Разработка ресурсосберегающих технологий получения высокопористого ячеистого материала и применение его для фильтрационного рафинирования алюминиевых расплавов
Диссертация
В настоящее время дефицит первичных металлов и сплавов заставляет использовать в качестве шихтовых материалов вторичные металлы, которые содержат в своем составе большее количество НМВ по сравнению с первичными. При этом технологии, уже освоенные предприятиями, не позволяют получить расплав нужной чистоты, хотя в них предусмотрены меры по удалению НМВ из объема жидкого металла. Максимально… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования
- 1. 1. Сравнительный анализ существующих технологических схем фильтрационного рафинирования металлических расплавов
- 1. 2. Способы расчета фильтроэлементов и теоретическая оценка эффективности их работы
- 1. 3. Материалы и способы получения пористых структур фильтроэлементов для очистки жидких металлов
- 1. 4. Основные проблемы внедрения технологий фильтрационного рафинирования в литейное производство
- Выводы и задачи исследования
- Глава. Н. Физико-математическое моделирование процесса фильтрационного рафинирования металлического расплава пористыми средами
- 2. 1. Выбор параметров модели и стратегии моделирования
- 2. 2. Структурирование процесса по механизмам фильтрации
- 2. 3. Энергетический подход к моделированию процесса
- 2. 4. Оценка эффективности рафинирования для характерных случаев и перспектив применения исследуемой технологии
- Выводы по главе
- Глава III. Разработка технологии получения и определение свойств высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ) фильтроэлементов
- 3. 1. Основные требования к материалу и структуре фильтроэлементов
- 3. 2. Технология получения ВПЯМ с использованием полимерного сетчато-ячеистого каркаса и шликера на ваграночном шлаке
- 3. 3. Технология получения ВПЯМ с использованием схемы подготовки литья по выплавляемым моделям (JTBM — технология)
- 3. 4. Экспериментальное определение физических и технологических свойств ВПЯМ на ваграночном шлаке и полученного по J1BM — схеме
- Выводы по главе
- Глава IV. Разработка технологии рафинирования алюминиевых сплавов фильтроэлементами на основе ВПЯМ
- 4. 1. Избирательность действия фильтроэлементов по отношению к различным классам неметаллических включений
- 4. 2. Расчет работы фильтроэлемента для различных условий заливки литейной формы
- 4. 3. Оценка условий существования инерционного и адсорбционного механизмов рафинирования в конкретной технологической схеме
- 4. 4. Особенности проектирования литейной технологии в условиях применения фильтроэлементов на основе ВГХЯМ
- Выводы по главе
- Глава V. Промышленное освоение и внедрение разработанных технологий в действующее производство
- 5. 1. Результаты промышленных испытаний разработанной технологии фильтрационного рафинирования расплава на серийных отливках
- 5. 2. Рекомендации по внедрению разработок в производство и расширению области их использования
- 5. 3. Объемно-планировочные решения по участкам изготовления фильтроэлементов из ВПЯМ
- 5. 4. Технико-экономическая оценка результатов работы и перспективы их применения
- Выводы по главе
Список литературы
- Курдюмов А.В., Инкин С. В., Чулков B.C., Графас Н. И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. — М.: Металлургия, 1980. — 196 с.
- Курдюмов А.В., Пикунов М. В., Чурсин В. М. Литейное производство цветных и редких металлов. М.: Металлургия, 1982. — 362 с.
- Альтман М.Б., Андреев А. Д., Балахонцев Г. А. и др Плавка и литье алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1983. — 351 с.
- Мариенбах Л.М., Соколовский Л. О. Плавка сплавов цветных металлов для фасонного литья. М.: Высшая школа, 1967. — 248 с.
- Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок. М.: МИСиС, 1997. — 376 с.
- Анциферов В.Н., Порозова С. Е. Высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов. Пермь.: ПГТУ, 1996. — 207 с.
- Минц Д.М. Теоретические основы очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. -156 с.
- Шехтман Ю.М. Фильтрация малоконцентрированных суспензий. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-211 с.
