Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала

Исследованы фазовые и структурные превращения в процессе углеродотермического восстановления триоксида вольфрама. Проведено изучение влияния некоторых технологических параметров процесса углеродотермического восстановления таблеток на основе WO₃ на степень их разбухания, а также причин, вызывающих э...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
1. Verfasser:	Петрищев, А.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2015
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162767
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-162767
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1627672020-01-16T01:26:19Z Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала Петрищев, А.С. Исследованы фазовые и структурные превращения в процессе углеродотермического восстановления триоксида вольфрама. Проведено изучение влияния некоторых технологических параметров процесса углеродотермического восстановления таблеток на основе WO₃ на степень их разбухания, а также причин, вызывающих это явление, для целенаправленного регулирования его в промышленных условиях. Досліджено фазові та структурні перетворення в процесі вуглецевотермічного відновлення триоксиду вольфраму. Проведено вивчення впливу деяких технологічних параметрів процесу вуглецевотермічного відновлення таблеток на основі WO₃ на ступінь їх розбухання, а також причин, що викликають це явище, для цілеспрямованого регулювання його в промислових умовах. Phase and structural transformations in the process of carbothermic recoveries of tungsten trioxide are investigated. Studying of agency of some technological factors of process carbothermic recoveries of tablets on a basis WO₃ on extent of their swelling, and also the reasons calling this phenomenon, for its purposeful regulating in industrial conditions is spent. 2015 Article Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162767 669.046.46 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследованы фазовые и структурные превращения в процессе углеродотермического восстановления триоксида вольфрама. Проведено изучение влияния некоторых технологических параметров процесса углеродотермического восстановления таблеток на основе WO₃ на степень их разбухания, а также причин, вызывающих это явление, для целенаправленного регулирования его в промышленных условиях.
format	Article
author	Петрищев, А.С.
spellingShingle	Петрищев, А.С. Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала Металл и литье Украины
author_facet	Петрищев, А.С.
author_sort	Петрищев, А.С.
title	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
title_short	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
title_full	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
title_fullStr	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
title_full_unstemmed	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
title_sort	исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162767
citation_txt	Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала / А.С. Петрищев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 6. — С. 26-29. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT petriŝevas issledovanievliâniâtemperaturyteplovojobrabotkisostavašihtynaplotnostʹmetallizovannogovolʹframsoderžaŝegomateriala
first_indexed	2025-07-14T15:16:46Z
last_indexed	2025-07-14T15:16:46Z
_version_	1837635948159959040
fulltext	26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015 ет регулировать сопутствующие оксидные примеси, присутствующие в рудном сырье. Одним из таковых является флюс АН-295 (ТУ 5929-004-05764417-2003). При восстановлении таблеток по заданному темпера- турному режиму контролировали убыль веса образ- цов и изменение их линейных размеров. Фазовый состав вольфрамосодержащих таблеток исследовали на дифрактометре ДРОН-6 в излучении медного катода с никелевым фильтром по методике и рекомендациям, описанным в работе [8]. Режим ска- нирования 40 кВ, 20 мА. Рентгеноструктурный фазо- вый анализ проводили с использованием комплекса программ PDWin2.0 и дополнительной справочной литературы [9, 10]. Микроструктуру образцов исследовали на рас- тровом электронном микроскопе JSM 6360LA, про- изводства японской фирмы «JEOL» по описанной методике [11]. Работу выполнили при ускоряющем напряжении 15 кВ и диаметре электронного зонда 4 нм. Угар легирующих элементов при выплавке стали, как расходная статья, может осуществляться пере- ходом их в шлак, окислением атмосферой печи, а также сублимацией соединений, имеющих высокую упругость паров. Настоящая работа направлена на углубление представлений о природе угара и разра- ботке мероприятий, приводящих к его снижению, и, как следствие, повышению степени усвоения легиру- ющих элементов и выхода годного. Промышленное опробование углеродотермиче- ского и комбинированного