Визначення механічних властивостей синтетичних чавунів при використанні карбюризаторів отриманих на основі електротермічного киплячого шару
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро
Abstract
UKR: Розвиток високотемпературних технологій у металургії та хімічній галузі пов’язаний з заміною викопних видів палива на зелену електроенергію. Саме таку можливість має процес нагріву вуглецевої сировини у електротермічному киплячому шарі (ЕКШ) коли струм проходить безпосередньо через шар і нагріває його за рахунок джоулевої теплоти. Такий процес дозволяє значно зменшити витрати енергії порівняно з традиційними технологіями, що базуються на використанні печей Аченсона та Кастнера. Одним з продуктів що може бути отриманий в печах ЕКШ є карбюризатори що використаються при виплавці синтетичного чавуну. Проведені дослідження дозволили визначити властивості до карбюризаторів, що забезпечують якість чавунів та параметри термічної обробки прекурсорів у ЕКШ. Метою даного дослідження було отримання прямої відповіді про ефективність карбюризаторів отриманих за новою технологією. Вирішення цього завдання проведено шляхом порівняльних випробувань карбюризаторів отриманих методом ЕКШ та традиційними технологіями при отриманні синтетичного чавуну. Випробування проведені з використанням лабораторної індукційної печі ємністю 10 кг. Плавки було проведено в ідентичних умовах. В результаті доведено що процеси навуглецювання чавуну з карбюризатором отриманим по новій технології та синтетичним графітом мають східні температурні та кінетичні залежності. Ступінь засвоєння вуглецю практично однакові. Металографічний аналіз отриманих зразків синтетичного чавуну показав, що виливки отримані з використанням синтетичного графіту характеризуються більшою кількістю пор, що може бути причиною зниження механічних властивостей. Результати випробувань на стиск, розтягнення, вигин та твердість підтвердили це. Отримані результати випробувань довели ефективність вироблення карбюризаторів високої якості з використанням технології ЕКШ.
ENG: The development of high-temperature technologies in metallurgy and the chemical industry is associated with the replacement of fossil fuels with green electricity. The process of heating carbonaceous raw materials in an electrothermal fluidized bed (EFB) offers this opportunity. This is when the current passes directly through the bed and heats it up using joule heat. This process allows to significantly reduce energy consumption compared to traditional technologies based on the use of Atchinson and Kastner furnaces. One of the products that can be obtained in EFB furnaces is carburizers used in the smelting of synthetic cast iron. The conducted research allowed us to determine the properties of carburizers that ensure the quality of cast iron and the parameters of heat treatment of precursors in EFB. The purpose of this study was to obtain a direct answer about the efficiency of carburizers producedby the new technology. This task was solved by comparative tests of carburizer produced by the EFB method and traditional technologies in the production of synthetic cast iron. The tests were conducted using a laboratory induction furnace with a capacity of 10 kg. The melts were carried out under identical conditions. As a result, the results proved that the carburizing processes of cast iron with carburizer obtained by the new technology and synthetic graphite have similar temperature and kinetic dependencies. The degree of carbon assimilation is almost the same. Metallographic analysis of the obtained synthetic cast iron samples showed that the castings obtained using synthetic graphite are characterized by a larger number of pores, which may be the reason for the decrease in mechanical properties. The results of compression, tensile, bending and hardness tests confirmed this. The test results proved the effectiveness of producing high-quality carburiser using EFB technology.
ENG: The development of high-temperature technologies in metallurgy and the chemical industry is associated with the replacement of fossil fuels with green electricity. The process of heating carbonaceous raw materials in an electrothermal fluidized bed (EFB) offers this opportunity. This is when the current passes directly through the bed and heats it up using joule heat. This process allows to significantly reduce energy consumption compared to traditional technologies based on the use of Atchinson and Kastner furnaces. One of the products that can be obtained in EFB furnaces is carburizers used in the smelting of synthetic cast iron. The conducted research allowed us to determine the properties of carburizers that ensure the quality of cast iron and the parameters of heat treatment of precursors in EFB. The purpose of this study was to obtain a direct answer about the efficiency of carburizers producedby the new technology. This task was solved by comparative tests of carburizer produced by the EFB method and traditional technologies in the production of synthetic cast iron. The tests were conducted using a laboratory induction furnace with a capacity of 10 kg. The melts were carried out under identical conditions. As a result, the results proved that the carburizing processes of cast iron with carburizer obtained by the new technology and synthetic graphite have similar temperature and kinetic dependencies. The degree of carbon assimilation is almost the same. Metallographic analysis of the obtained synthetic cast iron samples showed that the castings obtained using synthetic graphite are characterized by a larger number of pores, which may be the reason for the decrease in mechanical properties. The results of compression, tensile, bending and hardness tests confirmed this. The test results proved the effectiveness of producing high-quality carburiser using EFB technology.
Description
М. Губинський: ORCID 0000-0003-3770-4397; О. Меркулов: ORCID 0000-0002-7867-0659; А. Сибір: ORCID 0000-0002-9974-0636; С. Федоров: ORCID 0000-0002-5409-882X; С. Губинський: ORCID 0000-0002-4598-5136; О. Форись: ORCID 0000-0002-9524-2381; С. Дудченко: ORCID 0000-0002-7319-9896; М. Джигота: ORCID 0000-0003-3062-5127
Keywords
електротермічний киплячий шар, синтетичний чавун, навуглецювання, карбюризатор, electrothermal fluidized bed, synthetic cast iron, carburizing, carburiser, КЕСЕ
Citation
Губинський М. В., Меркулов О. Є., Сибір А. В., Федоров С. С., Губинський С. М., Форись О. М., Дудченко С. О., Джигота М. Г. Визначення механічних властивостей синтетичних чавунів при використанні карбюризаторів отриманих на основі електротермічного киплячого шару. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Дніпро, 2024. № 38. С. 26–38. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-26-38.