – диаметр основания пузырька) представлена бимодальной кривой, подтверждающей, что процесс растекания нанопузырьков энергетически обеспечивается двумя последовательно действующими независимыми источниками. Первый обусловлен сокращением (примерно на 11 %) площади криволинейной поверхности нанопузырька на начальном этапе растекания, а второй – работой расширения газа, вызванного падением Pк при растекании пузырька. Величина параметра X характеризуется значительно бóльшим наклоном зависимости X(а) на первом этапе растекания по сравнению со вторым. Обнаруженное свойство, как оказалось теперь, определяющее эффективность промышленных флотационных процессов в прошлом, после его распознания вновь обретает перспективу применения. Поскольку оно проявляется в ограниченном диапазоне размеров пузырьков, его предложено отнести к естественному, или природному, фракталу по аналогии с броуновским движением, проявляющимся в определенном интервале размеров частиц. Показано влияние поверхностной активности флотореагентов на форму кривых растекания пузырьков.Часть первая опубликована в [1], часть вторая – в [2], часть третья – в [3]
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ КРЕМНИЯ ПРИ ЕГО ВВЕДЕНИИ В ОКИСЛЕННЫЙ МЕДНЫЙ РАСПЛАВ
Get PDFThe paper examines the features of silicon behavior (neat – Kr0 grade, alloy – Cu–50 % Si) when introduced into oxidized copper melt. The minimum value of oxygen content in copper was found. With this value silicon introduction leads not to deoxidation of the entire volume with silicon oxide formation, but only to surface deoxidation at the «silicon/oxidized molten copper» interface with the formation of liquid Cu–Si alloy immiscible with the main melt and shaped as a ball with a total weight of 5–10 % of the whole melt. The mechanism of such ball appearance was described. It was found that the ball formation rate is affected by the amount of oxygen in molten copper. The results obtained are valuable from a practical perspective and may be used in copper alloy production.Исследованы особенности поведения кремния (в чистом виде – марки Кр0, и в виде лигатуры Сu–50 % Si) при введении его в окисленный медный расплав. Определено минимальное значение в нем кислорода, при котором введение кремния приведет к раскислению не по всему объему с формированием оксидов кремния, а к поверхностному, по границе «кремний – окисленный расплав меди», с образованием жидкого Cu–Si-сплава, не смешивающегося с основным расплавом и принимающего форму «шарика» общей массой 5–10 % от всего расплава. Описан механизм появления этих «шариков». Установлено, что на скорость их образования влияет количество кислорода в медном расплаве. Полученные результаты имеют ценность с практической точки зрения и могут быть использованы в производстве медных сплавов
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ БрО10С2Н3 НА ЕЕ СТРУКТУРУ
Get PDFTin bronzes are widely used in various industries to produce parts running under friction conditions. Thus, eutectoid component distribution is specified for BrO10S2N3 bronze used for critical part manufacturing. The paper studies the effect of casting and ingot solidification conditions on the distribution and amount of eutectoid in the alloy structure. Several ways of bronze die casting were tested, including ones with water cooling and without it; using ultrasonic waves and without them. As a result, we developed the method of BrO10S2N3 tin bronze casting into a combined mold subjected to ultrasonic waves. The mold is a steel casting form placed in graphite filler with an insulating insert at the top of the mold. The results showed that the new technology allows producing ingots that fully meet the requirements of regulatory documents and have a high yield exceeding 70 %. Оловянистые бронзы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, работающих в условиях трения. Так, в бронзе БрО10С2Н3 при производстве деталей ответственного назначения регламентируется распределение эвтектоидной составляющей. В работе исследовано влияние условий литья и затвердевания слитков на распределение и количество эвтектоида в структуре сплава. При этом было опробовано несколько видов литья бронзы в форму: как с водяным охлаждением, так и без него; с применением ультразвуковых волн и без них. В результате разработан способ литья оловянистой бронзы БрО10С2Н3 в комбинированную литейную форму, находящуюся в поле ультразвуковых волн. Сама форма представляет собой стальную изложницу, помещенную в графитовый наполнитель, с теплоизоляционной вставкой в верхней части формы. Полученные результаты показали, что применение новой технологии позволяет получать слитки в полном соответствии с требованиями нормативной документации и с высоким выходом годного – более 70 %.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЛОЧЕНИЯ ПРУТКОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ТИТАНОВОЙ ГУБКИ, С УЧЕТОМ ПОРООБРАЗОВАНИЯ