восстановления шихто- вых брикетов показало, что разбухание брикетов по- лезно лишь в определённых пределах, отвечающих требованиям технологического процесса и полноте усвоения элементов из полученного материала [12]. При этом необходимо учитывать снижение тепло- проводности навески и спекания частиц восстанав- ливаемого материала. Восстановление оксидов металлов – сложный фи- зико-химический процесс, включающий доставку вос- становителя к оксиду, химическую реакцию восстано- вителя с кислородом оксида, кристаллохимическое В последние годы на мировом рынке повышается спрос на сталь, легированную редкими и туго- плавкими элементами [1]. Однако используемые для получения этих элементов сырьевые ресур- сы имеют ограниченные запасы, а промышленно значимые поставки редких металлов осуществляют- ся из-за рубежа. Одним из представителей данных элементов является вольфрам. Традиционные технологии (углеродосилико- и алюмотермическая плавки) получения легирующих металлов на основе вольфрама трансформируются в современные методы порошковой металлургии и имеют дальнейшее развитие [2-4]. Получаемые про- дукты того же назначения обладают качественно новыми потребительскими свойствами [5]. Совер- шенствуются технологические параметры получения губчатых вольфрамсодержащих легирующих ма- териалов и их качественные характеристики [6]. Их высокая экономическая эффективность получения и использования подтверждены при производстве спе- циальных сталей [7], что свидетельствует о необхо- димости развития данного направления в металлур- гии редких и тугоплавких легирующих материалов. Целью настоящей работы является разработка ос- новных технологических параметров восстановления оксидных рудных концентратов и техногенных воль- фрамсодержащих отходов. А конкретные задачи этого этапа исследований заключаются в изучении влияния некоторых технологических параметров процесса углеродотермического восстановления таблеток на основе WO3 на степень их разбухания, а также причин, вызывающих это явление, для целенаправленного ре- гулирования его в промышленных условиях. Образцы для исследований подвергали изотер- мической тепловой обработке при температурах 1073-1473 К в течение 1 часа. В качестве исходного материала для образцов использовали технически чистый оксид вольфрама WO3 с добавками графита в виде циклонной пыли (соотношение О/С = 1,33). С це- лью приближения состава образцов к химическому и минералогическому составу рудного сырья разрабо- тан состав шихтовых компонентов, который позволя- УДК 669.046.46 А. С. Петрищев Запорожский национальный технический университет, Запорожье Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала Исследованы фазовые и структурные превращения в процессе углеродотермического восстановления триоксида вольфрама. Проведено изучение влияния некоторых технологических параметров процесса углеродотермического восстановления таблеток на основе WO 3 на степень их разбухания, а также причин, вызывающих это явление, для целенаправленного регулирования его в промышленных условиях. Ключевые слова: триоксид вольфрама,углеродотермическое восстановление, фазовые превращения, структурные превращения, степень восстановления, разбухание 27МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015 восстановленных вольфрамсодержащих соедине- ний (рис. 2, б, в). Повышение температуры тепловой обработки та- блеток до 1373 К, а после до 1473 К, приводит к сни- жению темпов повышения их плотности. Более ярко выраженное снижение плотности проявляется в об- разцах с пониженным содержанием АН-295. А рост темпов потери массы наиболее высокий в таблетках с повышенным содержанием флюса (рис. 1). Это объясняется дальнейшей интенсификацией диффу- зии и восстановительных процессов с образованием вольфрама металлического и его карбидов (рис. 2) с выделением газообразных продуктов реакции. В температурном интервале 1273-1473 К отмечено по- вышение разности в плотности образцов с разным содержанием в них флюса АН-295. Одной из причин проявления разбухания таблеток может быть оплав- ление некоторых участков образцов с образованием структуры, затрудняющей проникновение газообраз- ных продуктов реакции. Это приводит к образованию множества микрообъёмов с повышенным парциаль- ным давлением газов, стремящихся к расширению данных микрообъёмов («пузырей»). При повышен- ной диффузии и достаточной подвижности атомов происходит расширение данных микрообъёмов, а не разрыв их стенок, приводя к увеличению объёма все- го образца, его разбуханию. Полученная закономерность повышения плот- ности таблеток с повышением содержания флюса в них, по-видимому, связана с тем, что относительно низкое содержание АН-295 препятствует спеканию отдельных образовавшихся однородных восстанов- ленных фаз. При этом, образуется меньшее коли- чество блок-слоёв, затрудняющих диффузионные процессы. С по- вышением содержания АН-295 в таблетках