Індекс рубрикатора НБУВ: К343.103

Рубрики:

Плавка алюмінію

Шифр НБУВ: Ж69973 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто сучасний стан алюмінієвої промисловості в Україні та світі, діяльність підприємств первинної металургії, на яких алюміній одержують електролізом з кріоліто-глиноземних розплавів, та вторинної металургії, заснованої на використанні металевого брухту та відходів. Показано тенденції розвитку світового виробництва і споживання алюмінію та місце України в цих процесах. Досліджено проблеми вітчизняної алюмінієвої промисловості та стан сировинної бази. Здійснено аналіз виробництва алюмінію і сплавів на його основі, напівфабрикатів і виробів з брухту та відходів. Наведено структури внутрішнього ринку, експорту та імпорту алюмінієвої продукції. Встановлено причини та наслідки скорочення виробничих потужностей та зупинення деяких виробництв. Відзначено, що помилки приватизації призвели до втрати двох найбільш важливих підприємств первинної металургії алюмінію: ПАТ "Запорізький виробничий алюмінієвий комбінат" і ПАТ "Миколаївський глиноземний завод". Закриття у 2011 р. електролізного цеху на Запорізькому алюмінієвому комбінаті позбавило Україну статусу країни-виробника первинного алюмінію. Приватизація ПАТ "Миколаївський глиноземний завод" не принесла алюмінієвій промисловості очікуваних інвестицій, а країні - нових перспективних виробництв. Показано, що відсутність сировинних ресурсів, а також підтримки з боку держави зумовили в 2012 р. зупинку одного з найбільших заводів вторинної металургії України - СП "Інтерсплав", який був оснащений сучасним обладнанням та технологіями. З урахуванням світового та вітчизняного досвіду визначено стратегічні напрями відновлення та потенційного зростання алюмінієвого виробництва і високотехнологічних галузей на його основі. Запропоновано шляхи вирішення проблем алюмінієвої промисловості в Україні за програмним методом, заходи та механізм їх реалізації. Зазначено роль науково-технічного потенціалу в сталому розвитку України у післявоєнний період та на перспективу.

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.1-5-02

Рубрики:

Металургія алюмінію

Шифр НБУВ: Ж28350 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.103 + К343.1

Рубрики:

Кристалізація алюмінію та його сплавів

Металургія алюмінію

Шифр НБУВ: Ж16166 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено огляд основ створення високоентропійних та середньоентропійних сплавів (ВЕС та СЕС відповідно) та чинників, які впливають на їх структурно-фазові характеристики. Показано переваги даного типу матеріалів перед конструкційними сплавами, що виражається у вищих питомих значеннях механічних властивостей, жароміцності та інших характеристиках, важливих для роботи в екстремальних умовах. Незважаючи на переваги та перспективність високоентропійних сплавів, їх промислове виробництво не має широкого комерційного впровадження через складність процесів виробництва. Така ситуація спонукає до розробки ВЕС і СЕС, які могли б вироблятися в промислових масштабах. Показано, що найвищий потенціал для цього мають ливарні високоентропійні сплави на основі алюмінію, як найбільш придатні для ливарних технологій одержання готових виробів з них. Аналіз сучасних досліджень показав, що для створення ливарних високоентропійних та середньоентропійних сплавів на основі алюмінію потрібно використовувати головним чином компоненти, які мають з алюмінієм та між собою евтектичне перетворення або не утворюють високотемпературні інтерметаліди за низьких концентрацій до 5 % ат. Найбільш підходять для цього Si, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti та V. Це надасть змогу одержати сплави з відносно низькою температурою плавлення та високими ливарними властивостями. Приготування розплавів ВЕС на основі алюмінію потребуватиме застосування концентрованих і багатокомпонентних лігатур.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.103 + К343.103-1

Рубрики:

