Наука и технологии России

Вход Регистрация

Тульские металлурги нашли альтернативу чугуну

В XXI веке весь мир, включая Россию, столкнулся с проблемой всё более возрастающего дефицита качественного металлолома и первородной металлошихты при производстве стали. Решение проблемы предложил Генрих Дорофеев из Тульского госуниверситета, создавший новый вид металлошихты – синтиком.

Справка:
Проект «Разработка программного обеспечения для анализа физико-химических процессов при нагреве и плавлении синтикома» поддержан ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы». Срок выполнения – с сентября 2011 по сентябрь 2012 года. Объём финансирования – 3,8 миллиона рублей


Синтиком в разрезе

Синтиком – общее название нового класса композиционных материалов с принципиально новым комплексом свойств, универсальным спектром применения и запрограммированным составом, который в процессе выплавки стали задаётся ещё на стадии изготовления в зависимости от специфики конкретных сталеплавильных агрегатов (электрическая дуговая печь, кислородный конвертер, мартеновская печь).

Синтиком состоит из железоуглеродистого сплава и оксидов железа, а также может включать углеродсодержащие и шлакообразующие компоненты. Они собраны в единое целое литой металлической матрицей.

По внешнему виду материал представляет собой отливки, аналогичные по форме чушкам чугуна. Углерод играет роль восстановителя и энергоносителя, а оксиды железа – кислородоносителя и окислителя. Металлическая матрица является утяжелителем и обеспечивает погружение синтикома в расплав металла при выплавке стали.

Синтиком получают на модернизированных машинах для разливки полученного в домне чугуна в чушки, смешивая между собой высокоуглеродистый расплав с твёрдыми наполнителями.

Машина для производства чушек синтикома

В ходе проекта было разработано программное обеспечение для анализа физико-химических процессов при нагреве и плавлении синтикома в промышленной 160-тонной электродуговой сталеплавильной печи (ДСП). Созданное ПО – полноценная CAE-система для компьютерного моделирования технологического цикла выплавки стали в ДСП.

При работе использовался более чем 30-летний уникальный опыт кафедры «Сварка, литьё и технология конструкционных материалов» Тульского государственного университета в компьютерном моделировании сложных высокотемпературных процессов. За этот период кафедра успешно выполнила заказы по созданию CAE-систем компьютерного моделирования процессов дуговой, контактной, электронно-лучевой, лазерной сварки и сварки трением с перемешиванием для ряда отечественных и европейских предприятий, в том числе концернов Daimler Chrysler и EADS Corporate Research Center Germany.

Компьютерное моделирование нагрева и плавления синтикома

Компьютерное моделирование нагрева и плавления синтикома в промышленной ДСП позволяет дать рекомендации по оптимизации технологии выплавки стали и разрабатывать новые виды синтикома наименее затратным способом, так как объём экспериментальной партии шихтовых материалов, предназначенной для их передела в промышленных сталеплавильных печах, должен составлять около тысячи тонн.


Результаты компьютерного моделирования 20 фаз технологического процесса выплавки стали в промышленной 160-тонной ДСП с загрузкой в две бадьи на шихте, содержащей синтиком

На основе выполненных численных экспериментов на разработанной CAE-системе создана и направлена на патентование рецептура нового первородного энергетически и экологически эффективного шихтового композиционного материала типа синтиком для электродугового производства сталей.

Экономия в 5 миллиардов

Синтиком – первородная шихта и заменитель качественного металлолома. Его применение позволит решить несколько задач. Во-первых, избавит от дефицита качественного металлолома и чистой первородной металлошихты в сталеплавильном производстве России и создаст условия для устойчивой и бесперебойной работы сталеплавильных цехов российских металлургических заводов, выпускающих в настоящее время продукцию общей стоимостью более 100,0 миллиардов рублей. Во-вторых, снизит содержание в выплавляемых сталях суммарного содержания примесей: Cu, Cr, Ni, Mo, Sn до уровня менее 0,06%, что обеспечит повышение пластичности и ударной вязкости сталей на 20–40% по сравнению с выпускаемыми в настоящее время сталями. В-третьих, позволит получить экономию энергозатрат при применении синтикома в сталеплавильных печах России в расчёте на годовой объём производства более 0,45 млрд кВт-час. Наконец, в-четвёртых, снизит выбросы углекислого газа при производстве стали на 20–30%.

Ожидаемый годовой экономический эффект от применения синтикома в объёме, достаточном для использования на всех сталеплавильных предприятиях России, должен составить более 5 миллиардов рублей.

Синтиком обладает высоким экспортным потенциалом. Опытные партии синтикома успешно опробованы в США, ФРГ, Южной Корее, Польше. Интерес к материалу проявили Индия, КНР, Бразилия, Мексика и Канада.

РЕЙТИНГ

4.88
голосов: 8

Галереи

Уфимский завод компании ЕСМ по производству станков для металлообработки электрохимическим методом

16 декабря в Уфе при поддержке корпорации РОСНАНО открылся завод компании ЕСМ по производству станков для металлообработки электрохимическим методом. В основе разработки - методики, разработанные специалистами Уфимского государственного авиационно-технического университета.
Производительность линии - до 50 станков в год, каждый станок имеет свои уникальные черты и собирается под конкретного заказчика. Продукция предприятия пользуется спросом за рубежом, в том числе во Франции, Германии и США.
Технология электрохимической обработки позволяет производить обработку монолитных металлических заготовок не только с микронной точностью, но и со сложностью, недосягаемой для механических инструментов.

32 фото

Обсуждение