Запобігання професійних ризиків та зменшення шкідливого впливу на професійне здоров'я працівників компонентів металургійних відходів

Мета роботи: виявлення та аналіз ризиків від шкідливих чинників, пов’язаних із утворенням та зберіганням техногенних відходів, а також шляхів їх усунення. Підхід дослідження: в якості основного підходу дослідження застосовували ризик орієнтований підхід. Результати дослідження: виявлено та проаналізовано ризики для працівників металургійних підприємств та мешканців прилеглих територій від шкідливих чинників, пов’язаних із утворенням та зберіганням техногенних відходів металургійного виробництва. Визначено, яким чином можливо уникнути шкідливих чинників або знизити їх дію. Практична цінність дослідження: запропоновано заходи по зберіганню та переробці техногенних металургійних відходів, спрямовані на мінімалізацію ризику їх шкідливого впливу. Цінність дослідження: побудовано комплексну графічну схему причинно-наслідкового зв’язку між способами поводження із техногенними металургійними відходами різних видів та ризиками впливу шкідливих чинників із зазначенням найбільш раціональних шляхів поводження. Майбутні дослідження: розвиток майбутніх досліджень можливий в напрямку розширення використовуваних методів оцінки ризику. Тип статті: описовий та аналітичний

Запобігання професійних ризиків шкідливого впливу діоксиду сірки на здоров’я працівників та розвиток екологічної безпеки при очищенні промислових газів

Мета роботи: попередження професійних ризиків та зниження шкідливого впливу на здоров'я працівників промислових димових газів разом із підвищенням екологічної безпеки завдяки математичному моделюванню щодо оптимізації технологічних показників сіркоочищення на металургійних підприємствах. Метод дослідження: в якості основного методу дослідження використовували регресійний аналіз. Результати дослідження: на основі промислових даних побудовано багатофакторну математичну модель залежності ступеня сіркоочищення від технологічних параметрів процесу фільтрації димових газів на металургійному підприємстві. Це дає можливість оптимізувати технологічні показники із подальшим регулюванням процесу сіркоочищення щодо підвищення його ефективності. Досягнення зниження забруднення димових газів діоксидом сірки сприяє запобіганню професійних ризиків та зменшенню шкідливого впливу на здоров'я працівників, а також підвищенню рівня екологічної безпеки. Практична цінність дослідження: на основі промислових даних визначено залежність, що дозволяє регулювати значення ступеня сіркоочищення димових газів при зміні технологічних параметрів фільтрації із встановленням найбільш раціональних показників. Отримані результати можуть бути враховані у налагодженні виробничого процесу як металургійної галузі, так і інших промислових підприємств, наприклад, теплоелектростанцій. Цінність дослідження: побудовано математичну модель залежності ступеня сіркоочищення від технологічних параметрів процесу фільтрації димових газів в промислових умовах. Отримані результати представлено у вигляді рівняння багатофакторної регресії. Для більшої показовості на основі отриманої залежності побудовано та графічно наведено тривимірні графіки відповідно деяким із розглянутих технологічних параметрів. Майбутні дослідження: розвиток майбутніх досліджень можливий в напрямку оптимізації побудованої математичної моделі. Тип статті: розрахунково-практичний та аналітичний

Дослідження фізико-хімічних перетворень при ресурсозберігаючій відновлювальній плавці хром-нікельвмісних металургійних відходів

