Грігор’єв С.М., Іванов В.І., Нестеренко Т.М., Печеннікова В.М., Моісейко Ю.В.

Запорізький національний технічний університет

Запорізька державна інженерна академія

ДЕЯКІ АСПЕКТИ ОДЕРЖАННЯ МЕТАЛІЗОВАНОЇ ОКАЛИНИ ПРЕЦИЗІЙНИХ СПЛАВІВ ТИПУ НМ

Обмеженість природних запасів рудної сировини [1], суттєві втрати нікелю та молібдену в сталеплавильних цехах, а також з відходами обробки металів [2], спричиняють необхідність розробки ефективніших технологій виробництва та використання зазначених металів. В зв’язку з цим має інтерес технологія водневого відновлення окалини прецизійних сплавів типу НМ, обсяг утворення якої сягає 3,4 % від виплавляння сплавів.

Дослідження кінетичних закономірностей фазових і речовинних перетворень під час відновлення окалини, що містить 63,0 % нікелю та 3,0 % молібдену, здійснювали на термогравіметричній установці проточного типу за методикою, запропонованою в роботі [3] з використанням удосконаленої системи безперервного контролю змінювання маси зразків. Вивчення Речовинний та фазовий склад зразків вивчали з використанням рентгенівського дифрактометра типу ДРОН-УМ1 у випромінюванні кобальтового анода із залізним фільтром за режимом сканування 30,0 кВ і 10,0 мА.

Оскільки значна частина окалини прецизійних сплавів типу НМ є елементами, що створуюють карбіди, тому як відновник використовували осушений водень, а як захисний газ для продування системи - аргон.

За результатами дослідження кінетики водневого відновлення вказаної окалини в інтервалі температур 873…1273 К встановлено, що за температури 873 К має місце найменший ступінь відновлення (35,0 %) її елементів, за температури 973 і 1073 К ступінь відновлення збільшується до 61,0 і 62,5 % відповідно, за температури 1173 К - зростає до 75,0 % та за температури 1273 К зафіксували найбільше значення ступеня відновлення елементів з окалини, величина якої сягає 90,0 %.

Для дослідження речовинних і фазових перетворень водневого відновлення окалини сплавів типу НМ проводили комплекс експериментів з обробки зразків у ізотермічному режимі за температури 1273 К. Через задані інтервали часу експерименти переривали й одержували продукти з різним ступенем відновлення.

Встановлено, що початкова окалина складається з оксидів заліза (III), (II,III) та молібдену (VI) у вигляді фрагментів, а також твердого розчину оксиду нікелю (II) в оксидах заліза. Коли ступінь відновлення окалини складає 20,0 %, то з’являються оксиди заліза (II) та молібдену (VI) і зникають оксиди заліза (III) та молібдену (VI), а металеве залізо надано фазою g-заліза. Відновлення всього оксиду молібдену (IV) до металевого молібдену відбувається за ступенем відновлення 90,0 %. За подальшим підвищенням ступеня відновлення спостерігаються тільки сліди оксидів заліза (II) та (II,III). Цільовий продукт складається зі сплаву «залізо-нікель», g-заліза та твердого розчину молібдену в g-залізі. Залишковий кисень у кінцевому продукті знаходиться в незначній кількості і входить до складу оксидів заліза (II) і (II,III).

Таким чином, механізм фазових і речовинних перетворень під час водневого відновлення окалини прецизійних сплавів типу НМ не пов’язаний з утворенням сполук, які храктеризуються високою швидкістю сублімації легуючих елементів, а, отже, і не потребує створення спеціальних умов для запобігання втрат сублімуючих сполук.

Подальші випробування одержаної металізованої окалини шляхом додавання її до шихти у кількості від 40 до 170 кг/т під час виплавляння прецизійних сплавів типу НМ дозволяють значно скоротити витрати електролітичного нікелю та металевого молібдену. Ступінь засвоєння легуючих елементів з металізованої окалини дорівнює 96,0 %.

Література

1. Резниченко В.А. Комплексное использование сырья – фундаментальная проблема металлургии // Известия АН СССР. Металлы. - 1987. - № 5. - С. 26-37.

2. Айзулатов Р.С. Разработка и освоение ресурсосберегающих технологий выплавки стали в конвертерах // Сталь. - 1989. - № 6. - С. 21-23.

3. Острик П.Н., Колесник Н.Ф. Экспериментальное исследований и методика расшифровки гетерогенного восстановительного процесса в системе Fe-C-H / Новые методы исследования процессов восстановления черных металлов. - М.: Наука, 1974. - С. 20-23.