Досліджено плазмово-дугову гарнісажну плавку. Визначено її енергетичні та технологічні показники. Вивчено вплив потужності плазмотронів, витрат плазмоутворюючого газу, тиску газу у плавильній камері, парціального тиску азоту, тривалості плавки та ступеня екранування ванни рідкого металу витрачуваною заготовкою.

Індекс рубрикатора НБУВ: К314.17г(4Укр)

Шифр НБУВ: Ж14257 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Описано устройство для плазменно-дугового переплава поверхностного слоя слитков, оснащенное новой камерой открытого типа, обеспечивающей локальную защиту переплавляемого плазменной дугой металла от контакта с окружающей атмосферой. Показано, что необходимый расход защитного газа зависит, прежде всего, от величины зазора между торцевым фланцем камеры и оплавляемой поверхностью. Разработанная технология позволяет обрабатывать поверхность крупногабаритных и длиномерных слитков с минимальными капитальными затратами на оборудование.

Рассмотрены основы и современное состояние одностадийных процессов производства жидкого металла с применением традиционных видов энергии. Проанализированы особенности жидкофазного востановления в условиях плазменного реактора, а также движения кусковых рудных материалов в шахтной печи в условиях применения плазмы. Рассмотрены особенности расчета мощности и количества плазмотронов для шахты агрегата. Приведены расчетный метод определения параметров тепло- и массообмена при подаче нагретого газа в нижнюю часть шахты, а также комплексные технологии и критерии выбора внепечной обработки металла. Предложена методика оценки возможностей выплавки металла различного состава в плазменном реакторе.

Представлены экспериментальные данные по изучению спектра аргоновой дуги, необходимые для создания систем технического зрения, работающих в условиях аргоновой дуги.

Разработана методика расчета основных энергетических параметров плазменных ковшей-печей, которая дает возможность определить мощность и основные электрические характеристики плазменных источников нагрева для ковшей-печей емкостью от 30 до 100 т в широком диапазоне технологических режимов в зависимости от требуемой технологией скорости нагрева металлического расплава.

Проанализировано сводовое отопление в пламенных печах с использованием математической модели теплообмена для селективного и серого газа. Показано влияние коэффициента теплоотдачи от факела к кладке свода, тепловой мощности горелок печи, температуры металла, степени черноты кладки и степени черноты газа на интенсификацию теплообмена и расход топлива в печи. Приведены практические рекомендации по расчету теплообмена и конструированию печей с плоскопламенными горелками.

Исследованы коррозионные свойства сплавов, полученных из отходов металлообработки, лигатур и гальваношламов. Показано, что наличие в составе сплава до 18 % Ni, до 10 % Cr, до 2,5 % Cu обеспечивает при высоком содержании углерода (1,8 - 2,6 %) высокую коррозионную стойкость сплавов, которая соизмерима со стойкостью специальных сплавов (Хастеллой Д, Х18Н11М2 и др.).

Отмечено, что качество металлических монокристаллов в значительной мере зависит от температурного поля, формирующегося при плазменно-индукционном нагреве, сопровождающем процессы роста монокристаллов. В связи с этим рассмотрена задача математического моделирования индукционного нагрева монокристалла с целью оптимального управления формированием его температурного поля. Сформулирована постановка задачи индукционного нагрева монокристалла как нелинейная краевая задача математической физики. Получено численно-аналитическое решение этой задачи. Выполнено соответствующее компьютерное моделирование.

Обзорно изложены основные методы получения аморфных и нанокристаллических металлических материалов. Рассмотрены особенности свойств этих материалов в сравнении с аналогичными сплавами с кристаллической структурой. Указаны перспективные направления применения аморфных металлов. Подробно рассмотрен метод спиннингования и описана опытная установка с плазменно-дуговым нагревом для плавки и разливки в аморфную ленту металлов и сплавов с различными физико-химическими свойствами.

Рассмотрены возможности применения донной разливки металла при использовании огнеупорных керамических материалов и плазменно-дуговой плавке в медном водоохлаждаемом тигле, а также защиты медного тигля от воздействия прямого плазменного потока.

