Preview

iPolytech Journal

Расширенный поиск
Том 28, № 4 (2024)
Скачать выпуск PDF

МАШИНОСТРОЕНИЕ

466-476 193
Аннотация

Цель – разработать математическую модель вероятности захвата стержневых ступенчатых заготовок в механических дисковых бункерных загрузочно-ориентирующих устройствах с наклонным диском и тангенциальными карманами. Модель должна учитывать влияние на производительность устройства его конструктивных и кинематических параметров, а также параметров заготовок. Объектом исследований явились механические дисковые бункерные загрузочно-ориентирующие устройства с наклонным вращающимся диском и тангенциально расположенными по его периферии карманами, в которых реализовано активное ориентирование упомянутых заготовок путем их опрокидывания на специальных опорах, размещенных под вращающимся диском. Опрокидывание осуществляется под действием силы тяжести. При построении математических моделей использовались методы теории вероятностей, аналитической пространственной геометрии, теоретической механики и общие физические законы. В работе рассматривается методика построения математической модели вероятности захвата стержневых ступенчатых заготовок тел вращения в исследуемых устройствах с наклонным диском и тангенциальными карманами. Предложен алгоритм определения каждого коэффициента разработанной модели. Разработанная модель представляет собой произведение вероятности нахождения стержневых заготовок по направлению к тангенциально расположенному карману в благоприятном для их захвата положении, вероятности отсутствия помех при захвате заготовки от ее взаимосцепляемости с другими заготовками и вероятности отсутствия помех от окружной скорости захватывающих органов устройства. Таким образом, применение разработанных математических моделей вероятности захвата стержневых ступенчатых заготовок тел вращения позволяет на ранних этапах проектирования оценить с высокой точностью фактическую производительность механических дисковых бункерных загрузочно-ориентирующих устройств с наклонным вращающимся диском и тангенциально расположенными по его периферии карманами.

477-487 145
Аннотация

Цель работы – изучение влияния направления печати в FDM-технологии (от англ. Fused Deposition Modelling – моделирование методом послойного наплавления) на механические свойства изделия. Лабораторные испытания образцов типа В проводились в соответствии с ГОСТ11262-2017 на разрывной машине для статических испытаний Shimadzu AGS-10kNXD со скоростью нагружения 2 мм/мин. Образцы были изготовлены из термопластика ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол). При прочих равных условиях изменялось направление печати образцов. В качестве параметра, отображающего этот фактор, был принят угол наклона нитей печати в заполнении внутреннего объема образца α к продольной оси образца. Результаты испытаний FDM-образцов показали, что при разных углах наклона α данные экспериментов закономерно меняются. Образец состоит из двух составляющих: первая – это заполнение внутреннего объема образца; вторая – внешняя оболочка образца. По результатам анализа (на 3D-моделях образцов в слайсере) траектории укладки нитей печати в слоях и строения каждого слоя было выявлено, что на изменение механических характеристик испытываемых образцов оказывают влияние обе составляющие их конструкции. Во внешней оболочке образца оказывают влияние верхняя и нижняя грани оболочки. Детальный анализ модели каждого слоя образцов позволил объяснить изменение реакции образцов с разными α на действие одинаковой растягивающей нагрузки в части величины разрушающей нагрузки. В частности, особенности структуры заполнения таковы, что ее влияние на величину разрушающей нагрузки будет ограничено ростом угла α от 0 до 45°. Дальнейшее увеличение α приводит к зеркальной повторяемости картины. При этом влияние на величину разрушающей нагрузки со стороны внешней оболочки соответствует диапазону 0°≤α≤90°. Таким образом, в результате проведенных исследований были получены знания, дающие предпосылки для формирования теории, обусловливающей создание методики изготовления деталей с помощью FDM-технологии с заданными механическими характеристиками.