- Альтман М.Б., Глотов Е. Б., Рябинина P.M., Смирнова Т. И. Рафинирование алюминиевых сплавов в вакууме. М.: Металлургия, 1970 159 с.
- Ю.Добаткин В. И., Габидуллин P.M., Колачев Б. А., Макаров Г. С. Газы и окислы в алюминиевых сплавах. М.: Металлургия, 1976. — 264 с.
- П.Фундатор В. И., Леви Л. И., Серебряков В. В и др. «Фирам-процесс" — новый метод тонкой очистки металлических расплавов в литниково-питающих системах // Литейное производство. 1976. — № 11. — с. 1 — 3.
- Чистяков Г. В. Устройство для фильтрации легких сплавов. SU 1 696 538 А1, 1991.
- Исаев Н.Д., Молодчина С. П., Шипилов B.C. Устройство для рафинирования расплавленных металлов. SU 1 108 120 А1, 1984.
- Н.Исаев Н. Д., Габидуллин P.M., Рахманов Н. С., Шипилов B.C. Устройство для рафинирования расплавленных металлов. SU 1 150 278 А1, 1985.
- Афракова Т.Ф., Степанов В. Т., Теляков Г. В., Пахомов Г. А., Червонин В. М. Устройство для рафинирования расплавленного металла. SU 1 093 718 А1, 1984.
- Кауфман А.С., Токарев Ж. В. и др. Устройство для рафинирования алюминиевых сплавов. SU 1 097 693 А1, 1984.
- Гладышев С.А., Овчинников А. В. и др. Устройство для фильтрации расплавленных металлов. SU 1 177 372 А1, 1985.
- Filtration of molten foundry alloys part I // FOUNDRY management @ technology, December 1985, p 24 — 26.
- Filtration of ferrous metals // Modern casting, March 1986, p 24 26.
- Metal pouring. Filtering // FOUNDRY management @ technology, December 1990, p 44−49.
- Steel casting cleaning costs can be cut // FOUNDRY management @ technology, December 1998, p 496 497.
- Strength, efficiency and flow rate // FOUNDRY management @ technology, December 1998, p 502.
- The use of foam filters in aluminum casting production // FOUNDRY management @ technology, December 1998, p 503 504.
- Тимофеев Г. И., Щекатуров В. Г., Филатов В. Я., Журавлев В. П. Фильтрующие сетки в литниковых системах отливок из алюминиевых бронз // Литейное производство. 1978. — № 11. — с. 19−20.
- Жужиков В.А. Фильтрование. -М.: Химия, 1971.
- Шкленник Я.И., Палубков Е. И. Расчет зернистых фильтров // Литейное производство. 1972. — № 2. — с. 6 — 7.
- Суворов С.А., Тебуев Н. Б. Гидродинамическое моделирование процесса фильтрации расплавов металлов через высокоогнеупорные ячеистые пенокерамические фильтры // Огнеупоры. 1992. — № 6. — с. 11 — 13.
- Белов С.В., Витязь В. К., Шелег В. М. и др. Пористые проницаемые материалы. М.: Металлургия, 1987. — 332 с.
- Суворов С.А., Тебуев Н. Б. Исследование реологических и технологических свойств корундоциркониевых суспензий // Огнеупоры. 1991. — № 4. — с. 16 -18.
- Кауфман А.С., Хлынов В. В., Иванов Б. А. О механизме осаждения включений взвешенных в алюминиевых расплавах, на гранулах активного фильтра // Изв. АН СССР. Металлы. — 1981. — № 3. — с. 54 — 59.
- Шкловский Б.И., Эфрос A.JI. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред // Успехи физических наук. Т. 117. — Вып. 3. — 1975. — с. -401 -407.
- Тен Э. Б. Вклад литейщиков МИСиС в развитие теории и технологии фильтрационного рафинирования жидких металлов. // Литейное производство. 2000. № 9 — с. — 11 — 12.
