CC BY
26
3. Гецелев, З.Н. О температурно-деформированном состоянии крупногабаритных слитков / З.Н.Гецелев, В.А.Калашников, Б.Ф.Трахтенберг и др.// Цветные металлы, №4,1974. - с.54 - 55.
4. Якубович Е.А. Деформация донной части слитка при непрерывном литье в электромагнитный кристаллизатор / Актуальные вопросы образования и науки: сб.научн.трудов. Часть 1. Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. с. 162 - 163.
Yakubovich Efim Abramovich, Cand.Tech.Sci., associate professor Samara State Technical University, Samara, Russia (e-mail: [email protected])
FEATURES OF TOOLING INSTRUMENT FOR CONTINUOUS CASTING IN ELECTROMAGNETIC MOLD
Absract: Problems associated with studying the features of forming the bot tom zone of a flat ingot during continuous casting in an electromagnetic crys tallizer are analyzed. The influence of the shaping elements of the tooling "electromagnetic crystallizer-primer" on the deformation of the bottom part at the initial stage of casting is shown. A meaningful interpretation of the re sults obtained is used to predict the technological casting regimes and the de sign features of the tooling, which ensure a tendency to reduce losses to the bottom trimming due to a reduction in the deformation of the ingot's end. Keywords: electromagnetic mold, tray, continuous casting, ingot, deforma tion
УДК 662.1
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ПОРОШКА ТИТАНА И МОДИФИКАЦИИ УГЛЕРОДА НА СИНТЕЗ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И КАРБИДА ТИТАНА Яценко Игорь Владимирович, аспирант Самборук Анатолий Романович, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Кузнец Елена Анатольевна, к.т.н.
Чувак Ксения Александровна, студент
Самарский государственный технический университет, Самара, Россия
Рассмотрено влияние дисперсности и марки порошка титана и различных модификаций углерода на синтез композита на основе железа и карбида титана. При этом восстановление железа из его оксида твердым углеродом протекает в режиме сопряжения с СВС-процессом синтеза карбида титана.
Ключевые слова: горение, композит, режим сопряжения, дисперсность, титан, модификация, углерод
СВС-процессы часто используют в сочетании с термитным процессом, что позволяет использовать в качестве исходных веществ оксиды металлов вместо чистых порошков элементов. Возможно управление процессами
СВС с помощью термически-сопряженных реакций, сочетая друг с другом эндотермические (или низкоэкзотермические) и высокоэкзотермические процессы [1].
При получении композиционных материалов на основе железа и карбида титана применение сопряженных реакций открывает перспективы использования в качестве восстановителей железа неметаллов путем реализации таких эндотермических реакций за счет тепла образования карбида титана. При этом можно ожидать получения целевого продукта в виде лег-коразрушаемого спека без гранулирования исходной шихты [2].
Для получения композита на основе железа и карбида титана с восстановлением железа из его оксида углеродом предлагается способ сжигания порошковой шихты состава Т1+С+Ре20з. При этом углерод взаимодействует как с титаном, так и с оксидом железа по реакциям:
Т + С = ТЮ + о Бе20з + 3С = 2Бе + 3С0| - О
Восстановление железа из его оксида твердым углеродом протекает в режиме сопряжения с СВС-процессом синтеза карбида титана с образованием композита Бе-Т1С.
Для оценки влияния типа исходных компонентов на процесс горения продукты реакции были проведены эксперименты с использованием различных марок титана и модификаций углерода. В качестве порошка титана были использованы порошки марок ТПП-7, ПТС, ПТМ. В качестве углерода - сажа П-701 и графит С-3. При использовании любых порошков в качестве исходных горение протекает спокойно, выбросы отсутствуют. Зависимости скорости горения от содержания в реакционной шихте (Fe203+С) при использовании различных исходных компонентов приведены на рисунке 1.
а) б)
Рисунок 1 - Зависимости скорости горения от содержания в реакционной шихте (Fe203+С) при использовании в качестве источника углерода: а) сажи, б) графита
Видно, что при использовании титана марки ТПП-7 наблюдаются наиболее низкие скорости горения; при использовании титана марок ПТС и
ПТМ скорости горения близки по значениям; при использовании графита скорости горения в целом выше, чем при использовании сажи; при использовании сажи максимальные скорости процесса наблюдаются в случае взаимодействия с титаном марки ПТС; при использовании графита максимальные скорости процесса наблюдаются в случае взаимодействия с титаном марки ПТМ; при использовании сажи предел горения составляет 35 % (Бе2О3+С) вне зависимости от марки титана; при использовании графита предел горения составляет 35-45 % (Бе2О3+С) в зависимости от марки титана.
Таким образом, результаты горения шихты с применением графита более закономерны и логичны, что может быть связано, прежде всего, с его более упорядоченной структурой по сравнению с техническим углеродом, обладающим разупорядоченной аморфной структурой.