488-503 148
Аннотация

Цель – создание инструмента исследователя для оценки и выбора мероприятий по подавлению нежелательных автоколебаний при резании. В качестве количественного критерия эффективности подавления автоколебаний использован объем их внутренней энергии, создаваемой работой радиальной составляющей силы резания. Было принято допущение, что данная работа пропорциональна разности площадей участков срезаемого слоя металла при выходе инструмента из заготовки и врезании в каждом колебании. В качестве объекта исследований был использован маложесткий вал диаметром 48 мм, закрепленный консольно с вылетом 150 мм. Для оценки изменения объема энергии автоколебаний был использован программный продукт на языке SciLab. Обработку вала проводили проходным резцом при частоте вращения шпинделя 208 об/мин с подачей 0,122 мм/ об и глубине резания 0,8 мм. Частоту модуляции скорости резания за оборот заготовки приняли равной 0,5. Изменение разности площадей участков срезаемого слоя металла при выходе инструмента из заготовки и врезании рассчитывали последовательно при варьировании глубины модуляции скорости резания в диапазоне от 0 до 30% с интервалом 1%. По результатам расчета получен график изменения относительной разности площадей участков срезаемого слоя (пропорциональной внутренней энергии автоколебаний), аналогичный графику косинусоиды с убывающим размахом. Установлено, что с повышением глубины модуляции скорости резания объем внутренней энергии автоколебаний резко снижается, периодически пульсируя около нулевых значений. Показано, что условию подавления автоколебаний соответствуют локальные минимумы графика. Для практического использования выбран четвертый локальный минимум, соответствующий глубине модуляции скорости резания, равной 13,5%. Показано, что модуляция скорости резания на данной глубине обеспечила по сравнению с постоянной скоростью резания снижение размаха колебаний более 10 раз, а амплитуды автоколебаний – более 12 раз. Полученные результаты доказывают эффективность предложенного способа оценки изменения объема энергии автоколебаний.

ЭНЕРГЕТИКА

504-520 120
Аннотация

Цель – разработать новый вариант структуры N-канального универсального элемента выбора медианного сигнала с функцией исключения неиспользуемых входов, предназначенный для создания высоконадежных резервированных модульных систем электропитания космических аппаратов. Для проведения исследования и проверки работоспособности предложенной структуры N-канального элемента использовалась имитационная модель 7-канального элемента выбора, разработанная в Matlab Simulink. Для проверки работоспособности предложенного элемента выбора на программируемой логической интегральной схеме Altera Cyclone IV EP4CE115F29C7 использовался модельно-ориентированный подход к проектированию, включающий в себя применение инструментов Matlab Simulink для автоматической генерации кода для программируемой логической интегральной схемы. Предложена структура N-канального элемента выбора медианного сигнала с функцией исключения неиспользуемых входов из выборки определения медианного сигнала, позволяющая использовать для определения медианного сигнала только те входы элемента выбора, к которым подключены сигналы с работающих модулей в составе системы электропитания. Имитационное моделирование элемента выбора медианного сигнала показало, что, в отличие от существующих аналогов, элемент выбора медианного сигнала по предложенной структуре обеспечивает передачу искомого медианного сигнала на свой выход при уменьшении количества используемых входных сигналов от N до 1. Реализация IP-блока элемента выбора на базе программируемой логической интегральной схемы Altera Cyclone IV EP4CE115F29C7 показала эффективность использования ресурсов, занимая 541 логическую ячейку, а также полное соответствие разработанного IP-блока его заявленной логике работы. Представленная структура элемента выбора может быть использована для создания высоконадежных резервированных систем электропитания космических аппаратов, способных сохранять работоспособность при отказе всех модулей, вплоть до последнего. Разработанное решение может применяться в системах электропитания космических аппаратов с повышенными требованиями к отказоустойчивости.