We have investigated the physicochemical characteristics of chromium-nickel-containing waste from the production of corrosion-resistant steels and a doped alloy obtained by reduction smelting. This is necessary to determine the parameters that reduce the losses of Ni and Cr during the processing of doped oxide raw materials and using the resulting dopant. It was determined that the alloy with the O/C ratio in the charge in the range of 1.09–1.78 had the γ-Fe and Fe3C phases with alloying elements as substitutional atoms. At O/C=1.78, the phase composition predominantly consisted of γ-Fe with a weak manifestation of Fe3C. A phased O/C change in charge of 1.33 and 1.09 resulted in an increase in the emergence of Fe3C on diffractograms. The microstructure of the chrome-nickel-containing corrosion-resistant steels scale mixture is disordered with the presence of particles of different sizes and shapes. The content of the alloying elements Ni and Cr was 7.65 % wt. and 14.26 % wt., respectively, at the oxygen content at the level of 29.70 % wt. The microstructure of the doped alloy with a different O/C ratio in the charge had a clear manifestation of several phases, characterized by differences in the content of the main alloying elements. The Ni content in the studied areas of different phases varied within 1.41–20.90 % wt., Cr ‒ 1.27–32.90 % wt. According to research, the most acceptable O/C ratio in the charge is 1.78. In this case, reduction was achieved with predominance in the phase composition of γ-Fe with a relatively weak manifestation of residual carbon as the carbide component. In other words, we have determined the indicators for the processing of chromium-nickel-containing industrial wastes and the production of a doped smelting product with a relatively low carbon content. This expands the possibilities of resource saving using the obtained alloy with the replacement of a certain proportion of standard alloying materials in the smelting of carbon-limited steel grades.Исследованы физико-химические особенности хром-никельсодержащих отходов производства коррозионностойких сталей и легирующего сплава, полученного с помощью восстановительной плавки. Это необходимо для определения параметров, снижающих потери Ni и Cr при переработке оксидного легированного сырья и использовании полученной легирующей добавки. Определено, что в сплаве при соотношении O/C в шихте в пределах 1,09–1,78 присутствовали фазы γ-Fe и Fe3C с легирующими элементами в качестве атомов замещения. При O/C=1,78 фазовый состав преимущественно состоял из γ-Fe при слабом проявлении Fe3C. Поэтапная смена O/C в шихте на 1,33 и 1,09 приводила к повышению проявления Fe3C на дифрактограммах. Микроструктура смеси окалины хром-никельсодержащих коррозионностойких сталей разупорядоченая с присутствием частиц разного размера и формы. Содержание легирующих элементов Ni и Cr составляло 7,65 % мас. и 14,26 % мас. соответственно при содержании кислорода на уровне 29,70 % мас. Микроструктура легирующего сплава с различным соотношением O/C в шихте имела четкое проявление нескольких фаз, характеризующихся различием в содержании основных легирующих элементов. Содержание Ni в исследованных участках различных фаз менялось в пределах 1,41–20,90 % мас., Cr – 1,27–32,90 % мас. Согласно исследованиям наиболее приемлемым соотношением O/C в шихте является 1,78. В этом случае обеспечивалось восстановление с преобладанием в фазовом составе γ-Fe с относительно слабым проявлением остаточного углерода в качестве карбидной составляющей. То есть определены показатели переработки хром-никельсодержащих техногенных отходов и получения легированного продукта восстановительной плавки с относительно низким содержанием углерода. Это расширяет возможности ресурсосбережения с использованием полученного сплава с заменой некоторой доли стандартных легирующих материалов при выплавке ограниченных по углероду марок сталейДосліджено фізико-хімічні особливості хром-нікельвмісних відходів виробництва корозійностійких сталей та легуючого сплаву, отриманого за допомогою відновлювальної плавки. Це необхідно для визначення параметрів, що знижують втрати Ni та Cr при переробці оксидної легованої сировини та використанні отриманої легуючої добавки. Визначено, що в сплаві при співвідношенні O/C в шихті в межах 1,09–1,78 присутні фази γ-Fe та Fe3C з легуючими елементами в якості атомів заміщення. При O/C=1,78 фазовий склад переважно складався з γ-Fe при слабкому прояві Fe3C. Поетапна зміна O/C в шихті на 1,33 та 1,09 призводила до підвищення прояву Fe3C на дифрактограмах. Мікроструктура суміші окалини хром-нікельвмісних корозійностійких сталей розупорядкована з присутністю часток різного розміру та форми. Вміст легуючих елементів Ni та Cr складав 7,65 % мас. та 14,26 % мас. відповідно при вмісті кисню на рівні 29,70 % мас. Мікроструктура легуючого сплаву з різним співвідношенням O/C в шихті мала чіткий прояв декількох фаз, що характеризувалися різницею у вмісті основних легуючих елементів. Вміст Ni у досліджених ділянках різних фаз змінювався в межах 1,41–20,90 % мас., Cr – 1,27–32,90 % мас. Згідно досліджень найбільш прийнятним співвідношенням O/C в шихті є 1,78. В цьому випадку забезпечувалося відновлення з переважанням у фазовому складі γ-Fe з відносно слабким проявом залишкового вуглецю, як карбідної складової. Тобто визначено показники переробки хром-нікельвмісних техногенних відходів та отримання легованого продукту відновної плавки з відносно низьким вмістом вуглецю. Це розширює можливості ресурсозбереження з використанням отриманого сплаву з заміною деякої частики стандартних легуючих матеріалів при виплавці обмежених по вуглецю марок стале

Дослідження фізико-хімічних перетворень при ресурсозберігаючій відновлювальній плавці хром-нікельвмісних металургійних відходів