Get PDFThe ABAQUS engineering analysis package was used for mathematical modeling of the drawing process for a billet obtained by compressing titanium sponge taking into account potential cavitation during forming. It was shown that for a low drawing ratio the maximum porosity is formed equally both due to changes in existing pores and appearance of new defects whereas when the drawing ratio increases, it is caused mainly by the growth of newly formed discontinuities with the area of origin corresponding to the area of tensile stress. For the larger drawing ratio and cone angle, the volume fraction of newly formed defects significantly affects the overall porosity. This increases the damage and may lead to bar breakage.В пакете системы инженерного анализа ABAQUS осуществлено математическое моделирование процесса волочения заготовки, полученной прессованием титановой губки, с учетом возможности порообразования при деформации. Показано, что при малой вытяжке максимальная пористость формируется в равной степени за счет изменения существующих пор и возникновения новых дефектов, а с увеличением вытяжки она определяется в основном ростом вновь образующихся дефектов сплошности, область зарождения которых соответствует области растягивающих напряжений. При больших вытяжке и угле конусности объемная доля вновь образовавшихся дефектов существенно влияет на общую пористость, что увеличивает повреждаемость и может стать причиной обрыва прутка
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ И КРИТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ ПРОВОЛОКИ
Get PDFRod and wire product manufacturing is usually accompanied by residual stresses. The reason for this is both plastic deformation and potential thermoplastic deformation that occurs due to the contact frictional heating of metal surfaces. Undesirable residual stresses in the surface layers affect the accuracy and increase the probability of hardware destruction that can be observed in drawing product manufacturing. The authors of the article propose a method of determining the contact heating conditions based on the criteria of residual stress prevention. Temperature conditions causing thermoplastic deformations are determined according to thermoelasticity equations. Critical values are calculated for the temperature difference between the center and the surface of the stretched wire, at which the latter transits to a plastic state followed by residual stress formation. The limiting drawing velocities for a number of nonferrous metals (copper, zirconium, titanium) are defined. The excess of those top velocities will lead to undesirable residual stresses in the stretched product. It is proposed as a recommendation to increase the critical speed by creating hydrodynamic (fluid) friction conditions in metal products manufacturing. При производстве прутковых и проволочных изделий формируются остаточные напряжения. Причиной этого является как пластическая деформация, так и возможная термопластическая деформация, возникающая за счет контактного разогрева поверхности металлоизделий от сил внешнего трения. Нежелательные остаточные напряжения в поверхностных слоях влияют на точность металлоизделий и повышают вероятность их разрушения, что наблюдается в практике волочильного производства. В работе предложена методика определения условий контактного разогрева из критериев предотвращения образования остаточных напряжений. На основании уравнений термоупругости установлены температурные режимы, приводящие к появлению термопластических деформаций. Рассчитаны критические значения разности температур поверхности и центра протягиваемой проволоки, при которых происходит переход поверхностных слоев проволоки в пластическое состояние с последующим формированием остаточных напряжений. Определены предельные скорости волочения для ряда цветных металлов (медь, цирконий, титан), превышение которых приведет к нежелательным остаточным напряжениям в протягиваемом изделии. Для повышения критических скоростей в качестве рекомендаций предлагается реализация условий гидродинамического (жидкостного) режима трения при производстве металлоизделий.