521-533 123
Аннотация

Цель – определить применимость стандартных микропроцессорных блоков релейной защиты и автоматики к получению цифрового сигнала токов для их математической обработки в вопросах диагностирования внутренних повреждений электрооборудования. В работе использовалась математическая обработка экспериментальных данных (временных рядов), основанная на аппроксимации регрессионным анализом в ортогональном базисе. При этом сравнивались весовые коэффициенты при базисных функциях в понимании векторов многомерного пространства, координатами которого они являлись, полученные по методу наименьших квадратов. В роли исследуемого сигнала выступает группа данных, полученных от натурных экспериментов, проводимых с асинхронным двигателем, в котором имеется возможность создания искусственного внутреннего повреждения. Экспериментальные данные были получены на двух устройствах с разной частотой дискретизации и уровнем квантования. Первая группа данных получена на 12-тибитной PCI плате аналого-цифрового преобразователя для установки в персональный компьютер National Instruments 6024E при частоте дискретизации 10 кГц, вторая группа – на стандартизированном блоке микропроцессорной релейной защиты и автоматики при частоте дискретизации 2,4 кГц. Были получены критерии наличия внутреннего повреждения роторной цепи асинхронного двигателя, которое заметно не влияет на его работу, но снижает его энергетические характеристики, отличающиеся от неповрежденного состояния в 5 раз. Установлено, что предложенный способ выделения диагностического признака внутреннего повреждения электрооборудования электроустановок позволяет обнаружить изменение их электрических параметров на 3% от нормального состояния, не реагируя при этом на наличие электрической/механической нагрузки. Показано, что поведение диагностического признака оказалось одинаково свойственно при наличии внутреннего повреждения как при исследовании первой группы сигналов, так и при исследовании второй группы. Таким образом, подтверждена возможность получения цифрового сигнала от стандартизированных блоков релейной защиты приемлемой точности для обеспечения чувствительности диагностирования внутреннего повреждения электрооборудования электроустановок.

534-549 146
Аннотация

Цель – анализ устойчивости и эффективности телекоммуникационного сектора Пакистана путем разработки структуры для базовых приемопередающих станций, объединяющих возобновляемые источники энергии и зарядные станции. В качестве объекта исследований рассматривались различные возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер, биомасса и гидроэнергия. В работе реализованы следующие методологические этапы: анализ местности; определение оптимальных размеров установок, систем накопителей энергии и станций зарядки электромобилей; методы анализа затрат и выгод; оценка выбросов парниковых газов; методы проектирования системы для интеграции выбранных возобновляемых источников энергии и решений по хранению энергии с учетом эксплуатационных требований базовых приемопередающих станций. Установлено, что переход на гибридные системы возобновляемой энергии может значительно снизить зависимость от дизельных генераторов. Показано, что эксплуатационные расходы могут быть снижены более чем на 80% по сравнению с традиционными системами, работающими на дизельном топливе. Также внедрение гибридных возобновляемых источников энергии может привести к значительному сокращению выбросов CO2. Показано, что интеграция систем хранения аккумуляторов повышает надежность энергоснабжения, обеспечивая бесперебойную работу в периоды высокого спроса и отключения электроэнергии. Предложенная схема структуры для базовых приемопередающих станций разработана с учетом будущего роста доли электротранспорта и технологических достижений в области возобновляемых источников энергии и зарядки электромобилей. Отдавая предпочтение интеграции возобновляемых технологий наряду с инфраструктурой зарядных станций, поставщики телекоммуникационных услуг в Пакистане могут сократить углеродный след и эксплуатационные расходы. Такой подход не только решает проблемы, связанные с непредсказуемостью электросетей, особенно в сельских регионах, но и позиционирует телекоммуникационный сектор как активного участника глобальных усилий по борьбе с изменением климата.