We have investigated the physicochemical characteristics of chromium-nickel-containing waste from the production of corrosion-resistant steels and a doped alloy obtained by reduction smelting. This is necessary to determine the parameters that reduce the losses of Ni and Cr during the processing of doped oxide raw materials and using the resulting dopant. It was determined that the alloy with the O/C ratio in the charge in the range of 1.09–1.78 had the γ-Fe and Fe3C phases with alloying elements as substitutional atoms. At O/C=1.78, the phase composition predominantly consisted of γ-Fe with a weak manifestation of Fe3C. A phased O/C change in charge of 1.33 and 1.09 resulted in an increase in the emergence of Fe3C on diffractograms. The microstructure of the chrome-nickel-containing corrosion-resistant steels scale mixture is disordered with the presence of particles of different sizes and shapes. The content of the alloying elements Ni and Cr was 7.65 % wt. and 14.26 % wt., respectively, at the oxygen content at the level of 29.70 % wt. The microstructure of the doped alloy with a different O/C ratio in the charge had a clear manifestation of several phases, characterized by differences in the content of the main alloying elements. The Ni content in the studied areas of different phases varied within 1.41–20.90 % wt., Cr ‒ 1.27–32.90 % wt. According to research, the most acceptable O/C ratio in the charge is 1.78. In this case, reduction was achieved with predominance in the phase composition of γ-Fe with a relatively weak manifestation of residual carbon as the carbide component. In other words, we have determined the indicators for the processing of chromium-nickel-containing industrial wastes and the production of a doped smelting product with a relatively low carbon content. This expands the possibilities of resource saving using the obtained alloy with the replacement of a certain proportion of standard alloying materials in the smelting of carbon-limited steel grades.Исследованы физико-химические особенности хром-никельсодержащих отходов производства коррозионностойких сталей и легирующего сплава, полученного с помощью восстановительной плавки. Это необходимо для определения параметров, снижающих потери Ni и Cr при переработке оксидного легированного сырья и использовании полученной легирующей добавки. Определено, что в сплаве при соотношении O/C в шихте в пределах 1,09–1,78 присутствовали фазы γ-Fe и Fe3C с легирующими элементами в качестве атомов замещения. При O/C=1,78 фазовый состав преимущественно состоял из γ-Fe при слабом проявлении Fe3C. Поэтапная смена O/C в шихте на 1,33 и 1,09 приводила к повышению проявления Fe3C на дифрактограммах. Микроструктура смеси окалины хром-никельсодержащих коррозионностойких сталей разупорядоченая с присутствием частиц разного размера и формы. Содержание легирующих элементов Ni и Cr составляло 7,65 % мас. и 14,26 % мас. соответственно при содержании кислорода на уровне 29,70 % мас. Микроструктура легирующего сплава с различным соотношением O/C в шихте имела четкое проявление нескольких фаз, характеризующихся различием в содержании основных легирующих элементов. Содержание Ni в исследованных участках различных фаз менялось в пределах 1,41–20,90 % мас., Cr – 1,27–32,90 % мас. Согласно исследованиям наиболее приемлемым соотношением O/C в шихте является 1,78. В этом случае обеспечивалось восстановление с преобладанием в фазовом составе γ-Fe с относительно слабым проявлением остаточного углерода в качестве карбидной составляющей. То есть определены показатели переработки хром-никельсодержащих техногенных отходов и получения легированного продукта восстановительной плавки с относительно низким содержанием углерода. Это расширяет возможности ресурсосбережения с использованием полученного сплава с заменой некоторой доли стандартных легирующих материалов при выплавке ограниченных по углероду марок сталейДосліджено фізико-хімічні особливості хром-нікельвмісних відходів виробництва корозійностійких сталей та легуючого сплаву, отриманого за допомогою відновлювальної плавки. Це необхідно для визначення параметрів, що знижують втрати Ni та Cr при переробці оксидної легованої сировини та використанні отриманої легуючої добавки. Визначено, що в сплаві при співвідношенні O/C в шихті в межах 1,09–1,78 присутні фази γ-Fe та Fe3C з легуючими елементами в якості атомів заміщення. При O/C=1,78 фазовий склад переважно складався з γ-Fe при слабкому прояві Fe3C. Поетапна зміна O/C в шихті на 1,33 та 1,09 призводила до підвищення прояву Fe3C на дифрактограмах. Мікроструктура суміші окалини хром-нікельвмісних корозійностійких сталей розупорядкована з присутністю часток різного розміру та форми. Вміст легуючих елементів Ni та Cr складав 7,65 % мас. та 14,26 % мас. відповідно при вмісті кисню на рівні 29,70 % мас. Мікроструктура легуючого сплаву з різним співвідношенням O/C в шихті мала чіткий прояв декількох фаз, що характеризувалися різницею у вмісті основних легуючих елементів. Вміст Ni у досліджених ділянках різних фаз змінювався в межах 1,41–20,90 % мас., Cr – 1,27–32,90 % мас. Згідно досліджень найбільш прийнятним співвідношенням O/C в шихті є 1,78. В цьому випадку забезпечувалося відновлення з переважанням у фазовому складі γ-Fe з відносно слабким проявом залишкового вуглецю, як карбідної складової. Тобто визначено показники переробки хром-нікельвмісних техногенних відходів та отримання легованого продукту відновної плавки з відносно низьким вмістом вуглецю. Це розширює можливості ресурсозбереження з використанням отриманого сплаву з заміною деякої частики стандартних легуючих матеріалів при виплавці обмежених по вуглецю марок стале

Дослідження фізико-хімічних властивостей легованих металургійних відходів як вторинної ресурсозберігаючої сировини