Кристалізація алюмінію та його сплавів

Плавка алюмінію

Шифр НБУВ: Ж69103 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлено схему та роботу електротермічної установки, в якій передбачено подачу шлаку на поверхню алюмінієвого розплаву і його оплавлення електричною дугою. При цьому оплавлення алюмінієвого шлаку проводиться в електродуговій камері, в яку всмоктують алюмінієвий розплав з накопичувальної печі, при чому рівень розплаву в електродуговій камері піднімають на задану відстань від електроду. У процесі горіння електричної дуги регулюється її довжина шляхом зміни газового тиску в електродуговій камері. Оплавлення алюмінієвого шлаку проводиться у процесі підтримки циркуляції розплавленого металу між електродуговою камерою і нагромаджувальною піччю. Циркуляція розплаву підтримується за допомогою електродинамічної сили, що генерується лінійними асинхронними статорами, встановленими на трубопроводах, які з'єднують тигель з нагромаджувальною піччю. Електротермічна установка для переробки алюмінієвого шлаку складається з плавильної нагромаджувальної печі і розташованої над нею електродугової вакуумної камери з вмонтованим дозатором шлакової суміші. Між плавильною нагромаджувальною піччю і електродуговою вакуумною камерою встановлено перший нагнітаючий і другий відкачуючий трубопроводи, які разом з камерою і піччю утворюють замкнутий гідравлічний контур, в якому на першому трубопроводі встановлено нагнітаючий лінійний асинхронний статор, а вздовж другого трубопроводу встановлено лінійний асинхронний статор для відкачування розплаву з камери в піч. Висока ефективність відновлення алюмінію з шлаку, а також висока продуктивність процесу переробки досягається за рахунок підтримки циркуляції розплавленого металу між вакуумною електродугової камерою і нагромаджувальної піччю й окрім цього, діє додатковий вплив високих температур в зоні горіння дуги на шлак.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.107 + К343.103-1

Рубрики:

Вплив засобів виробництва і обробки на структуру і властивості алюмінію та його сплавів

Плавка алюмінію

Шифр НБУВ: Ж14768 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Г534.511 + К343.103

Рубрики:

Системи метал-метал

Плавка алюмінію

Шифр НБУВ: РА449647 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.141 + К233.103

Рубрики:

Електротермічний спосіб одержання алюмінію

Кристалізація алюмінію та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж14768 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено принципи одержання жароміцних сплавів на основі алюмінію. Показано, що алюмінієві сплави постійно розширюють області свого застосування. Одночасно з цим, вимоги, які висуваються до ряду алюмінієвих сплавів також зростають та вимагають їх більш широкого використання в екстремальних умовах і, зокрема - за підвищених температур. Прикладами деталей з такого роду матеріалів є деталі двигунів автомобілів та спеціальної техніки, імпелери турбін, деталі теплообмінників і колекторів, арматури, елементів обшивки та корпусних деталей авіаційного і космічного призначення, тощо. Розробка жароміцних матеріалів на основі алюмінію з підвищеним рівнем експлуатаційних характеристик вимагає детального вивчення механізмів і способів забезпечення в них оптимального структурно-фазового складу та знаходження ефективних способів виробництва. У даній роботі розглянуто існуючі методи та підходи ефективної розробки жароміцних алюмінієвих сплавів, серед яких увагу приділено найбільш вигідним з точки зору масового виробництва та економічної ефективності принципам. Було показано, що до основних вимог для досягнення вказаної мети можна віднести використання легуючих елементів (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) та модифікаторів (Ti, Zr, Mo, Hf), які сприятимуть утворенню в матриці сплаву стабільних нерозчинних фаз з низькою дифузійною активністю та кубічною або тетрагональною граткою. Розглянуто також створення евтектичних сплавів, в тому числі безкремнієвих, які б включали велику кількість нерозчинних та стабільних за високих температур фаз сприятливої морфології. Температура евтектичного перетворення в таких сплавах має бути якомога вищою. Відзначено впровадження технологічних принципів приготування розплавів та їх лиття, які здатні ефективно подрібнювати структуру сплавів і підвищувати розчинність малорозчинних компонентів шляхом створення специфічних термодинамічних умов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.1-1

Рубрики:

