Разработка технологических принципов синтезирования легирующих присадок с использованием внепечного энергосберегающего металлотермического метода

Abstract

Объектом исследования являются легирующие присадки для литейного производства. Целью предлагаемого проекта является создание энерго- и ресурсосберегающей технологии получения легирующих присадок для литейного производства. Проведен термодинамический анализ реакций восстановления окислов алюминием. Исследовано влияние активаторов на температуру начала инициирования алюмотермической реакции, показавшее значительное ее снижение, по сравнению с литературными данными, вследствие взаимодействия продуктов разложения активаторов с окисной пленкой на алюминии с образованием газообразных соединений AlF2, AlF, AlFO, AlCl3, AlCl2, AlCl и AlClO, что способствует со-зданию каталитически-активной поверхности на алюминии. Исследовано влияние балластной добавки на температуру начала и окончания алюмотермической реакции в присутствии активатора и показано, что эффект повышения температуры начала инициирования реакций восстановления связан не только с высокой абсорбционной способностью окиси алюминия, но и взаимодействием ее с вводимыми активаторами. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлены оптимальные соотношения оксидов и восстановителей в смеси обеспечивающего максимальный металлургический выход и показана возможность получения ряда ценных металлов из оксидной фазы с использованием алюминотермического метода. Подобраны составы смесей на основе оксида хрома, никеля, меди и отработан процесс восстановительной плавки, обеспечивающий активное протекание алюминотермической реакции. Исследовано влияние добавок в состав смеси флюсов в виде CaMgCO3 на характер формирования слитка и металлургический выход по лигатуре. В результате теоретических и экспериментальных исследований показана реальная возможность получения легирующих присадок методом алюминотермии. Подбор компонентов исходных смесей позволяет использовать оксиды легирующих элементов с низкой термичностью. Получены опытные образцы лигатуры системы хром-медь и проведены лабораторные и предварительные заводские испытания при получении экономнолегированных железоуглеродистых сплавов. Разработаны рекомендации по технологии их получения и применения, включающие технологические параметры подготовки исходных материалов, их приготовление, проведение плавок и использования лигатур для получения сплавов. Разработана технология получения без-железистой лигатуры с использованием метода печной и внепечной алюмотермии. Изготовлены опытные образцы лигатур на основе бора и проведены их испытания при выплавке металлов и сплавов.