The properties of the phase composition and microstructure of slags from the alumothermic production of ligatures of refractory elements of various grades, as well as scale of the rapid cutting steel R6M5, were examined for the nature of the presence of alloying elements. This is required to ensure a decrease in the losses of Mo, W, as well as other alloying elements, through sublimation with an increase in the temperature when processing technogenic waste. Phase composition was determined by the method of an X-ray phase analysis. Microstructure was investigated at a scanning electron microscope in a combination with an X-ray microanalysis using the non-reference calculation method for fundamental parameters. It was determined that slags from the alumothermic production of ligatures АHМ-50 and АМVТ consist of CaAl4O7 and compounds AlV2O4 and CrO2. That could indicate a certain level of doping the alloy with the refractory elements. The phases of Al75Mo20W5 and Mo(Si, Al)3, which could be represented by metallic inclusions, were identified in the slag from the MFTA ligature smelting. The phases of scale of steel slag R6M5 are mostly represented by Fe3O4, Fe2O3 and FeO. In addition, FeWO4, MoO2, WC, Mo2C were found, which is explained by the elevated degree of W and Mo doping. It is not ruled out that a certain part of atoms in the alloying elements, including Cr and V, could exist in the form of replacement atoms in Fe oxides. The microstructure of the examined slags and scale was characterized by the disordered particles of different size and shape. The presence of particles with a relatively high content of alloying elements was detected in scale. Compounds with an elevated susceptibility to sublimation are absent in the studied materials. That leads to a relatively high degree of using the alloying elements and lowers certain restrictions for adding the examined slags to slag-forming mixtures and for temperature limits of melting modes. The use of slags from the alumothermic production, as well as scale of rapid cutting steels, in the charge for the smelting of a doping alloy ensured the extraction of refractory elements and an additional doping of the resulting productИсследованыособенностифазовогосоставаимикроструктурышлаковалюмотермическогопроизводствалигатуртугоплавкихэлементовразличных марок и окалины быстрорежущей стали Р6М5 относительно природы присутствия легирующих элементов. Это необходимо для обеспечения уменьшения потерь Mo, W и других легирующих элементов сублимацией с повышением температуры при переработке техногенных отходов. Фазовый состав определяли методом рентгенофазового анализа. Микроструктуру исследовали на растровом электронном микроскопе в комплексе с рентгеновским микроанализом с использованием безеталонного метода расчета фундаментальных параметров. Определено, что шлаки алюмотермического производства лигатур АХМ-50 и АМВТ состоят из CaAl4O7 и соединений AlV2O4 и CrO2. Это может указывать на определенный уровень легированности шлака тугоплавкими элементами. В шлаке от выплавки лигатуры МФТА выявлены фазы Al75Mo20W5 и Mo(Si, Al)3, которые могут быть представлены металлическими вкраплениями. Фазы окалины стали Р6М5 в основном представлены Fe3O4, Fe2O3 и FeO. Также выявлено FeWO4, MoO2, WC, Mo2C, что объясняется повышенной степенью легированности W и Mo. Не исключено, что некоторая часть атомов легирующих элементов, в том числе Cr и V, может находиться в качестве атомов замещения в оксидах Fe. Микроструктура исследованных шлаков и окалины характеризовалась разупорядоченностью частиц различного размера и формы. Обнаружено присутствие в окалине частиц с относительно высоким содержанием легирующих элементов. В исследованных материалах отсутствуют соединения с повышенной склонностью к сублимации. Это приводит к относительно высокой степени использования легирующих элементов и уменьшает определенные ограничения добавления исследованных шлаков в шлакообразующие смеси и температурные ограничения режимов плавления. Использование шлаков алюмотермического производства и окалины быстрорежущих сталей в шихте для выплавки легирующего сплава обеспечило извлечение тугоплавких элементов и дополнительную легированность конечного продуктаДосліджено особливості фазового складу та мікроструктури шлаків алюмотермічного виробництва лігатур тугоплавких елементів різних марок та окалини швидкоріжучої сталі Р6М5 щодо природи присутності легуючих елементів. Це необхідно для забезпечення зменшення втрат Mo, W та інших легуючих елементів сублімацією з підвищенням температури при переробці техногенних відходів. Фазовий склад визначали методом рентгенофазового аналізу. Мікроструктуру досліджували на растровому електронному мікроскопі в комплексі з рентгенівським мікроаналізом з використанням безеталоного методу розрахунку фундаментальних параметрів. Визначено, що шлаки алюмотермічного виробництва лігатур АХМ-50 та АМВТ складаються з CaAl4O7 та з’єднань AlV2O4 і CrO2. Це може обумовлювати певний рівень легованості шлаку тугоплавкими елементами. У шлаку від виплавки лігатури МФТА виявлено фази Al75Mo20W5 та Mo(Si, Al)3, що можуть бути представлені металевими вкрапленнями. Фази окалини сталі Р6М5 в основному представлені Fe3O4, Fe2O3 та FeO. Також виявлено FeWO4, MoO2, WC, Mo2C, що обумовлюється підвищеним ступенем легованості W та Mo. Не виключено, що деяка частка атомів легуючих елементів, в тому числі Crта V, може знаходитися в якості атомів заміщення в оксидах Fe. Мікроструктура досліджених шлаків та окалини характеризувалася розупорядкованістю часток різного розміру та форми. Виявлено присутність в окалині часток з відносно високим вмістом легуючих елементів. В досліджених матеріалах відсутні з’єднання з підвищеною схильністю до сублімації. Це зумовлює відносно високий ступінь використання легуючих елементів і зменшує певні обмеження додавання досліджених шлаків у шлакоутворюючі суміші та температурні обмеження режимів плавлення. Використання шлаків алюмотермічгого виробництва та окалини швидкоріжучих сталей в шихті для виплавки легуючого сплаву забезпечило вилучення тугоплавких елементів та додаткову легованість кінцевого продукт

Виявлення особливостей структурно-фазових перетворень при переробці відходів металургії легованих тугоплавкими елементами