Металургія алюмінію

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати дослідження переробки алюмінієвих шлаків металургійних процесів, які мають різний хімічний склад. При створені нових металевих матеріалів і технологій їх виробництва важливо знати і контролювати всі структурні і фазові перетворення, які можуть відбуватися з матеріалом за тих чи інших умов. На сьогодні немає єдиного універсального методу, який давав би таку можливість. Тому найчастіше для дослідження структурних і фазових перетворень при нагріванні та охолодженні використовують диференціально-термічний аналіз (ДТА), диференціальну скануючу калориметрію (ДСК), та більш універсальний метод - синхронний термічний аналіз (СТА), який додатково включає ще і термогравіметрію (ТГ). В зв'язку з цим у роботі для проведення досліджень вибрано метод синхронного термічного аналізу. Він дає можливість поєднати два методи - ТГ та ДСК. Використано синхронний термічний аналізатор STA 449F1 Jupiter фірми NETZSCH (Німеччина). Термоаналізатор дозволяє проводити дослідження в двох режимах: "зразок" (без урахування теплофізичних характеристик тигельної системи) та "зразок з корекцією" (з урахуванням теплофізичних характеристик тигля). В режимі "зразок" дослідження проводяться в порівнянні з інертним еталоном, близьким за теплофізичними характеристиками до зразка, що досліджується. Наведено також, що на диференційних кривих плавлення й кристалізації деяких зразків шлаку спостерігаються декілька піків, які пов'язані з утворенням евтектики Al - Si і свідчать про наявність в системі крім алюмінію інших хімічних елементів. Вихідною сировиною для одержання алюмінію металургійним способом слугував ливарний алюмінієвий шлак. Дослідження фазових переходів одержаних зразків проводили методом диференційно скануючої калориметрії. Зазначено, що температури та ентальпії фазових переходів недуже суттєво відрізняються від характеристик стандартного алюмінію (А85). Вони свідчать про те, що переробка алюмінієвого ливарного шлаку за допомогою плавки відходів алюмінієвого виробництва спільно з каустичною содою приводить до одержання алюмінію порівняно високої чистоти.

Проведено аналіз світового ринку вторинної переробки відходів та брухту алюмінієвих сплавів. Аналіз даних надає змогу створити прогноз, який вказує на те, що до 2040 р. частка вторинних алюмінієвих сплавів сягне майже 80 % загального виробництва алюмінію у світі. Показано, що за період з 2001 по 2019 рр. світовий експорт алюмінієвого брухту збільшився в 2,7 разу в кількісному вимірі та в 3,6 разу у вартісному вимірі. Лідерами світового експортного ринку алюмінієвого брухту у 2019 р. являються США (частка 18,5 %) і Німеччина (10,4 %). За період з 2015 по 2019 рр. найбільш динамічними експортерами брухту алюмінію є Японія (ріст в 1,9 разу), Мексика (в 1,7 разу), Бельгія (в 1,3 разу) та США (в 1,2 разу). Найбільшими імпортерами алюмінієвого брухту у світі в 2019 р. були Китай (частка 13,7 %) та Індія (13,4 %). Описано аналіз структури відходів і брухту алюмінію в Україні за 2018 р. Виходячи з товарної структури утворення алюмінієвих відходів і брухту у світі, сформувались відповідні технології переробки вторинної сировини та створено обладнання для її здійснення. Розглянуто розроблені та використовувані технології переробки неметалевих алюмінієвих відходів (шлаків, дросів), як в сольовому, так і безсольовому варіантах. Надано також інформацію стосовно технологій та конструкцій печей для переробки алюмінієвого брухту. Показано позитивні та негативні показники їх експлуатації. Відзначено перспективність використання нахилених роторних печей для масштабної переробки/переплавки алюмінієвого брухту. Звернуто увагу на необхідність підготовки в Україні спеціалістів з переробки/рециклінгу металевого брухту та відходів, які містять алюміній.

