Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи

It is shown that carbon of a plate takes an active part in the reduction- carburization process. The CO oxide, which is formed by the interaction of WO₃ and NiО with graphite of a plate, diffuses upward in pores of a charge of an oxide mixture and assures carbonization of lower lagers of a sintered...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Бондаренко, В.П., Матвийчук, А.А., Мошкун, В.Ф., Сотникова, Л.Л., Беляева, А.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2006
Назва видання:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Теми:	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134910
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи / В.П. Бондаренко, А.А. Матвийчук, В.Ф. Мошкун, Л.Л. Сотникова, А.Г. Беляева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 381-385. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-134910
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1349102018-06-15T03:03:45Z Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи Бондаренко, В.П. Матвийчук, А.А. Мошкун, В.Ф. Сотникова, Л.Л. Беляева, А.Г. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности It is shown that carbon of a plate takes an active part in the reduction- carburization process. The CO oxide, which is formed by the interaction of WO₃ and NiО with graphite of a plate, diffuses upward in pores of a charge of an oxide mixture and assures carbonization of lower lagers of a sintered compact even to a greater extent than methane of a methane-hydrogen mixture would do. The most rational arrangement of graphite plates in a boot when carrying out the combined reduction-carburization process in an industrial furnace is put forward. 2006 Article Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи / В.П. Бондаренко, А.А. Матвийчук, В.Ф. Мошкун, Л.Л. Сотникова, А.Г. Беляева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 381-385. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134910 621.762 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
spellingShingle	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Бондаренко, В.П. Матвийчук, А.А. Мошкун, В.Ф. Сотникова, Л.Л. Беляева, А.Г. Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	It is shown that carbon of a plate takes an active part in the reduction- carburization process. The CO oxide, which is formed by the interaction of WO₃ and NiО with graphite of a plate, diffuses upward in pores of a charge of an oxide mixture and assures carbonization of lower lagers of a sintered compact even to a greater extent than methane of a methane-hydrogen mixture would do. The most rational arrangement of graphite plates in a boot when carrying out the combined reduction-carburization process in an industrial furnace is put forward.
format	Article
author	Бондаренко, В.П. Матвийчук, А.А. Мошкун, В.Ф. Сотникова, Л.Л. Беляева, А.Г.
author_facet	Бондаренко, В.П. Матвийчук, А.А. Мошкун, В.Ф. Сотникова, Л.Л. Беляева, А.Г.
author_sort	Бондаренко, В.П.
title	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи
title_short	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи
title_full	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи
title_fullStr	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи
title_full_unstemmed	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи
title_sort	исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов wo₃–nio состава bh8 в промышленной печи
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134910
citation_txt	Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи / В.П. Бондаренко, А.А. Матвийчук, В.Ф. Мошкун, Л.Л. Сотникова, А.Г. Беляева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 381-385. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT bondarenkovp issledovaniesovmeŝennogoprocessavosstanovleniâkarbidizaciismesioksidovwo3niosostavabh8vpromyšlennojpeči AT matvijčukaa issledovaniesovmeŝennogoprocessavosstanovleniâkarbidizaciismesioksidovwo3niosostavabh8vpromyšlennojpeči AT moškunvf issledovaniesovmeŝennogoprocessavosstanovleniâkarbidizaciismesioksidovwo3niosostavabh8vpromyšlennojpeči AT sotnikovall issledovaniesovmeŝennogoprocessavosstanovleniâkarbidizaciismesioksidovwo3niosostavabh8vpromyšlennojpeči AT belâevaag issledovaniesovmeŝennogoprocessavosstanovleniâkarbidizaciismesioksidovwo3niosostavabh8vpromyšlennojpeči
first_indexed	2025-07-09T22:23:25Z
last_indexed	2025-07-09T22:23:25Z
_version_	1837209808769384448