Phase composition and microstructure of the doping alloy obtained by regenerative smelting of technogenic wastes were studied. This is necessary to determine technological characteristics that increase the degree of extraction of doping elements during the processing of technogenic raw materials and subsequent use of the alloying material. It was determined that at a Si:C atomic ratio in the charge at a level of 0.05–0.19 (O:C atomic ratio is 1.25), a solid solution of carbon and doping elements in γ-Fe, Fe3Si, and Fe5Si3 was found in the alloy. At Si:C atomic ratio at a level of 0.05 in the alloy, a solid solution of carbon and alloying elements in γ-Fe was dominating with a weak manifestation of Fe3Si. When the value of Si:C atomic ratio was increased to 0.09, Fe5Si3 was found together with Fe3Si. A gradual increase in Si:C atomic ratio to 0.09, 0.12, and 0.19 led to a higher manifestation of Fe3Si and Fe5Si3. The microstructure of the alloy in the entire studied range of Si:C ratio values in the charge was characterized by the presence of several phases with different contents of doping elements. The content of elements in the studied areas (at. %) was 1.65–52.10 for Ni, 2.80–53.92 for Cr, 0.19–13.48 for Mo, 0.40–12.21 for W, 13.85–33.85 for Nb, 2.40–6.63 for Ti. An increase in Si:C atomic ratio in the charge from 0.05 to 0.19 caused an increase in silicon concentration in the studied areas of the microstructure (from 0.28 at. %) to 6.31 at. %. According to an analysis of the sample areas, carbon content was characterized by figures from 2.07 at. % to 14.23 at. %). Some of the investigated particles with a high content of W, Mo, Nb corresponded to complex carbide compounds with a high probability. Based on the study results, it can be pointed out that the most favorable Si C atomic ratio in the charge is 0.12 (with an O:C atomic ratio of 1.25). The resulting product had a relatively low content of silicon and carbon but was sufficient enough to provide the required reducing and deoxidizing strength of the alloyИсследованы фазовый состав и микроструктура легирующего сплава, полученного с помощью восстановительной плавки техногенных отходов. Это необходимо для определения технологических характеристик, обеспечивающих повышение степени извлечения легирующих элементов при переработке техногенного сырья и при дальнейшем использовании легирующего материала. Определено, что при атомном соотношении Si:C в шихте 0,05–0,19 (атомное соотношение O:C=1,25) в сплаве присутствуют твердый раствор углерода и легирующих элементов в γ-Fe, Fe3Si и Fe5Si3. При атомном соотношении Si:C на уровне 0,05 в сплаве преобладал твердый раствор углерода и легирующих элементов в γ-Fe при слабом проявлении Fe3Si. При повышении значения атомного соотношения Si:C до 0,09 вместе с Fe3Si был выявлен Fe5Si3. Поэтапное повышение атомного соотношения Si:C до 0,09, 0,12 и 0,19 обусловило усиление проявления Fe3Si и Fe5Si3. Микроструктура сплава на всем исследованном диапазоне значений соотношения Si:C в шихте характеризовалась наличием нескольких фаз различного содержания легирующих элементов. Содержание элементов в исследованных участках (% ат.): Ni – 1,65–52,10, Cr – 2,80–53,92 , Mo – 0,19–13,48 , W – 0,40–12,21, Nb – 13,85–33,85, Ti – 2,40–6,63. Увеличение атомного соотношения Si:C в шихте с 0,05 до 0,19 обусловило повышение концентрации кремния в исследованных участках микроструктуры (% ат.) с 0,28 до 6,31. Содержание углерода, соответственно анализу участков образцов, характеризовалось показателями (% ат.) от 2,07 до 14,23. Некоторые из исследованных частиц с повышенным содержанием W, Mo, Nb с высокой вероятностью соответствовали комплексным карбидным соединениям. Исходя из проведенных исследований, можно отметить, что наиболее выгодным атомным соотношением Si:C в шихте является 0,12 (при атомном соотношении O:C=1,25). При этом полученный продукт имел относительно низкое содержание кремния и углерода, но достаточное для обеспечения необходимой восстановительной и раскислительной способности сплаваДосліджено фазовий склад та мікроструктуру легуючого сплаву, що одержаний за допомогою відновлювальної плавки техногенних відходів. Це необхідно для визначення технологічних характеристик, що забезпечують підвищення ступеня вилучення легуючих елементів під час переробки техногенної сировини та при подальшому використанні легуючого матеріалу. Визначено, що при атомному співвідношенні Si:C в шихті 0,05–0,19 (атомне співвідношення O:C=1,25) в сплаві присутні твердий розчин вуглецю та легуючих елементів в γ-Fe, Fe3Si та Fe5Si3. При атомному співвідношенні Si:C на рівні 0,05 в сплаві переважав твердий розчин вуглецю та легуючих елементів в γ-Fe при слабкому прояві Fe3Si. При підвищенні значення атомного співвідношення Si:C до 0,09 разом із Fe3Si було виявлено Fe5Si3. Поетапне підвищення атомного співвідношення Si:C до 0,09, 0,12 та 0,19 обумовило посилення прояву Fe3Si та Fe5Si3. Мікроструктура сплаву на всьому дослідженому діапазоні значень співвідношення Si:C в шихті характеризувалася наявністю декількох фаз різного вмісту легуючих елементів. Вміст елементів у досліджених ділянках (% ат.): Ni – 1,65–52,10 , Cr – 2,80–53,92 , Mo – 0,19–13,48 , W – 0,40–12,21, Nb – 13,85–33,85, Ti – 2,40–6,63. Збільшення атомного співвідношення Si:C в шихті з 0,05 до 0,19 обумовило зростання концентрації кремнію в досліджених ділянках мікроструктури (% ат.) з 0,28 до 6,31 . Вміст вуглецю, згідно аналізу ділянок зразків, характеризувався показниками (% ат.) від 2,07 до 14,23. Деякі з досліджених часток з підвищеним вмістом W, Mo, Nb з високою імовірністю відповідали комплексним карбідним з’єднанням. Виходячи із проведених досліджень можна зазначити, що найбільш вигідним атомним співвідношенням Si:C в шихті є 0,12 (при атомному співвідношенні O:C=1,25). При цьому отриманий продукт мав відносно низький вміст кремнію та вуглецю, але достатній для забезпечення необхідної відновної та розкиснюючої здатності сплав

