Наукове обґрунтування та технологічні засади одержання залізо-хромистих губчастих лігатур для виробництва спеціальних марок сталі та порошкових матеріалів

Simple item page
dc.contributor.authorГришин, Олександр Михайловичuk_UA
dc.date.accessioned2024-12-24T10:15:33Z
dc.date.available2024-12-24T10:15:33Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionНауковий конс.: Камкіна Людмила Володимирівна, д.т.н, проф. Захист 19 червня 2024 року в Інституті промислових і бізнес технологій Українського державного університету науки і технологій О. Гришин: ORCID 0009-0000-0665-1179uk_UA
dc.description.abstractUKR: Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми яка полягає у фізико-хімічному обґрунтуванню, розробці технологічних аспектів, щодо впровадження у металургійне виробництво губчастих Fe – Cr лігатур, які отримані за технологією твердофазного відновлення брикетованої шихтової суміші з використанням хромової руди та хромовмісних техногенних матеріалів з метою підвищення вилучення провідних компонентів, зменшення енергетичних та матеріальних витрат та підвищення ступеня засвоєння хрому металевим розплавом. Проведено термодинамічний та кінетичний аналіз окислювальної газифікації вуглецю, в залежності від температури та складу окислювальної фази. Виконано фізико-хімічне обґрунтування можливих заходів, щодо інтенсифікації процесів газифікації вуглецевих матеріалів та окислювальної конверсії метану. Вперше теоретично обґрунтовано механізм інтенсифікації процесу газифікації вуглецю шляхом введення в шихту Feмет. Виконано дослідження впливу добавок солей лужних металів (K2CO3, Na2CO3) на кінетику газифікації вуглецевих матеріалів в різних умовах. Виконано теоретичне обґрунтування та експериментально підтверджена окислювальна конверсія природного газу на поверхні відновленого заліза із залученням складної газової фази (СО2, Н2О, О2). Виконано фізико-хімічне дослідження вуглецевотермічного відновлення хрому в простих і складних системах. Визначено температуру початку відновлення (Тп) хрому вуглецем за умови зміни загального парціального тиску газів (СО+СО2). За результатами розрахунку рівноважного складу газової фази побудована діаграма системи Cr – O – C, та визначені умови існування стабільних та метастабільних фаз. Відновлення Cr2O3 до Cr значно полегшується при розчиненні останнього в залізі. Показано, що утворення карбіду хрому суттєво зменшує температуру початку процесу. Запропоновано фізико-хімічну модель відновлення хрому із Fe(CrO2)2 та формування складного карбіду (Cr,Fe)mCn. Побудована діаграма температурної залежності рівноважного складу газової фази, яка підтверджує послідовне видновлення заліза та хрому. Вперше виконано термодинамічний аналіз відновлення хроміту заліза в умовах дефіциту вуглецю. Термодинамічно підтверджено можливість відновлення хроміту заліза карбідом заліза Fe3C. Вперше експериментально підтверджена двостадійна модель механізму твердофазного відновлення хрому вуглецем. Досліджено складний характер впливу Feмет на кінетику вуглецевотермічного відновлення хрому та збільшення глибини відновлення. Вперше, спираючись на результати теоретичних та експериментальних досліджень, розкрито механізм інтенсифікуючої дії заліза та магнетитового концентрату глибокого збагачення на відновлення хрому.uk_UA
dc.description.abstractENG: Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in speciality 05.16.02 - "Metallurgy of ferrous metals and special alloys" - Ukrainian State University of Science and Technology, Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2024. The dissertation is devoted to solving an important scientific and technical problem, which consists in the physicochemical substantiation and development of technological aspects for the use in metallurgical production of sponge Fe-Cr ligatures obtained by the technology of solid-phase reduction of briquetted charge mixture using chrome ore and chrome-containing technogenic materials in order to increase the recovery of leading components, reduce energy and material costs and increase the degree of chromium absorption by the metal melt. The thermodynamic and kinetic analysis of oxidative gasification of carbon depending on the temperature and composition of the oxidation phase was carried out. A physicochemical substantiation of possible measures to intensify the processes of gasification of carbonaceous materials and oxidative conversion of methane was performed. For the first time, the mechanism of intensification of the carbon gasification process by introducing Femet into the charge was