550-563 122
Аннотация

Цель – разработка методики выбора состава включенного генерирующего оборудования солнечно-дизельного комплекса, обеспечивающей оптимизацию его режима работы по критерию минимизации удельного расхода топлива на дизель-генераторных установках. При разработке программных средств применялся принцип решения в режиме реального времени задачи целочисленного нелинейного программирования, заключающейся в поиске минимума эксплуатационных издержек при работе комплекса. При этом учитывались ограничения на режим работы электротехнического оборудования. Для дизельной электростанции: мощность – не меньше минимально допустимой, равной 30% от номинальной мощности; распределение мощности между дизель-генераторными установками – с учетом индивидуальных расходных характеристик. Для системы накопления электрической энергии: допустимое изменение емкости – от 50 до 100%; скорость заряда/разряда ограничена величиной «1C». Для солнечной электростанции учитывалось изменение коэффициента полезного действия инвертора в зависимости от его загрузки, прогнозируемой на период 24 ч. В исследованиях использовалось натурное оборудование имитационного макета солнечно-дизельного комплекса, состоящего из двух дизель-генераторных установок 12 и 30 кВт, имитатора солнечной электростанции мощностью 6,6 кВт, системы накопления энергии, имитатора активной нагрузки мощностью до 50 кВт. Приведено описание алгоритмических основ работы автоматизированной системы управления, способствующей обеспечению энергетической эффективности эксплуатируемых солнечно-дизельных комплексов. Показано, что разработанная SCADA-система позволяет обеспечить моделирование любых режимов работы солнечно-дизельного комплекса в условиях, приближенных к реальным. Установлено, что в зависимости от условий функционирования солнечно-дизельного комплекса и параметров оборудования (количество дизель-генераторных установок и их номинальные мощности, емкость и мощность системы накопления электрической энергии, установленная мощность сетевой солнечной электростанции) повышение точности моделирования его режима работы может достигать 30%. Таким образом, полученные результаты моделирования режима работы солнечно-дизельного комплекса показывают возможность существенного уточнения оценок эксплуатационных параметров подобных энергетических объектов благодаря учету реальных энергетических характеристик дизель-генераторных установок.

563-572 105
Аннотация

Целью работы является определение условий начала плавления и полного расплавления образца (в стационарной постановке), а также исследование динамических режимов распространения фронта плавления при разных значениях теплофизических параметров (интенсивность нагрева и охлаждения, изменение свойств материала при плавлении, геометрические характеристики образца). В качестве инструмента исследования используется численная модель процесса теплопроводности в неоднородной среде. Для численного решения нестационарные одномерные уравнения теплопереноса приводятся к разностному виду, фазовый переход учитывается с помощью энтальпийной схемы, процессы плавления и теплопроводности расщепляются для улучшения устойчивости численного метода. Параметры варьируются для определения зависимости характерных времен начала плавления и полного расплавления образца от условий проведения процесса. С помощью численной модели рассчитаны траектории достижения стационарных состояний, решения для которых получены в первой части статьи. Показано, что скорость плавления существенно зависит, помимо интенсивности теплоподвода и теплового эффекта плавления, от отношения коэффициентов температуропроводности фаз. Для стационарных условий получены критические значения безразмерных параметров, отражающих относительную интенсивность теплообмена и тепловыделения: эти значения связаны с эффективными термическими сопротивлениями теплоизолирующего слоя и теплоотдачи в окружающую среду. Модель позволяет рассчитывать динамику плавления при малых теплотах плавления (больших значениях числа Стефана), когда квазистационарное приближение становится неприменимым (т.е. когда характерное время перемещения фронта плавления сопоставимо или меньше времени тепловой релаксации). Проведенные расчеты могут быть использованы при оценке термомеханической устойчивости материалов при нагреве за счет внутреннего локального источника энергии (например, джоулевой теплоты). Разработанная численная модель дает возможность исследовать процессы плавления в широком диапазоне условий.