Дослідження структурно-фазових перетворень, що відбуваються при ресурсозберігаючій технології переробки металургійних відходів

The paper reports a study into the physical-chemical properties of a doped alloy obtained from reduction smelting. That was necessary to identify the parameters that reduce the loss of Ni and Cr when processing oxide alloyed raw materials and utilizing the doping additive received. It was determined that the alloy at Si:C in the charge 0.14–0.50 (O:C=1.78) contains the following phases: a solid solution of C and the alloying elements in γ-Fe and Fe3Si. At Si:C=0.14, it is dominated by a solid solution of C and the alloying elements in γ-Fe with a weakly manifested Fe3Si. A stepwise change of Si:C in the charge to 0.26, 0.38, and 0.50 led to the increased manifestation of Fe3Si. The alloy's microstructure at different Si:C in the charge clearly manifested several phases, with a different content of the basic alloying elements. The content of Ni is 2.97–14.10 % by weight, that of Cr is 0.91‒17.91 % by weight. An increase in Si:C in the charge from 0.14 to 0.50 led to an increase in the content of Si from 0.04 % by weight to 0.55 % by weight. Values for carbon in the examined local areas at the surface of the alloy exposed to X-ray microanalysis ranged from 0.51 to 1.48 % by weight. Local areas of the microstructure with increased Mo (to 9.10 % by weight), Si, and C indicate a possibility of the presence of Mo in the form of silicides or carbosilicides. It follows from the results obtained in the course of our study that the most acceptable Si:C in the charge is 0.26 (at O:C=1.78). In this case, reduction is ensured with a predominance in the phase composition of the solid solution of C and alloying elements in γ-Fe and the manifestation of residual Si in the form of silicides. In other words, we have determined indicators for obtaining an alloy with a relatively low content of Si and C, which is sufficient to provide the required reducing and oxidizing capability of the alloy. This expands the possibilities for resource saving when using the resulting alloy with the replacement of certain part of standard alloying materials when smelting steel brands limited for carbon and silicon.Исследованы физико-химические свойства легирующего сплава, полученного восстановительной плавкой. Это необходимо для определения параметров, снижающих потери Ni и Cr при переработке оксидного легированной сырья и использовании полученной легирующей добавки. Определено, что в сплаве при Si:C в шихте 0,14–0,50 (O:C=1,78) присутствуют фазы: твердый раствор C и легирующих элементов в γ-Fe и Fe3Si. При Si:C=0,14 преобладает твердый раствор C и легирующих элементов в γ-Fe при слабом проявлении Fe3Si. Поэтапная смена Si:C в шихте на 0,26, 0,38 и 0,50 дала повышение проявления Fe3Si. Микроструктура сплава при различном Si:C в шихте имела четкое проявление нескольких фаз с различным содержанием основных легирующих элементов. Содержание Ni – 2,97–14,10 % мас., Cr – 0,91–17,91 % мас. С повышением Si:C в шихте с 0,14 до 0,50 наблюдалось повышение содержания Si с 0,04 % мас. до 0,55 % мас. Углерод в исследованных локальных участках поверхности сплава, которые подвергались рентгеновскому микроанализу, имел значение от 0,51 до 1,48 % мас. Локальные участки микроструктуры с повышенным Mo (до 9,10 % мас.), Si и C указывают на возможность присутствия Mo в виде силицидов или карбосилицидов. Из полученных результатов исследования вытекает, что наиболее приемлемым Si:C в шихте является 0,26 (при Si:C=1,78). В этом случае обеспечивается восстановление с преобладанием в фазовом составе твердого раствора C и легирующих элементов в γ-Fe и проявлением остаточного Si в виде силицидов. То есть определены показатели получения сплава с относительно низким содержанием Si и C, но достаточным для обеспечения необходимой восстановительной и раскислительной способности сплава. Это расширяет возможности ресурсосбережения с использованием полученного сплава с заменой некоторой доли стандартных легирующих материалов при выплавке ограниченных по углероду и кремнию марок сталейДосліджено фізико-хімічні властивості легуючого сплаву, отриманого відновлювальною плавкою. Це необхідно для визначення параметрів, що знижують втрати Ni та Cr при переробці оксидної легованої сировини та використанні отриманої легуючої добавки. Визначено, що в сплаві при Si:C в шихті 0,14–0,50 (O:C=1,78) присутні фази: твердий розчин C та легуючих елементів в γ-Fe та Fe3Si. При Si:C=0,14 переважає твердий розчин C та легуючих елементів в γ-Fe при слабкому прояві Fe3Si. Поетапна зміна Si:C в шихті на 0,26, 0,38 та 0,50 дала підвищення прояву Fe3Si. Мікроструктура сплаву при різному Si:C в шихті мала чіткий прояв декількох фаз, з різним вмістом основних легуючих елементів. Вміст Ni – 2,97–14,10 % мас., Cr – 0,91–17,91 % мас. З підвищенням Si:C в шихті з 0,14 до 0,50 спостерігалося підвищення вмісту Si з 0,04 % мас. до 0,55 % мас. Вуглець в досліджених локальних ділянках поверхні сплаву, що підлягали рентгенівському мікроаналізу, мав значення від 0,51 до 1,48 % мас. Локальні ділянки мікроструктури з підвищеним Mo (до 9,10 % мас.), Si та C вказують на можливість присутності Mo у вигляді силіцидів або карбосиліцидів. З отриманих результатів дослідження витікає, що найбільш прийнятним Si:C в шихті є 0,26 (при O:C=1,78). В цьому випадку забезпечується відновлення з переважанням у фазовому складі твердого розчину C та легуючих елементів в γ-Fe та проявом залишкового Si у вигляді силіцидів. Тобто визначено показники отримання сплаву з відносно низьким вмістом Si та C, але достатнім для забезпечення необхідної відновної та розкиснюючої здатності сплаву. Це розширює можливості ресурсозбереження з використанням отриманого сплаву з заміною деякої частики стандартних легуючих матеріалів при виплавці обмежених по вуглецю та кремнію марок стале