- Хаммершмидт П., Янке Д. Удаление неметаллических включений фильтрованием расплавов стали
- Шейдеггер А.Э. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Гостоптехиздат, 1960. — 250 с.
- Саттаров М.А. Реология и законы фильтрации // математические модели фильтрации и их приложения: Сб. науч. тр. / РАН. Сиб. отделение. Ин т гидродинамики. 1999. е. — 159- 169.
- Тен Э. Б. Расчет фильтра при рафинировании жидких металлов // Литейное производство. 1996. — № 8. — с. 13−15.
- Леушин И.О. Математические модели и методы в литейном производстве. -Н.Новгород, 1995.- 149 с.
- Чистяков В.В. Методы подобия и размерностей в литейной гидродинамике. -М.: Машиностроение, 1990. 224 с.
- Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику. М.: Машиностроение, 1966.-423 с.
- Тен Э. Б. Механизм фильтрационного рафинирования металлов // Литейное производство. 1990. — № 9. — с. 5 — 6.41 .Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.:Мир, 1979. — 568 с.
- Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика. М.:Металлургия, 1971. -208 с.
- Могилевский Е.И., Бурцев В. И. Технология изготовления и испытание керамических фильтров для рафинирования прецизионных сплавов // Огнеупоры и техническая керамика. 2000. — № 1. — с. 43 — 45.
- Тен Э.Б., Воеводина М. А. Фильтрование расплава высокопрочного чугуна // Литейное производство. 1993. — № 7. — с. 5 — 8.
- Физико-химические свойства окислов. Справочник. М.: Металлургия, 1978. -471 с.
- Леушин И.О., Рощин М. И., Янбаев P.M. Применение ваграночного шлака для изготовления фильтроэлементов при рафинировании расплавов силуминов // Сб. тезисов докладов. Верхняя Пышма: АООТ «Уралэлектромедь». Изд-во УГТУ-УПИ, 2001. с. 152 — 154.
- Анциферов В.Н., Рабинович А. И., Тарасов А. В. Способ получения крупногабаритных образцов из высокопористых ячеистых материалов. SU 2 001 142 С1, 1993.
- Данченко Ю.В., Рабинович А. И., Тарасов А. В. Способ получения композиционных фильтроэлементов. SU 2 075 370 С1, 1997.
- Анциферов В.Н., Кощеев О. П. Способ получения пористого материала. SU 2 002 580 С1, 1992.
- Лаховский М.Я., Певзнер Л. Х., Денисевич С. В., Черногузов С. В., Оберин Б. С. Способ получения пористого ячеистого материала. SU 2 015 855 С1, 1994.
- Лаповок В.Н., Новиков В. И., Трусов Л. И. Способ изготовления фильтрующего материала. SU 2 040 371 С1, 1995.
- Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 352 с.
- Лейбензон Л.С. Подземная гидрогазодинамика. Собр. тр., Т.2. М.: Изд-во АН СССР, 1953.-544 с.
- Повх H.JI. Техническая гидромеханика. Л.: Машиностроение, 1969. — 524 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред. М.: Изд-во техн. -теорет. лит., 1953. — 788 с.
- Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Изд-во техн. — теорет. лит., 1954. — 296 с.
- Тарг С.М. Основные задачи теории ламинарных течений. М.-Л.:Изд-во. техн.-теорет. лит., 1951.- 420 с.
- Мухин А.Г. Повышение эффективности рафинирования силуминов при технологических переливах через зернистые фильтры / диссертация на соискание уч. степ, к.т.н. Н. Новгород. 2002 г.
- Анциферов В.Н., Порозова С. Е., Никулин Л. В., Макаров A.M., Ляшков Р. В. Влияние материала пенокерамического фильтра на микроструктуру дуралюмина // Огнеупоры и техническая керамика. 1997.- № 7. — с. 11−14.
- Беляев А.И., Жемчужина Е. А., Фирсанова Л. А. Физическая химия расплавленных солей. М.: Металлургиздат, 1957. — 360 с.