573-582 105
Аннотация

Цель – определить возможные направления развития теплотехнологических систем Иркутской области, учитывая вовлечение ресурсов Иркутского угольного бассейна с высоким содержанием серы. В работе был использован системный анализ тенденций развития угольных энергетических котлов большой мощности с учетом возможности сокращения вредных выбросов (NOx, CO, SOx) преимущественно за счет рациональных конструкторских решений и использования водоугольного топлива. Показано, что вихревые процессы, реализуемые в схемах сгорания топлива, примененные на ТЭЦ Иркутской энергосистемы, позволяют повысить эколого-экономическую эффективность теплотехнических систем, главным образом за счет снижения температуры сгорания и увеличения времени нахождения в топке. Имеется опыт применения схемы низкотемпературного вихревого сжигания на Усть-Илимской ТЭЦ (котел № 6) и кольцевой топки на Ново-Иркутской ТЭЦ (котел № 8). Предложено провести реконструкцию имеющихся энергетических котлов по схеме низкотемпературного (при максимальной температуре в топке не более 1000–1100°С) вихревого сжигания с дальнейшим использованием частично деминерализованного и десульфурированного водоугольного топлива, получаемого в месте добычи и транспортируемого по пульпопроводу. Топливо может быть сожжено в двухступенчатой топке, оно воспламеняется в ее нижней части, где размещается низкотемпературный кипящий слой инертного материала, а на второй ступени его дожигают в верхней части топки при температуре 1000–1200°С. Таким образом, эволюция технических систем в теплоэнергетике Иркутской области в условиях роста объемов использования высокосернистого угля приводит к переводу его обогащения в контур деятельности энергетических предприятий. Основным направлением снижения выбросов сернистых соединений является сжигание топлива в низкотемпературном режиме с использованием десульфурированного водоугольного топлива.

583-596 174
Аннотация

Цель – оценить влияние интеграции гидроаккумулирующих электростанций на установившийся режим работы Центральной энергосистемы Монголии и надежность ее функционирования в условиях роста электропотребления и увеличения доли возобновляемых источников энергии. Исследование выполнено на основе метода машинного обучения, в частности ансамблевых моделей и статистических ранговых моделей для построения модели суточного графика электропотребления, а также генерации ветровых и солнечных электростанций. Расчеты выполнялись с использованием открытого программного обеспечения Pandapower, что позволило учесть реальные технические характеристики электросетевого оборудования, провести анализ нормальных режимов и оптимизацию режимных параметров. Результаты моделирования показали, что интеграция четырех гидроаккумулирующих электростанций суммарной мощностью 250 МВт позволяет значительно сгладить неравномерность суточного графика выработки тепловых станций. Коэффициент неравномерности, показывающий отношение минимальной суточной нагрузки к максимальной, возрос с 0,8 до 0,96. Анализ режимных параметров не выявил перегрузки системообразующих линий электропередачи или недопустимого отклонения напряжения в узлах. Показано, что суммарные потери мощности в Центральной энергосистеме Монголии при интеграции гидроаккумулирующих электростанций незначительно возросли и составили 5,54% (без учета они составляли 5,36%). Это подтверждает, что перераспределение значительных объемов мощности, связанное с ростом доли возобновляемых источников энергии в энергосистеме Монголии, требует тщательного анализа технического состояния оборудования и увеличения пропускной способности линий электропередачи. Таким образом, внедрение гидроаккумулирующих электростанций к 2030 г. сделает управление режимами работы центральной энергосистемы Монголии более гибким. Это позволит увеличить внутреннее производство электроэнергии, снизить активные потери в сети, уменьшить объем импорта электроэнергии из России, сократить риски перебоев в центральном регионе Монголии и эффективно решить проблему дефицита электроэнергии.

597-611 127
Аннотация

Цель исследования – для решения одной из основных задач ветроэнергетики, связанной с порывами ветра, разработать подход, основанный на онлайн измерениях и теории характеристических множеств Ритта-Ву из области алгебраической геометрии и компьютерной алгебры. Теория Ритта-Ву эффективна при изучении полиномиальных систем и их решений. Для получения эквивалентного асинхронного генератора с двойным питанием применяются основные шаги: построение характеристических множеств путем моделирования ветропарка; создание полиномиальных колец на основе регистрации и обработки данных в режиме реального времени; вывод аналитических выражений модели эквивалентного асинхронного генератора с двойным питанием; валидация разработанного подхода к моделированию асинхронного генератора с двойным питанием с помощью математического моделирования в программной среде PSCAD и анализа комбинации модельных данных и данных телеметрии. Использована общая процедура решения, которая может быть применена для получения аналитических выражений индуктивности и импеданса эквивалентной ветряной электростанции. Целесообразность и эффективность разработанного подхода проиллюстрирована на примере реального ветропарка мощностью 50 МВт с 34 асинхронными генераторами с двойным питанием. Результаты моделирования демонстрируют, что полученные параметры эквивалентного асинхронного генератора с двойным питанием могут точно следовать колебаниям скорости ветра с меньшей погрешностью. Таким образом, в данном исследовании представлен новый эффективный метод оценки точных эквивалентных параметров ветропарка во время порывов ветра. Разработанный метод подходит для получения аналитических решений эквивалентных параметров ветропарка в реальном времени. Проведена валидация точности и быстродействия авторского метода. Более того, данное исследование может быть применено к любой ветроэлектростанции, использующей асинхронные генераторы с двойным питанием.