Дослідження фізико-хімічних властивостей легованих металургійних відходів як вторинної ресурсозберігаючої сировини

The properties of the phase composition and microstructure of slags from the alumothermic production of ligatures of refractory elements of various grades, as well as scale of the rapid cutting steel R6M5, were examined for the nature of the presence of alloying elements. This is required to ensure a decrease in the losses of Mo, W, as well as other alloying elements, through sublimation with an increase in the temperature when processing technogenic waste. Phase composition was determined by the method of an X-ray phase analysis. Microstructure was investigated at a scanning electron microscope in a combination with an X-ray microanalysis using the non-reference calculation method for fundamental parameters. It was determined that slags from the alumothermic production of ligatures АHМ-50 and АМVТ consist of CaAl4O7 and compounds AlV2O4 and CrO2. That could indicate a certain level of doping the alloy with the refractory elements. The phases of Al75Mo20W5 and Mo(Si, Al)3, which could be represented by metallic inclusions, were identified in the slag from the MFTA ligature smelting. The phases of scale of steel slag R6M5 are mostly represented by Fe3O4, Fe2O3 and FeO. In addition, FeWO4, MoO2, WC, Mo2C were found, which is explained by the elevated degree of W and Mo doping. It is not ruled out that a certain part of atoms in the alloying elements, including Cr and V, could exist in the form of replacement atoms in Fe oxides. The microstructure of the examined slags and scale was characterized by the disordered particles of different size and shape. The presence of particles with a relatively high content of alloying elements was detected in scale. Compounds with an elevated susceptibility to sublimation are absent in the studied materials. That leads to a relatively high degree of using the alloying elements and lowers certain restrictions for adding the examined slags to slag-forming mixtures and for temperature limits of melting modes. The use of slags from the alumothermic production, as well as scale of rapid cutting steels, in the charge for the smelting of a doping alloy ensured the extraction of refractory elements and an additional doping of the resulting productИсследованыособенностифазовогосоставаимикроструктурышлаковалюмотермическогопроизводствалигатуртугоплавкихэлементовразличных марок и окалины быстрорежущей стали Р6М5 относительно природы присутствия легирующих элементов. Это необходимо для обеспечения уменьшения потерь Mo, W и других легирующих элементов сублимацией с повышением температуры при переработке техногенных отходов. Фазовый состав определяли методом рентгенофазового анализа. Микроструктуру исследовали на растровом электронном микроскопе в комплексе с рентгеновским микроанализом с использованием безеталонного метода расчета фундаментальных параметров. Определено, что шлаки алюмотермического производства лигатур АХМ-50 и АМВТ состоят из CaAl4O7 и соединений AlV2O4 и CrO2. Это может указывать на определенный уровень легированности шлака тугоплавкими элементами. В шлаке от выплавки лигатуры МФТА выявлены фазы Al75Mo20W5 и Mo(Si, Al)3, которые могут быть представлены металлическими вкраплениями. Фазы окалины стали Р6М5 в основном представлены Fe3O4, Fe2O3 и FeO. Также выявлено FeWO4, MoO2, WC, Mo2C, что объясняется повышенной степенью легированности W и Mo. Не исключено, что некоторая часть атомов легирующих элементов, в том числе Cr и V, может находиться в качестве атомов замещения в оксидах Fe. Микроструктура исследованных шлаков и окалины характеризовалась разупорядоченностью частиц различного размера и формы. Обнаружено присутствие в окалине частиц с относительно высоким содержанием легирующих элементов. В исследованных материалах отсутствуют соединения с повышенной склонностью к сублимации. Это приводит к относительно высокой степени использования легирующих элементов и уменьшает определенные ограничения добавления исследованных шлаков в шлакообразующие смеси и температурные ограничения режимов плавления. Использование шлаков алюмотермического производства и окалины быстрорежущих сталей в шихте для выплавки легирующего сплава обеспечило извлечение тугоплавких элементов и дополнительную легированность конечного продуктаДосліджено особливості фазового складу та мікроструктури шлаків алюмотермічного виробництва лігатур тугоплавких елементів різних марок та окалини швидкоріжучої сталі Р6М5 щодо природи присутності легуючих елементів. Це необхідно для забезпечення зменшення втрат Mo, W та інших легуючих елементів сублімацією з підвищенням температури при переробці техногенних відходів. Фазовий склад визначали методом рентгенофазового аналізу. Мікроструктуру досліджували на растровому електронному мікроскопі в комплексі з рентгенівським мікроаналізом з використанням безеталоного методу розрахунку фундаментальних параметрів. Визначено, що шлаки алюмотермічного виробництва лігатур АХМ-50 та АМВТ складаються з CaAl4O7 та з’єднань AlV2O4 і CrO2. Це може обумовлювати певний рівень легованості шлаку тугоплавкими елементами. У шлаку від виплавки лігатури МФТА виявлено фази Al75Mo20W5 та Mo(Si, Al)3, що можуть бути представлені металевими вкрапленнями. Фази окалини сталі Р6М5 в основному представлені Fe3O4, Fe2O3 та FeO. Також виявлено FeWO4, MoO2, WC, Mo2C, що обумовлюється підвищеним ступенем легованості W та Mo. Не виключено, що деяка частка атомів легуючих елементів, в тому числі Crта V, може знаходитися в якості атомів заміщення в оксидах Fe. Мікроструктура досліджених шлаків та окалини характеризувалася розупорядкованістю часток різного розміру та форми. Виявлено присутність в окалині часток з відносно високим вмістом легуючих елементів. В досліджених матеріалах відсутні з’єднання з підвищеною схильністю до сублімації. Це зумовлює відносно високий ступінь використання легуючих елементів і зменшує певні обмеження додавання досліджених шлаків у шлакоутворюючі суміші та температурні обмеження режимів плавлення. Використання шлаків алюмотермічгого виробництва та окалини швидкоріжучих сталей в шихті для виплавки легуючого сплаву забезпечило вилучення тугоплавких елементів та додаткову легованість кінцевого продукт