theoretically substantiated. The influence of additions of alkali metal salts (K2CO3, Na2CO3) on the kinetics of carbonaceous materials gasification under different conditions was studied. The oxidative conversion of natural gas on the surface of reduced iron with the involvement of a complex gas phase (CO2, H2O, O2) was theoretically substantiated and experimentally confirmed. A physicochemical study of the carbon-thermal reduction of chromium in simple and complex systems has been carried out. The temperature of the beginning of chromium reduction (Ts) by carbon was determined under the condition of changing the total partial pressure of gases (CO + CO2). Based on the results of calculating the equilibrium composition of the gas phase, a diagram of the Cr - O - C system was developed, and the conditions for the existence of stable and metastable phases were determined. The reduction of Cr2O3 to Cr is greatly facilitated by the dissolution of the latter in iron. It is shown that the formation of chromium carbide significantly reduces the temperature of the process. A physicochemical model of the reduction of chromium from Fe(CrO2)2 and the formation of complex carbide (Cr,Fe)mCn is proposed. A diagram of the temperature dependence of the equilibrium composition of the gas phase was constructed, which confirms the sequential extraction of iron and chromium. For the first time, a thermodynamic analysis of the reduction of ferric chromite under carbon deficiency conditions was performed. The possibility of reducing ferric chromite with Fe3C iron carbide was confirmed thermodynamically. For the first time, a two-stage model of the mechanism of solid-phase reduction of chromium by carbon was experimentally confirmed. The complex nature of Femet influence on the kinetics of carbon-thermal reduction of chromium and the increase in the depth of reduction was investigated. For the first time, based on the results of theoretical and experimental studies, the mechanism of the intensifying effect of iron and deep-enriched magnetite concentrate on the reduction of chromium was revealed.en
dc.description.sponsorshipІнститут промислових і бізнес технологій, Дніпроuk_UA
dc.identifier.citationГришин О. М. Наукове обґрунтування та технологічні засади одержання залізо-хромистих губчастих лігатур для виробництва спеціальних марок сталі та порошкових матеріалів : дис. … д-ра техн. наук. 05.16.02. Дніпро, 2024. 540 с. 0524U000238.uk_UA
dc.identifier.urihttps://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0524U000238en
dc.identifier.urihttps://dir.ukrintei.ua/view/okd/a32372169bac518df52e1984d5236aa0en
dc.identifier.urihttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/19338en
dc.language.isouk
dc.publisherУкраїнський державний університет науки і технологій, Дніпро, Українаuk_UA
dc.subjectхромова рудаuk_UA
dc.subjectконцентратuk_UA
dc.subjectграфітuk_UA
dc.subjectдеревне вугілляuk_UA
dc.subjectтехногенна сировинаuk_UA
dc.subjectбрикетуванняuk_UA
dc.subjectтвердофазне відновленняuk_UA
dc.subjectгубчаста лігатураuk_UA
dc.subjectгазифікаціяuk_UA
dc.subjectконверсія метануuk_UA
dc.subjectвуглецевотермічне відновленняuk_UA
dc.subjectмагнітострикціяuk_UA
dc.subjectкомплексне відновленняuk_UA
dc.subjectкарбід хромуuk_UA
dc.subjectзневуглецюванняuk_UA
dc.subjectцинкuk_UA
dc.subjectchromium oreen
dc.subjectconcentrateen
dc.subjectgraphiteen
dc.subjectcharcoalen
dc.subjectman-made raw materialsen
dc.subjectbriquettingen
dc.subjectsolid-phase reductionen
dc.subjectsponge ligatureen
dc.subjectgasificationen
dc.subjectmethane conversionen
dc.subjectcarbon-thermal reductionen
dc.subjectmagnetostrictionen
dc.subjectcomplex reductionen
dc.subjectchromium carbideen
dc.subjectdecarburisationen
dc.subjectzincen
dc.subjectКТОМПuk_UA
dc.subject.classificationTECHNOLOGY::Chemical engineering::Metallurgical process and manufacturing engineeringen
dc.titleНаукове обґрунтування та технологічні засади одержання залізо-хромистих губчастих лігатур для виробництва спеціальних марок сталі та порошкових матеріалівuk_UA
dc.title.alternativeScientific Rationale and Technological Principles of Obtaining Iron-Chromium Sponge Ligatures to Produce Special Steel Grades and Powder Materialsen
dc.typeDissertationen
Files
Original bundle
Now showing 1 - 2 of 2
Thumbnail Image
Name:
Grishin_PhD.pdf
Size:
11.38 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Thumbnail Image
Name:
Grishin_0524U000238.pdf
Size:
264.59 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download
Collections
Дисертації
Інші праці КТОМП (ДМетІ)