МЕТАЛЛУРГИЯ

612-622 106
Аннотация

Цель – поиск физико-химических закономерностей процесса разделения жидких продуктов плавки при продувке расплава боковыми и донными фурмами, установленных в зоне загрузки и плавления медьсодержащей шихты агрегата «Победа». В работе принят метод физического моделирования с использованием прозрачных сред (растительное масло, окрашенная вода) и стеклянной кюветы. Динамическое подобие образца и модели обеспечивали постоянством критерия Архимеда Ar. Исходное соотношение уровней менее и более плотной жидкостей выбирали на основании критерия Вебера We. Величины критериев Архимеда на одну боковую и донную фурмы составляли 5;3 и 12;6 (варианты 1 и 2, соответственно). Полноту разделения фаз определяли визуально с помощью киносъемки, фиксирующей появление границы раздела жидкостей и перемещение фронта отстаивания, а также количественно – методом отбора проб с последующим выделением воды и масла центрифугированием. Из условия Ar = idem рассчитаны параметры продувки на «холодной» модели c установкой 6 донных и 3 боковых фурм, места расположения которых принимали за барботажную зону ванны. Показано, что закономерности разделения фаз зависят от продолжительности и интенсивности ввода дутья. Продувка по варианту 1 характеризуется формированием в конце опыта постоянного профиля расслоения фаз, что происходит на ограниченном участке зоны отстаивания, находящегося вдали от области барботажа. При бóльших значениях Архимеда (вариант 2) жидкая ванна за меньшее время приобретает однородную структуру, и границ расслаивания не наблюдается по всей длине ванны. Таким образом, разработана методология холодного моделирования, позволяющая исследовать закономерности разделения фаз при наличии отдельной зоны барботажа в жидкой ванне. Это позволяет в дальнейшем получить объективные характеристики по расположению фурм, режимам продувки, обеспечивающие снижение механических потерь меди со шлаками при заданной производительности плавки в агрегате «Победа».

623-633 94
Аннотация

Цель – провести изучение вопроса о возможности использования карбидообразующих оксидов в качестве катализаторов для процесса графитизации изделий, используемых в металлургии. Проведен анализ опубликованных данных о роли катализаторов (карбидообразующих металлов и их оксидов) для процесса графитизации углеграфитовых материалов. Показано, что данные катализаторы процесса графитизации могут в значительной степени снижать температуру графитизации. При этом сохраняются физико-химические свойства, характерные для углеграфитовых материалов, графитизированных без использования катализаторов. Выявлено, что в случае с сыпучими материалами при использовании катализаторов температура графитизации может быть снижена до 1200–1500ºС (против 2000ºС и более). Приведено описание механизма каталитической графитизации, включающего две реакции: взаимодействие между металлом (или его оксидом) с углеродом с образованием карбида; последующее образование чистого металла и карбидоподобного графита при повышении температуры. Полученная графитовая фаза является центром кристаллизации. Выявлена основная проблема использования катализаторов при производстве графитизированных изделий – удаление продуктов реакции, в том числе металлов. Показано, что подшихтовку катализатором можно производить на стадии смешения и формовки, вследствие чего часть продуктов реакции будет удаляться еще на этапе обжига заготовки. Предполагается, что механизм удаления продуктов реакции будет сопоставим с удалением золы из графитизируемой заготовки. При этом доказана эффективность содержания карбидообразующих оксидов в изделии даже в незначительном количестве (до 5 масс. %). Вследствие этого, а также при учете возможности подбора катализатора, в зависимости от условий дальнейшей эксплуатации возможно снижение негативного влияния избыточного содержания оксидов в шихте. Таким образом, использование катализаторов для процесса графитизации электродов, эксплуатируемых в металлургии, является перспективным способом снижения температуры процесса, однако требуется подбор оптимального содержания оксидов и корректировка режимов электротермических процессов с целью адаптации технологии для крупногабаритных изделий.