Висвітлено актуальну проблему повної переробки алюмовмісних відходів для одержання марочних сплавів алюмінію з використанням сучасного устаткування. Наведено переваги такої переробки. Класифіковано найбільш розповсюджені групи. Проаналізовано вартість енергетичної складової за вторинної переробки алюмовмісних відходів та обгрунтовано економічну доцільність такої переробки. Відзначено важливість контролювання рівнів емісії шкідливих речовин у процесі перероблення вторинного алюмінію. Описано робочі зони печей для переплавки вторинного алюмінію незалежно від конструктивних особливостей. Проаналізовано конструкції найбільш розповсюджених печей в Україні для переробки вторинного алюмінію, а саме однокамерних з сухим нахиленим подом, трикамерних, роторних (обертових). Відзначено, що основною перевагою роторних печей є беззаперечна перевага в видатності, при цьому роторні печі мають ряд суттєвих недоліків. Увагу приділено основним недолікам роторних плавильних печей. Розглянуто особливості роботи футерівки, що контактує з розплавом в алюмоплавильній печі. Запропоновано на підставі багаторічного досвіду розробки та експлуатації систем опалення промислових плавильних печей, спеціальну конструкцію печі-міксера для витримки розплаву алюмінієвих ливарних сплавів, де як систему опалення встановлено стельовий плоскофакельний багатосопловий пальник. Наведено схему конструктивного устрою печі-міксера та переваги за її впровадження. Завдяки вдалій конструкції забезпечуються незначні витрати природного газу в сукупності з відсутністю угару металу, що позитивно впливає на якісні та кількісні показники емісії шкідливих речовин, що надає змогу розвантажити систему пило-газоуловлювання та зменшити забруднення довкілля.

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.1 + К233.104.3

Рубрики:

Металургія алюмінію

Структурні та фазові перетворення в алюмінії та його сплавах. Теорія термічної обробки

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.104.3 + К343.1

Рубрики:

Структурні та фазові перетворення в алюмінії та його сплавах. Теорія термічної обробки

Металургія алюмінію

Шифр НБУВ: Ж14475 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.1 + К619

Рубрики:

Металургія алюмінію

Відходи ливарного виробництва

Шифр НБУВ: Ж14475 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К343.1

Рубрики:

Шифр НБУВ: Ж14475 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено спільний вплив добавок скандію і цирконію на міжфазну взаємодію і рідинноплиність розплавів системи Al - Mg - Cu, близьких за складом до тих, що застосовуються як присадні матеріали під час зварювання листів з деформованих сплавів алюмінію. Формування структури різних зон звареного з'єднання відбувається в нерівноважних умовах. Швидкість охолодження металу шва може варіюватися в широких межах залежно від способу і режиму зварювання. Короткочасність нагріву під час зварювання призводить до особливих структурних перетворень в зоні термічного впливу, викликає знеміцнення основного металу і зниження рівня механічних властивостей в цілому. Одним із основних способів розв'язання проблеми знеміцнення, за термічних впливів у процесі з'єднання алюмінієвих сплавів, є їх модифікування скандієм і цирконієм. Разом з тим, вплив цих модифікаторів на характеристики розплаву і зокрема ливарні властивості для систем алюмінієвих сплавів, що містять як легуючі добавки мідь і магній, вивчено недостатньо, а наявна інформація має суперечливий характер. Тоді як рідинноплинність, як здатність розплаву розтікатися і рівномірно заповнювати простір стику двох поверхонь під час зварювання, є важливою технологічною характеристикою, що надає змогу формувати тіло зварного шва без каверн і пустот. Встановлено вплив модифікування скандієм і цирконієм в кількості до 0,75 %мас. на рідинноплинність, лінійну усадку та тріщиностійкість. Показано, що загальне підвищення теплоти кристалізації пов'язане з утворенням нових фаз внаслідок модифікування, є основним чинником підвищення рідинноплинності розплаву, незалежно від підвищення його в'язкості, пов'язаної з появою дисперсних включень зародків у розплаві. Суттєве підвищення тріщиностійкості за комплексного модифікування скандієм і цирконієм, пов'язане з розподілом усадки виливку та кількість первинної інтерметалідної фази за доевтектичних кількостей модифікатора.