- Под ред. Зефирова А. П. Термодинамические свойства неорганических веществ. М: Атомиздат, 1965. — 460 с. (авт. Верятин У. Д., Маширев В. П., Рябцев Н. Г. и др.)
- Беляев А.И., Жемчужина Е. А. Поверхностные явления в металлургических процессах. М.: Металлургиздат, 1952. — 144 с.бЗ.Золотаревский B.C. Структура и прочность литых алюминиевых сплавов. -М: Металлургия, 1981. 192 с.
- Степанова В.Д., Ким С.П. Создание систем поточного рафинирования алюминия и его сплавов за рубежом // Цветные металлы. 1990.- № 9. — с. — 90 -93.
- Кручер Г. Н. Совершенствование процессов плавки и заготовительного литья алюминия за рубежом в 80-е гг. // Цветные металлы. 1992. — № 11.- с. 62 — 65.
- Староверов Ю.С., Чернов Ю. А. Применение пенокерамических фильтров в литейном производстве за рубежом // Огнеупоры. 1992. — № 1. — с. — 38 — 40.
- Иванченкова J1.Г. Классификация фильтров для рафинирования металлов // Огнеупоры. 1991. — № 2. — С. -28 — 29.
- Альтман М.Б. Неметаллические включения в алюминиевых сплавах. М.: Металлургия, 1965. — 127 с.
- Альтман М.Б., Стромская Н. П. Методы удаления газов и твердых неметаллических включений из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1959.-27 с.
- Курдюмов А.В., Инкин С. В., Чулков B.C., Шадрин Г. Г. Металлические примеси в алюминиевых сплавах. М.: Металлургия, 1988. — 143с.
- Андреев А.Д., Макаров Г.С.// Цветные металлы. 1973. — № 7. — с. 64 — 66.
- Пименов Ю.П.// Технология легких сплавов. 1967. — № 2. — с. 29 — 36.
- Алексеев Л.А., Куманин И. Б., Курдюмов А.В.// Изв. вузов. Цветная металлургия. 1968. № 1. — с. 155- 159.74.3абрускова Т.Н., Коган Ю. Н., Иваницкая Л. Л. Высокопористая глиноземистая керамика // Стекло и керамика. 1989. — № 5. — с. 25 — 26.
- Анциферов В.Н., Храмцов В. Д., Питиримов О. М., Щурик А. Г. Свойства высокопористых материалов // Порошковая металлургия. 1980. — № 12. с. 20 -24.
- Егоров Б.Н., Забрускова Т. Н., Килессо B.C. и др. Теплофизические свойства высокопористых кордиерита и ультрафарфора // Стекло и керамика. 1990. -№ 5.-с. 19−20.
- Кулаков С.В. Моделирование структуры и расчет упругих и теплофизических свойств высокопористых ячеистых материалов // Проблемы современных материалов и технологий. Пермь: РИТЦ ПМ. — 1992. — с. 131 — 148.
- Щегловитов Л.А., Ежов В. Л. Теплофизические свойства керамических смесей // Литейное производство. 1983. — № 12. — с. 22 — 23.
- Чиркин B.C. Теплопроводность промышленных материалов. Машгиз. 1964. -345 с.
- Под. ред. Юренева В. А., Лебедева П. Д. Теплотехнический справочник. Изд-е 2- перераб. М.: Энергия, 1975. 450 с.
- Курдюмов А. В, Куманин И. Б., Алексеев JI.A. // Литейное производство. -1969. № 8.-с.-20−21.
- Ващенко К.И., Чернега Д. Ф., Бялик О. М. и др. // Физика и химия обработки материалов. 1972. — № 3. — с. 56 — 59.
- Ващенко К.И., Чернега Д. Ф., Ремизов Г. А. и др. // Физика и химия обработки материалов. Киев, 1972. с. 182 — 190.
- Чернега Д.Ф., Бялик О. М. Водород в литейных алюминиевых сплавах. Киев, «Техника». 1972.- 145 с.
- Пименов Ю.П., Деменков А. И., Расшивалкина A.M. // Технология легких сплавов. 1973. — № 5. — с. 83 — 86.