fulltext	Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 381 УДК 621. 762 В. П. Бондаренко1, чл.–корр. НАН Украины; А. А. Матвийчук1, В. Ф. Мошкун2, Л. Л. Сотникова2, А. Г. Беляева2, инженеры 1Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина 2ГНПП «Алкон-твердосплав», г. Киев, Украина ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ–КАРБИДИЗАЦИИ СМЕСИ ОКСИДОВ WO3–NiO СОСТАВА ВН8 В ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕЧИ It is shown that carbon of a plate takes an active part in the reduction- carburization proc- ess. The CO oxide, which is formed by the interaction of WO3 and NiО with graphite of a plate, dif- fuses upward in pores of a charge of an oxide mixture and assures carbonization of lower lagers of a sintered compact even to a greater extent than methane of a methane-hydrogen mixture would do. The most rational arrangement of graphite plates in a boot when carrying out the combined reduction-carburization process in an industrial furnace is put forward. Производство твердосплавных смесей является энергоемким и материалоемким про- цессом, поэтому значительная часть исследований направлена на повышение эффективности использования имеющихся ресурсов или на оптимизацию процессов, происходящих при восстановлении–карбидизации в метановодородной газовой среде [1, 2]. По существующей технологии в лодочку укладываются три графитовые пластины с насыпанным на них порошком смеси оксидов WO3 и NiO (рис. 1, а). Масса насыпки на одну пластину составляет приблизительно 800 г. При этом происходит выгорание средней части этих пластин и их хватает всего на 4–5 циклов совмещенного процесса. В дальнейшем остат- ки пластин идут на переработку. Рис. 1. Схема засыпки порошка смеси оксидов и укладки графитовых пластин в лодочки: принятая на ГНПП «Алкон-твердосплав» (а); одна пластина на дне ло- дочки (б); одна пластина на дне, вторая накрывает порошок (в); одна на дне вторая посредине (г). Упаковка лодочки, приведенная на рис. 1, а, позволяет использовать лишь часть ее объема. При этом необходимость наличия незаполненного объема лодочки пока не имеет научного объяснения. Не выяснена также степень участия углерода графитовой оснастки в процессе науглероживания W до WC. Предполагается, что науглероживание W до WC осу- ществляется в основном за счет СН4, содержащегося в метановодородной среде. При этом совсем не учитывается роль оксида углерода СО, который может образовываться в результа- те взаимодействия оксидов WO3 и NiO с графитовыми пластинами и лодочкой. Вышеизло- женное и высокая стоимость пластин и лодочки, а также значительный их расход на единицу РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 382 продукции обусловливает поиск более рациональных способов использования графитовой оснастки. В связи с этим целью настоящей работы являлось создание такого способа засыпки смеси оксидов и укладки графитовых пластин в лодочки, при котором бы эффективно ис- пользовались имеющийся графит, объем лодочки и образующаяся окись углерода СО. Методика эксперимента Объектом исследований была порошковая смесь оксидов WO3+NiO, полученная по- сле окисления лома твердого сплава ВН8, которая в дальнейшем засыпалась в графитовую лодочку. На ее дне находилась графитовая пластина, защищающая дно лодочки от выгора- ния. Масса засыпаемого порошка составляла  6 кг. После завершения совмещенного процесса восстановления–науглероживания спек из- влекали и из него отбирали пробы для проведения химического анализа на общий углерод. Пробы брались по длине ¼ части лодочки, начиная от центра и послойно: с поверхности, середины и дна спека (место контакта порошка с графитом пластины). Расстояние между местами взятия проб составляло 25 мм, расстояние между слоями –20 мм. Другие схемы упаковки лодочки, исследованные в настоящей работе, приведены на рис. 1, в–г, а результаты исследования распределения содержания общего углерода по сече- ниям лодочки – на рис. 2–5. Опыты проводились в промышленной печи непрерывного действия. Температура в высокотемпературной зоне составляла 1075 оС, содержание метана в метановодородной сре- де 2 % об., время прохождения лодочки через печь составляло 36 ч. Экспериментальные результаты Из рис. 2 следует, что при схеме упаковки лодочки, соответствующей рис. 1, б, наи- большее содержание углерода было в нижней части брикета, т. е. в местах контакта порошка с графитовой пластиной, и составляло  4,5–5,4 % (по массе). Очень малое количество угле- рода содержалось в средней части спека –  1,1 % (по массе). Несколько больше –  2,5 % (по массе)) углерода содержалось в верхней части спека. Анализируя эти данные, можно сделать вывод, что в совмещенном процессе восста- новления–карбидизации проходит два процесса: 1 – карбидизация за счет углерода метана; 2 – карбидизация за счет углерода графитовой оснастки. Эти процессы можно условно пред- ставить в виде зависимостей, приведенных на рис. 3. Высокая степень науглероживания нижнего слоя спека обусловлена тем, что к науг- лероживанию метаном добавляется науглероживание оксидом СО, образующимся за счет взаимодействия оксидов NiO и WO3 с графитовыми подложками и стенками лодочки. Посредине спека содержание углерода минимальное, так как в этом месте вклад обоих процессов в науглероживание небольшой. Степень науглероживания углеродом метана, содержащегося в метановодородной смеси (верх спека) недостаточна для получения двухфазного сплава. Увеличивать концен- трацию метана в Н2 нельзя, поскольку она станет выше равновесной и будет выделяться сво- бодный углерод (сажа) в тех местах печи, где кислорода в смеси не осталось. Уменьшение скорости продвижки лодочки приведет к снижению производительности печи. Поэтому была применена схема упаковки лодочки, приведенная на рис.1, в. Использование нижней и верхней пластин (рис. 1, в) привело к незначительному по- вышению содержания углерода в верхнем слое – 3,16 % (по массе) (рис. 4). В средней и нижней частях спека при этом содержание углерода оставалось таким же, как и при упаковке по схеме в соответствии с рис 1, б:  1,3 и 4,75 % (по массе). Из этого следует, что примене- ние верхней пластины внесло незначительный вклад в процесс карбидизации. Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 383 5,4 3,23 4,39 4,88 4,53 4,57 3,45 1,5 1,25 1,09 0,99 1,09 3,45 1,47 1,41 1,38 1,24 1,1 3,33 2,92 2,53 2,84 1,95 3,58 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 12 Интервал взятия пробы по длине лодочки, см С од ер ж ан ие о бщ ег о уг ле ро да , % ( по м ас се ) Низ спека Середина спека ближе к низу Середина спека ближе к верху Самый верх спека Рис. 2. Распределение общего углерода по сечению засыпки порошка при схеме упаковки ло- дочки, соответствующей рис.1, б. 4,88 1,09 1,38 2,84 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 Высота спека, мм С од . о бщ .у гл ер о д а, м ас .% Сумарная кривая науглероживание от углерода графита Науглероживание от углерода метана Рис. 3. Распределение общего углерода по высоте спека. РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 384 Оксид СО, который способствовал значительному повышению степени науглерожи- вания при использовании нижней пластины, поднимался вверх и уносился потоком водоро- да, оказывая незначительное науглероживающее действие на порошок W. Исходя из этих результатов авторы отказались от использования верхней пластины, а вторую пластину рас- положили в середине засыпки порошка (см. рис. 1, г), чтобы в этом месте повысить содержа- ние углерода за счет более рационального использования СО, образующегося в процессе взаимодействия средней пластины с оксидами. Применение средней графитовой пластины привело к тому, что содержание углерода по всему сечению спека приблизились к теоретическому содержанию углерода для смеси состава ВН8 (рис. 5). Недостаточно науглероженным оказался верх спека. Небольшое сме- щение средней пластины вверх от предыдущего положения позволило устранить этот недос- таток. Таким образом, оптимальные использование потоков метановодородной смеси, СО и расположение графитовых пластин позволило сократить одну графитовую пластину в ло- дочке, что при объемах производства ГНПП «Алкон-твердосплав» составляет экономию около 50 тыс. грн в год. 3,213,093,19 4,27 5,09 1,231,221,34 1,57 4,33 4,744,774,75 4,12 5,44 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 Интервал взятия проб по длине лодочки, см C о д е р ж а н и е у гл е р о д а , о б щ ., % ( п о м а сс е ) верх спека середина спека низ спека Рис. 4. Распределение общего углерода по сечению засыпки порошка при схеме упа- ковки лодочки, соответствующей рис. 1, в. Вероятно, механизм влияния NiО на процесс карбидизации состоит в том, что он на- чинает восстанавливаться водородом при более низкой температуре. При этом WO3 и обра- зовавшиеся пары Н2О взаимодействуют с углеродом пластины с образованием СО. Подни- маясь вверх, СО ускоряет процесс восстановления WO3 до W и науглероживания W до WС. Благодаря этому науглероживания смеси WO3+NiО до содержания углерода, соответствую- щего смеси ВН8, значительно сокращается. При отсутствии NiО это процесс не протекает и скорость науглероживания снижается. Для более точного описания механизма карбидизации в совмещенном процессе необ- ходимо провести дополнительные исследования. Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 385 4,995,07 4,77 5,745,78 5,775,815,85 5,685,72 5,75,795,715,74 5,94 5,39 5,715,755,695,81 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 Интервал взятия пробы по длине лодочки, см С од ер ж ан ие у гл ер од а, % ( по м ас се ) верх спека середина спека с верхней стороны средней пластины середина спека с нижней стороны средней пластины низ спека Рис. 5. Распределение общего углерода по сечению насыпки порошка при схеме укладки ло- дочки, соответствующей рис. 1, г. Выводы Предложено наиболее рациональное расположение графитовых пластин в лодочке при осуществлении совмещенного процесса восстановления–карбидизации в промышленной печи. Показано, что углерод пластины принимает активное участие в процессе восстанов- ления–карбидизации. Образующийся в результате взаимодействия WO3 и NiО с графитом пластины оксид СО диффундирует вверх по порам засыпки смеси оксидов и обеспечивает науглероживание нижних слоев спека даже в большей степени, чем метан, содержащийся в метановодородной смеси. Литература 1. Бондаренко В. П., Павлоцкая Э. Г. Спекание вольфрамовых твердых сплавов в преци- зионно контролируемой газовой среде. – Киев: Наукова думка, 1995. – 201 с. 2. Термохимический способ регенерации отходов твердых сплавов с применением мета- новодородной газовой среды прецизионного состава / В. П. Бондаренко, Э. Г. Павлоц- кая, Л. М. Мартынова, В. Ф. Мошкун // Прогрессивные методы и средства обеспече- ния качества изготовления деталей машин. – Нижний Новгород, 1992. – С. 108 – 109. Поступила 063.07.2006 г.

Исследование совмещенного процесса восстановления–карбидизации смеси оксидов WO₃–NiO состава BH8 в промышленной печи

Репозитарії

Схожі ресурси