634-646 95
Аннотация

Цель – разработка и апробация методики расчета подключения электролизера на электрический обжиг без отключения тока серии корпусов электролиза с использованием алюминиевых плавких вставок. Для расчетов сложной электрической цепи был использован метод преобразования электрической цепи, непосредственного применения законов Кирхгофа. Выявление и расчеты полученных закономерностей проводились с помощью графических и аналитических методов. Математическое моделирование проводилось с помощью апробированных компьютерных программ. Разработана методика расчета подключения электролизера на электрический обжиг без отключения тока серии корпусов электролиза. Выполнены расчеты (математическое моделирование) для двух вариантов пуска электролизера: без снятия токовой нагрузки на серии корпусов электролиза и с частичным занижением токовой нагрузки на серии до 250 кА. В корпусах электролиза были выполнены опытные испытания пуска двух высокоамперных электролизеров без отключения тока серии корпусов электролиза, т.е. при рабочем токе 330 кА, и пуск одного электролизера с занижением токовой нагрузки до 250 кА. Полученные в ходе проведенных исследований результаты свидетельствуют о том, что разработанный способ позволяет выполнять постановку высокоамперного электролизера на электрический обжиг с использованием плавких вставок без снятия токовой нагрузки на серии корпусов электролиза, либо с частичным ее занижением. Успешные опытные испытания трех высокоамперных электролизеров, работающих на силе тока 330 кА, дают возможность произвести тиражирование (распространение) данного способа обжига на другие высокоамперные электролизеры, работающие на силе тока 400, 550 кА.

647-656 152
Аннотация

Цель – изучение особенностей получения высоколегированного сплава системы Al-Fe-Si-Mn из лома и металлизированных отходов и определение факторов для оптимального технологического режима плавки и повышения выхода годной продукции при комплексной обработке расплава. В работе использованы различные методы анализов: ренгенофлуоресцентный, спектральный, ренгеноструктурный, дифференциальный термический. Проведен хроматографический и масс-спектрометрический анализ газов, выделяющихся при переплаве алюминиевых отходов, для определения безвозвратных потерь. Данные анализа свидетельствуют о том, что летучие соединения составляют 13–15% от общей массы потерь алюминия во время нагрева и плавления шихты. В результате проведенных тестовых плавок, выполненных с различными алюминиевыми отходами, установлено, что полученные отливки соответствуют некоторым маркам высоколегированных алюминиевых сплавов (например, 3ххх и 8ххх) и в основном относятся к системе Al-Fe-Si-Mn. Определены потери металла во время загрузки шихты в расплав с различной высотой слоя в печи, установлено по наилучшим результатам его рациональное значение, которое составляет 30–40% от массы загружаемой шихты. При внедрении комплексной технологии рафинирования и поэтапной обработки расплава получены образцы с выходом годного от 86 до 88%. Показано, что, согласно проведенному анализу химического состава, отливки содержат минимальное количество неметаллических включений (SiO2, CaO, Al2O3, TiO2) при допустимом содержании водорода (0,08– 1,0 см³/100 г). Изучение структурных особенностей показало, что все образцы характеризуются сложной разветвленной структурой с наличием интерметаллических фаз типа AlFe(Si)Mn, которые имеют характерный вид, известный как «китайский шрифт», и достигают размеров от 70 до 120 мкм. Структура отливок в целом характеризуется однородностью и равномерным распределением агломератов из наноразмерных интерметаллидов в алюминиевой матрице, что дает возможность дальнейшего получения литых заготовок и прокатных изделий широкого спектра назначений.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4004 (Print)
ISSN 2782-6341 (Online)