также затруднены спекание и уплотнение восста- новленных частиц, однако повы- шается количество мест контакта частиц флюса, приводя к их спе- канию. Происходит образование спекшихся блок-слоёв флюса с помещёнными между ними части- цами восстановленных фаз. При этом затрудняются диффузионные процессы массопереноса и газо- обмена, сопутствующих разбуха- нию таблеток. Из рис.1, б видна закономер- ность более интенсивного умень- шения массы при температурах 1073-1273 К в образцах с более низким содержанием АН-295. С повышением температуры выше 1273 К более высокая потеря мас- сы выявлена в образцах с высо- ким содержанием флюса. Это объ- ясняется тем, что добавки флюса при низких температурах служат дополнительными препятствиями на пути продуктов газификации превращение – образование новой фазы со свой- ственной ей кристаллической решёткой, диффузи- онное перемещение частиц через слой продуктов реакции, химические реакции на границах раздела старой и новой фаз [13]. Поэтому механизм роста та- блеток необходимо рассматривать в тесной связи с процессами восстановления. Вольфрамсодержащие таблетки, подвергнутые углеродотермическому восстановлению при 1073 К, имеют меньшую плотность, по сравнению с исход- ными сырыми образцами (рис. 1). Снижение плот- ности продолжается при повышении температуры тепловой обработки до 1173 К. Это объясняется газификацией связующего и части углерода. Вос- становительные процессы при данной температуре ещё недостаточно развиты (рис. 2), и основной фа- зой в образцах, восстановленных при 1073 и 1173 К, выступают оксиды W18O49 и WO2 соответственно. При этом повышение упругости паров WO3 как ком- понента «сырых» таблеток при нагревании может также сопутствовать разрыхлению образцов и по- вышению потери их массы (рис. 1, б) [14]. С повы- шением температуры тепловой обработки до 1273 К плотность таблеток увеличивается в сравнении с предыдущим случаем с повышением темпов поте- ри массы (рис. 1). Это, по-видимому, вызвано ак- тивизацией процессов восстановления и карбидо- образования. Бóльшая часть оксидных соединений вольфрама переходит в вольфрам металлический и карбиды (рис. 2), активизируются процессы диф- фузии, спекания и уплотнения таблеток с образо- ванием однородной матрицы из примесных соеди- нений флюса с расположенными в ней частичками Зависимость плотности (а) и изменения массы (б) восстановленных угле- родотермическим способом вольфрамсодержащих таблеток на основе WO3 от температуры процесса с добавкой АН-295 (соответственно условным обозначе- ниям) в количестве, %мас.: 5 (1), 10 (2), 15 (3), 20 (4), 25 (5), 30 (6) Рис. 1. 28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015 углерода и связующего, снижая темпы потери мас- сы. А при повышенных температурах добавки флюса более 10 % обеспечивают более плотную структу- ру, лучший контакт между частицами и теплопрово- дность, что приводит к активизации реакций восста- новления, регенерации СО и СО2 и уменьшения мас- сы образца. Одной из причин потери массы образцов на всём исследуемом температурном интервале при нагревании “сырых” таблеток выступает сублимация триоксида вольфрама, имеющего в данных условиях высокую упругость паров [14]. С целью снижения потерь вольфрама первая ста- дия восстановления брикетированного шеелитово- го концентрата осуществлялась при относительно низких температурах (973-1223 К) в течение 4-9 ч. Для достижения требуемой степени восстановления вторую стадию проводили при тепловой обработ- ке брикетов в интервале температур 1273-1723 К в течение 2-6 ч с последующим охлаждением в сре- де защитного газа до 273-303 К. В состав шихты для регулирования содержания ведущего элемента в целевом продукте, кроме углеро- дистого восстановителя, вводили измельчённые добавки железа в количестве 4,51-25,71 % от массы шихты. Такой способ легирования обеспечил снижение угара легиру- ющих элементов. Применение ме- таллизованного концентрата для легирования вольфрамом стали Р6М5К5 в дуговой печи ДСП-18 по- высило усваиваемость вольфрама на 4-7 % за счёт сокращения вре- мени его растворения в расплаве металла до 25-40 мин. Уменьше- ние длительности плавки позво- лило снизить также угар и других элементов в расплаве (молибдена, хрома и ванадия) на 4-10 % [5]. Выводы Выявлена закономерность по- вышения плотности продуктов углеродотермического восстанов- ления WO3 с повышением содер- жания в них АН-295 в температур- ном интервале 1073-1473 К. Это объясняется участием флюса при концентрации 5-10 % как компо- нента, затрудняющего спекание восстановленных частиц, не ус- ложняя диффузию газовой фазы, а при концентрации выше 10 % происходит торможение процес- сов газо- и массопереноса. Добав- ки флюса при низких температурах служат дополни- тельными препятствиями на пути продуктов газифи- кации углерода и связующего, снижая темпы потери массы. А при повышенных температурах добавки АН-295 