Даны краткие характеристики доменного и альтернативных способов получения металла из железосодержащих материалов. Показано, что применение плазменных технологий позволяет существенно сократить расход кокса в доменной печи, а также дает возможность осуществления процессов в шахтных печах без коксовой насадки при использовании плазмотронов. Описаны основные способы жидкофазного восстановления. Оценены возможности применения плазменных технологий для прямого восстановления железа. Предложена схема плазменной переработки железорудного сырья.

Описано применение плазмотронов в металлургии для плавки металлов и сплавов, показаны влияние различных факторов на срок службы плазмотрона и предпринимаемые меры по его повышению.

Рассмотрены особенности конструкции плазменно-дугового плавильного модуля, предназначенного для получения быстрозакаленных сплавов способом спиннингования. Исследовано тепловое состояние отдельных узлов оборудования в процессе плавки и сверхбыстрой закалки. На примере сплава системы Ni - Si - В определены технологические параметры получения ленты с аморфной структурой толщиной от 30 до 100 мкм, качество которой подтверждено металлографическими анализами.

Представлены схемы и технические характеристики плавильных печей емкостью 0,02 - 10,0 т, а также технологии рафинирования сплавов и нагрева разливочных ковшей с применением плазменно-дуговых источников тепла.

Показана целесообразность применения плазменной плавки в горизонтальном кристаллизаторе на дисперсной подложке для компактирования губчатого титана в плоский слиток и выплавки высококачественных ферросплавов. Определены оптимальные значения толщины дисперсного слоя и технологические параметры плазменной плавки, обеспечивающие надежную теплоизоляцию выплавляемого слитка от стенок и дна горизонтального кристаллизатора.

Приведены научные и прикладные аспекты применения плазменных источников нагрева (плазмотронов) в металлургическом и литейном производстве. Рассмотрены основные типы плазмотронов, используемые для плавки металлов и обработки металлических расплавов в лабораторных и промышленных условиях. Показано промышленное применение плазменных источников нагрева, на базе которых разработаны новые металлургические процессы и технологии. Описаны конструкции плавильных печей на керамическом поду и переплавных печей с формированием слитка в охлаждаемом кристаллизаторе, установок для рафинирующего переплава поверхностного слоя слитков, выращивания монокристаллов тугоплавких металлов и др. Приведены результаты сравнения качества металлов и сплавов, выплавленных с применением различных технологий.

Сформулирована аппаратурно-технологическая классификация плазменных процессов в металлургии и при обработке материалов, позволившая оценить перспективы их практического применения и пути оптимизации конструктивно-технологического оформления. Оборудование для шахтных печей с плазменным нагревом и процессы воздействия плазмы на металлургические расплавы имеют близкие прототипы в классической металлургии. Струйно-плазменные процессы, ориентированные на получение веществ в дисперсном состоянии, требуют создания оригинального оборудования. Реализованы процессы плазменно-водородного восстановления оксидов тугоплавких металлов, плазменной восстановительной плавки оксидов группы железа, получения соединений металлов (карбиды, нитриды, оксиды и др.), позволяющие производить продукты в виде дисперсных порошков. Они отличаются возможностью энерго- и ресурсосбережения, получения продуктов с особыми эксплуатационными свойствами и совместимостью с окружающей средой. Предложена концепция модульного энерготехнологического комплекса, объединяющего на базе плазменной техники производство энергии и химико-металлургическое изготовление металлов, сталей и сплавов из природного и техногенного сырья. Такой экологически чистый комплекс позволит снизить энерго- и ресурсозатраты.

Рассмотрено использование в металлургических плазмотронах (дуготронах) порошкового оксидного катода вместо стержневого вольфрамного. Это значительно упрощает конструкцию и повышает КПД процесса нагрева. Дуговой разряд дуготрона характеризуется хорошо сформированным плазменным "факелом" цилиндрической формы и восходящей вольт-амперной характеристикой.

Разработана, применительно к питателям базальтового литья, технология получения комбинированных изделий с неразъемными соединениями, позволяющая применять недеформируемые высокохромистые сплавы с повышенными рабочими характеристиками. Плазменно-дуговым переплавом шихты на холодном поду получают плоскую заготовку с одновременным вплавлением в нее технологических деталей. Отсутствие сварных швов и высокое качество переплавленного металла позволяет повысить работоспособность изделий.