- Иванов В.П., Спасский А. Г. // Литейное производство. 1963. — № 5. — с. 26 -28.
- Янбаев P.M. Оценка избирательности действия фильтров из высокопористого ячеистого материала при фильтрационном рафинировании алюминиевых сплавов // Будущее технической науки нижегородского региона: Тезисы докладов / Н. Новгород: НГТУ, 2002. с. 314.
- Леушин И.О., Жохов М. В., Янбаев P.M., Рощин М. И., Практика применения пенокерамических фильтров при изготовлении отливок // Тезисы доклада МНПК «Прогрессивные литейные технологии», М: МИСиС, 2000. с. 189.
- Леушин И.О., Рощин М. И., Янбаев P.M. Некоторые направления развития технлогии фильтрации металлических расплавов // Литейные процессы: Межрегиональный сборник научных трудов / Магнитогорск: МГТУ, 2000. с. 139- 142.
- Улановский Я.Б. // Технология легких сплавов. 1971. — № 5. — с. 18−20.
- Тепакс Л.А. Гидравличекое сопротивление при турбулентной фильтрации. Серия А, № 81. Таллин, ТПИ, 1956. 20 с.
- Ботук Б.О. Гидравлика. М.: «Высшая школа», 1962. 450с.95.3имон А. Д. Адгезия пыли и порошков. М.: «Химия», 1967. 372с.
- Антропов А.И. Теоретическая электрохимия. М.: «Высшая школа», 1965. -512 с.
- Патент Рф 2 174 894 Способ изготовления пористых структур / Лейшин И. О., Харитонов В. И., Фомин В. И., Рощин М. И., Янбаев P.M., 1999.
- Пористая конструкционная керамика / Под ред. Красулина Ю. Л. М.: Металлургия, 1980. — 100 с.
- Беркман А.С., Мельникова Г. И. Пористая проницаемая керамика. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Стройиздат, 1969. — 140
- Пат. 3 090 094 США. Method of making porous ceramic ar-ticles / K. Schwartzwalder et al.- General Motors Corporation.- опубл. 21.3.63.
- Пат. 923 862 Великобритании. МКИ В 29 d, С 04 b. Porous Refractory Materials / I.J.Holland. опубл. 18.4.63.
- Домброу Б. А. Полиуретаны / США: Пер. с англ. М.: Гос-химиздат, 1961.- 152 с. 1.
- Пат. 916 784 Великобритании. МКИ С 08 J, В 29 d, С 04 Ь. improvements in or relating to the Manufacture of Porous Ceramic Materials / Vincent F. Freeth. опубл. 30.1.63.
- Быков Г. В. История органической химии. Открытие важнейших органических соединений. М.: Наука, 1978. — 379 с.
- Булатов Г. А. Пенополиуретаны в машиностроении и строительстве. М.: Машиностроение, 1978. — 183 с.
- Какисава Кисэо. ЛТенденции в разработках вспененных материалов по анализу подачи заявок // Коге дзайре. Eng. Mater. 1987.-№ 14.-С. 51−53.
- Изучение особенностей изготовления сложноокисного катализатора / И. В. Федорова, А. Г. Щурик, Г. И. Басанова // Тезисы докладов науч.-техн. семинара «Применение спеченных и композиционных материалов в машиностроении». Пермь, 1981. — С. 7−8.
- Пористые керамические материалы с упорядоченной структурой / Н. М. Авдеева, Е. И. Давзденков. В. И. Овчинникова, В. Ю. Горохов, И, В. Федорова, С. Е. Порозова // Тезисы докладов 4 Всесоюзного совещания по химии твёрдого тела. Свердловск, 1985.
- А. с. 1 162 771 СССР. МКИ С 04 В 35/14. Шихта для изготовления кварцевой керамики / В. II, Анциферов, 0. Г1. Кощеев, В. И. Овчинникова, С. Е. Порозова. опубл. 23.6.85- Ы1 N23.