более 10 % обеспечивают более плотную структуру, лучший контакт между частицами и тепло- проводность, что приводит к активизации реакций восстановления, регенерации СО и СО2 и уменьше- нию массы образцов. Одной из причин потери массы при нагревании “сырых” вольфрамсодержащих та- блеток на основе WO3 выступает сублимация триок- сида вольфрама. Результаты проведённых исследований явля- ются важным этапом в разработке решений по со- кращению потерь вольфрама и других легирующих элементов в результате угара при разработке техно- логических параметров получения и применения ме- таллизованных вольфрамсодержащих рудных кон- центратов и техногенных металлооксидных отходов. Участок дифрактограмм (а) и фотографии микроструктуры вольфрамсо- держащих таблеток на основе WO3 с содержанием 15 %мас. флюса АН-295 по- сле углеродотермического восстановления с увеличением ×4000 (б), ×8000 (в), ×5000 (г), восстановленных при температурах, К: 1073 (б); 1273 (в); 1473 (г) Рис. 2. 29МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015 1. Переработка стружки жаропрочной стали ЭП609-Ш способом компактирования под электрическим током с после- дующим электрошлаковым переплавом / В. А. Шаповалов, В. Р. Бурнашов, Ф. К. Биктагиров [и др.] // Современная электрометаллургия. – 2009. – № 3. – С. 43-45. 2. Гасик М. И. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов: учебник для вузов / М. И. Гасик, Н.П. Лякишев – М.: СП Интермет Инжиниринг. – 1999. – 764с. 3. Острик П. Н. Металлургия губчатых и порошковых лигатур / П. Н. Острик, М. М. Гасик, В. Д. Пирог. – К.: Техника. – 1992. – 128 с. 4. Дуррер Р. Металлургия ферросплавов: Пер. с нем. / Р. Дуррер, Г. Фолькерт. –- М.: Металлургия. – 1976. – 480 с. 5. Григорьев С. М. Термодинамические особенности восстановления вольфрама и математическая модель в систе- ме W-O-C применительно к технологии получения губчатого ферровольфрама / С. М. Григорьев, Д. С. Григорьев, М. С. Карпунина // Чёрные металлы. – 2006. – № 2. – С. 49-55. 6. Григорьев С. М. Совершенствование технологии производства губчатого вольфрама / С. М. Григорьев, М. С. Карпуни- на, О. В. Марков // Сталь. – 2000. – № 2. – С. 32-34. 7. Григор’єв С. М. Економічна доцільність інноваційного розвитку виробництва губчастого феровольфраму у вітчизняній металургії / С. М. Григор’єв // Держава та регіони. – Запоріжжя: КПУ. – 2010. – № 3. – С. 32-34. 8. Горелик С. С. Рентгенографический и электроннооптический анализ / С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков – М.: Металлургия. – 1970. – 366 с. 9. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л. И. Миркин. – М.: Государственное из- дательство физико-математической литературы. – 1961. – 863 с. 10. Нарита К. Кристаллическая структура неметаллических включенный в стали / К. Нарита - М.: Металлургия, 1969. – 166 с. 11. Практическая растровая электронная микроскопия / Под. Ред. Дж. Гоулдстейна, Х. Яковица. – М.: Мир, 1978. – 656 с. 12. Кинетические закономерности комбинированного восстановления оксидных молибденовых концентратов / С. М. Гри- горьев, П. Н. Острик, Л. Н. Игнатов [и др.] // Сталь. – 1987. – № 10. – С. 87-90. 13. Взаимодействие окислов металлов с углеродом / В. П. Елютин, Ю. А. Павлов, В. П. Поляков, Б. М. Шеболдаев. – М.: Металлургия. – 1976. – 360 с. 14. Казенас Е. К. Термодинамика испарения оксидов / Е. К. Казенас, Ю. В. Цветков – М.: Издательство ЛКИ. – 2008. – 480 с. ЛИТЕРАТУРА Досліджено фазові та структурні перетворення в процесі вуглецевотермічного відновлення триоксиду вольфраму. Проведено вивчення впливу деяких технологічних параметрів процесу вуглецевотермічного відновлення таблеток на основі WO 3 на ступінь їх розбухання, а також причин, що викликають це явище, для цілеспрямованого регулювання його в промислових умовах. Петрищев А. С. Дослідження впливу температури теплової обробки, вмісту шихти на щільність металізованого вольфрамвмісного матеріалу Анотація Ключові слова триоксид вольфраму, вуглецевотермічне відновлення, фазові перетворення, структурні перетворення, ступінь відновлення, розбухання Petryshchev А. Research of agency of thermal processing temperature, charge composition on density of metallized tungsten-contain material Summary Phase and structural transformations in the process of carbothermic recoveries of tungsten trioxide are investigated. Studying of agency of some technological factors of process carbothermic recoveries of tablets on a basis WO 3 on extent of their swelling, and also the reasons calling this phenomenon, for its purposeful regulating in industrial conditions is spent. tungsten trioxide, carbothermic restoration, phase changes, structural transformations, resto- ration extent, swellingKeywords Поступила 24.04.2015

Исследование влияния температуры тепловой обработки, состава шихты на плотность металлизованного вольфрамсодержащего материала

Institution

Ähnliche Einträge