Дослідження екологічно безпечного одержання молібденвмісної легуючої сировини способом твердофазного відновлення

The study has determined an increase of the degree of thermal carbon extraction of the molybdenum oxide concentrate from 11 % to 97 % with an increase in the processing temperature from 873 K to 1373 K, respectively. A further rise in temperature to 1473 K led to a reduction in the degree of recovery to 89 %. The recovery products after treatment at 873–1073 K mostly consisted of MoO2 with some Mo and Mo2C manifestations. Treatment at 1223–1473 K provided a predominance of Mo and Mo2C as to the oxide component. The microstructure of the recovery products was spongy and disordered with varying degrees of sintering, depending on the processing temperature. The alloying of R6M5 steel with the new molybdenum material in experimental industrial conditions provided an increase in the Mo uptake rate from 88.9 % to 95.0 % compared with the standard technology. Improvement of environmental safety is achieved by replacing carbon monoxide and aluminothermic melting of ferroalloy production of Mo with the latest methods of powder metallurgy.Определены кинетические закономерности углеродотермического восстановления оксидного молибденового концентрата в интервале 873–1473 K. Наибольшая степень восстановления 97 % достигнута после обработки при 1373 K с преобладанием в фазовом составе Mo. Микроструктура – губчатая разупорядоченная. Улучшение экологической безопасности достигается заменой углеродосилико- и алюмотермической плавок ферросплавного производства Mo на новейшие методы порошковой металлургииВизначено кінетичні закономірності вуглецевотермічного відновлення оксидного молібденового концентрату в інтервалі 873–1473 K. Найвищий ступінь відновлення 97 % досягнуто після обробки при 1373 K із переважанням у фазовому складі Mo. Мікроструктура – губчаста розупорядкована. Поліпшення екологічної безпеки досягається заміною вуглецевосиліко- та алюмотермічної плавок феросплавного виробництва Mo на новітні методи порошкової металургі

Дослідження переробки нікель-кобальтвмісних металургійних відходів екологічно безпечним способом водневого відновлення

We studied kinetic patterns of hydrogen reduction of the scale of a nickel-cobalt containing precision alloy at a temperature of 673‒1573 K over a period from 0 to 180 minutes. The highest degree of reduction was achieved after thermal treatment at 1273 K – 99 %. This is predetermined by the intensification of reduction processes and a sufficient level of porosity, which ensures satisfactory gas exchange. It was discovered that the starting scale consists mainly of Fe3O4, Fe2O3 and FeO with atoms substituting their alloying elements. The target product of metallization had a sponge-like microstructure and consisted mainly of the solid solution of Co and Ni atoms in γ-Fe and the residual non-reduced Fe3O4 and FeO. The resulting phases had no noticeable susceptibility to sublimation.This has ensured a reduction in the losses of alloying elements while receiving and using the highly-alloyed metallized scale, which was confirmed by experimental- industrial tests. At the same time, recycling of industrial wastes contributes to a reduction in the technogenic intensity of industrial regions and improves ecological safety of the environmentИсследована кинетика водородного восстановления окалины никель-кобальтсодержащего прецизионного сплава. Целевой продукт металлизации после восстановления при 1273 K имел губчатую микроструктуру, преимущественно состоял из твердого раствора атомов Ni и Co в γ–Fe. Также выявлен остаток Fe3O4 и FeO. Опытно-промышленные испытания подтвердили эффективность использования новой легирующей добавки с параллельной утилизацией техногенных отходовДослідженно кінетику водневого відновлення окалини нікель-кобальтвмісного прецизійного сплаву. Цільовий продукт металізації після відновлення при 1273 K мав губчасту мікроструктуру, переважно складався з твердого розчину атомів Ni та Co в γ–Fe. Також виявлено залишок Fe3O4 та FeO. Дослідно-промислові випробування підтвердили ефективність використання нової легуючої добавки з паралельною утилізацією техногенних відході