- Высокопористые ячеистые керамические материалы /В.Н.Анциферов,
- B.И.Овчинникова, С. Е. Порозова и др. // Стекло и керамика. 1986. — N9.1. C. 19−20.
- А. с. 1 480 855 СССР. МКИ В 01 D 39/20. Способ получения неорганического фильтрующего материала / ВМ. Калцевич,
- A.В.II 1ебров, Л. И. Латук, И. Л. Федорова- Белорусское НПО ИМ. -опубл. 23.5.89- БИ Ml9.
- А. с. 1 782 969 СССР. МКИ С 04 В 35/14. Способ изготовления пористой керамики / О. Л. Сморыго, А. Н. Леонов, М.В.Туми-лович, Л. В. Дедик,
- B.К.Шелег- Белорусское НПО 1Ш. опубл. 23.12.92- БИ N47.
- А. С. 1 294 794 СССР. МКИА С 04 В 38/00, С 04 В .38/06. Способ изготовления фильтрующей керамики / Е. И. Веричев, Л. С. Опалейчук, Б. С. Черепанов, А.Е.КорЕЛшеви др.- Гос. НИИ Стройкерамики. опубл. 3.7.87- БИ N9.
- А. с. 1 715 773 СССР. МКИА С 04 В 35/10. Шликер для изготовления пенокерамических фильтров / Е. И. Веричев, Л. С. Опалейчук, М. Д. Краснопольская и др.- Гос. НИИ Стройкерамики. -опубл. 29.2.92- БИ № 8.
- А. С. 1 784 612 СССР. МКИ С 04 В 38/06, С 04 В 35/04. Керамический шликер для изготовления пепофильтров / Л.Г.Ивапченкова- Внук, завод огнеуп. изделий. опубл. 30.12.92. БИ М 48.
- Беломсря Н. И. Ролдупша Л.Л. Способ получения керамического носителя для катализатора // Проблемы и опыт охраны ссужающей среды в республике: Респ. науч.-тех. конф. Днепропетровск, 14−16 нояо. 1990: Тез. докл.- Вып. 1. Киев, 1990. -С. 54−55.
- Изучение эффективности рафинирования расплавов фильтрацией / В. Н. Кожурков. Э. Б. Ярихин. А. М. Панфилов и др.// Огнеупоры. 1991. -№ 7.-С. 10−13.
- Псрмикина } I.M. Попова B.C. Керамические фильтры /7 Керамика в народном хозяйстве: Тез. науч.-практ. конф. Ярославль, 6−9 дек. 1994. -М., 1994.-С.75.
- Стрел ов К. К. Структура и свойства огнеупоров 2-е изд., перераб. — М.: Металлургия, 1982. — 205 с.
- А. С. 577 095 СССР. МКИА В 22 F 3/10, С 22 С 1/08. Способ получения пористого металла / В. Н. Анциферов, К). А. Белых, В. Д. Храмцов, В.М.Чепкпн- РИТЦ ПМ. опубл. 25.10.77- БИ NA39.
- Пористые проницаемые материалы: Справ, изд. / Под ред. С. В. Белова. -М.: Металлургия, 1987. 335 с.
- Добровольский А. Г. Шликерное литье.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1977. -240 с.
- Пат. 1 054 421 Великобритании. МКИ В 44 d. С 04 b. Method of making sound and heat insulating materials / F.W.A.Xurz and S.Wikne. опубл. 11.1.67.
- Пат. 1 388 912 Великобритании. МКИ С 04 В 21/00. Porous ceramic materials / F.H.G.Ravault. опубл. 26.3.75.
- Горлов 10.FI. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1989. — 384 с.
- Пат. 1 483 055 Великобритании. МКИ С 04 В 35/76. Porous refractory ceramic materials / C. Washbourne- Foseco intcrnati-ona! Ltd/ опубл. 17.8.77.
- Овчинников П. Ф. Круглицкий H.H., Михайлов 11.В. Реология тттксотроппых систем. Киев: Наукова думка, 1972. 120 с.