Результаты измерения температур горения различных составов представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Температуры горения шихты различных составов
"емпература горения, К
Сажа Графит
25% (БегО3+С) 25% (Бе2О3+С) 30% (Бе2О3+С)
ТПП-7 1990 1950 -
ПТС 1760 1940 1650
ПТМ 1510 1530 -
Расчет (ТЬегшо) 2158,98 1922,53
По результатам анализа температур горения отмечается общая тенденция к снижению температуры при уменьшении размера порошка исходного титана. Такая закономерность, вероятно, связана с тем, что с увеличением дисперсности порошка титана возрастает площадь его поверхности и соответственно увеличивается выделение примесных газов, отводящих тепло из реакционной смеси. Сравнивая максимальные измеренные температуры с расчетными значениями, следует признать удовлетворительную сходимость результатов.
При использовании сажи в качестве восстановителя железа вне зависимости от марки титана, при содержании (Бе2О3+С) в шихте не более 25 % основная масса продукта состоит из серых гранул. При дальнейшем увеличении содержания (Бе2О3+С) продукты становятся заметно более темными с присутствием красных включений Бе2О3. При этом худшее качество продуктов отмечено при использовании титана ПТС (рисунок 2).
Т1 - ПТС, ю(Ре203+С)=25 % П - ПТС, ю(Ре203+С)=30 %
Т1 - ПТМ, ю(Ре203+С)=25 % И - ПТМ, ю(Ре203+С)=30 %
Рисунок 2 Продукты реакции при использовании
Рисунок 3 Продукт реакции при использовании в качестве исходных веществ титана
ПТМ и графита С-3 при 20 % ^е203+С)
При использовании графита максимальное содержание ^е203+С) в шихте, при котором основная масса продукта состоит из серых гранул, составляет также 25 %, а при увеличении содержания (Ре203+С) продукт приобретает темный цвет, встречаются включения красного цвета ^е203). Худшее качество продуктов отмечается при использовании титана марки
ПТМ. Даже при 20 % (Бе2О3+С) в случае использования титана марки ПТМ в продукте заметны красные включения (рисунок 3).
На рисунке 4 показаны продукты реакции при использовании в качестве источника углерода графита С-3 для различных марок порошка титана и при содержании в исходной шихте (Ре20з+С) в количестве 25 % и 30 %.
П - ТПП-7, ю(Ре20з+С)=25 %
Т - ПТС, ю(Бе2О3+С)=25 %
Т - ТПП-7, ю(Бе2О3+С)=30 %
П - ПТС, ю(Ре203+С)=30 %
Л - ПТМ, ю(Ре203+С)=25 % Л - ПТМ, ю(Ре203+С)=30 %
Рисунок 4 - Продукты реакции при использовании в качестве источника
углерода графита С-3
Сопоставляя скорости горения и качество продуктов реакции можно сделать вывод о прямой связи этих показателей. При использовании сажи в качестве восстановителя наибольшие скорости горения отмечаются в случае с титаном ПТС и в этом же случае качество продуктов наихудшее. То же самое можно сказать и о случае применения пары графит-титан ПТМ.
На рисунках 5 и 6 приведены продукты реакции, полученные при использовании различных исходных компонентов.
Рисунок 5 Продукты реакции при использовании в качестве источника углерода сажи и при использовании различных марок титана: а) ТПП-7; б) ПТС; в) ПТМ
Рисунок 6 - Продукты реакции при использовании в качестве источника углерода графита и при использовании различных марок титана: а) ТПП-7;
б) ПТС; в) ПТМ
Исходя из представленных данных, размеры гранул порошков продуктов реакции сведены в таблицу 2. Гранулы композита по своим размерам близки к исходному порошку титана.
Таблица 2 - Размеры частиц порошков продуктов реакции
Размер порошка композита, мкм
ТПП-7 ПТС ПТМ
Сажа 300-500 100-300 50-100
Графит 300-500 30-100 30-100
Размер порошка титана, мкм
300-500 0-280 0-100
Таким образом, удалось получить порошок композита на основе железа и карбида титана с восстановлением железа из его оксида углеродом с размером частиц близким к исходному порошку титана.
Список литературы
1. Студеникин, И.А. Термически сопряженные процессы СВС в слоевых системах: экспериментальная диагностика [Текст] / И. А. Студеникин, А.В. Линде, А. А. Кондаков // Тезисы докладов ежегодной научной конференции ИСМАН, 2016.
2.Самборук, А. А. Технология получения карбида титана из гранулированной шихты методом СВС [Текст] / А. А. Самборук, Е.А. Кузнец, А.Г. Макаренко, А.Р. Самборук // Вестник Самарского государственного технического университета, Самара: СамГТУ, 2008.- С. 124-129.
Yatcenko Igor Vladimirovich, graduate student
Samboruk Anatoliy Romanovich, Ph.D., professor
(e-mail: [email protected])
Kuznets Elena AnatoVevna, Ph.D.
Chuvak Kseniya Aleksandrvna, undergraduate
THE EFFECT OF TITANIUM POWDER DISPERSION AND CARBON MODIFICATION TO SYNTHESIS OF FERRUM-TITANIUM CARBIDE COMPOSITE
Samara State Technical University, Samara, Russia
Abstract: The effect of titanium dispersion and titanium powder model and several carbon modifications to synthesis of Fe-TiC composite are studied. In this case ferrum recovery from its oxide by carbon occurs in combine with SHS-process of TiC synthesis.
Key words: combustion, composite, combine mode, dispersion, titanium, modification, carbon.
