Laboratory tests of smelting steels with rhenium

Przeprowadzono laboratoryjne próby wytapiania stali z renem. Eksperymenty wytapiania poprzedzono analizą termiczną nadrenianu amonu wytwarzanego w kraju, który wybrano jako nośnik renu w zaplanowanych próbach, a także symulacjami komputerowymi wykonanymi przy użyciu programów: ThermoCalc i JMat Pro, celem określenia temperatury likwidus i solidus dla stali chromowych wytypowanych do badań. Próby wytapiania stali z renem przeprowadzono w trzech różnych piecach laboratoryjnych: otwartym z wykorzystaniem osłony gazu obojętnego i próżniowych z odgazowaniem stali w próżni i uzupełnieniem dodatku renu w atmosferze argonu przy obniżonym ciśnieniu. W sumie wykonano 6 wytopów wg pięciu wariantów technologicznych. Pręty kute z wytopów badawczych wykorzystano do badań metaloznawczych, które objęły analizę struktury oraz próby plastometryczne przeprowadzone za pomocą symulatora Gleeble 3800. W wyniku badań stwierdzono, że zapewniając odpowiednie warunki możliwe jest wytapianie stali z renem, przy użyciu jako jego nośnika nadrenianu amonu. Ograniczenie kontaktu nośnika renu z tlenem pozwoliło osiągnąć na poziomie 87% uzysk renu w stali.Laboratory trials of rhenium containing steels smelting were conducted. The trials were preceded with thermal analysis of ammonium perrhenate produced in Poland, which was selected as rhenium carrier in smelting trials. The thermodynamics calculations were also performed with ThermoCalc and JMatPro computer programs. The aim of the calculations was to evaluate the solidus and liquidus temperatures of chromium steels selected for the investigation. The smelting trials were conducted with three different laboratory furnaces: open one with the inert gas protection and vacuum ones with steels’ de-gazing and addition of rhenium in the argon atmosphere with under lowered pressure. For plastometric tests conducted in Gleeble 3800, the smelts were forged into rods having 15 mm in diameter. The microanalysis of the non-metallic inclusions in the rods did not revealed the presence of rhenium combined in oxides. As a result, one can suppose that rhenium forms solid solution with the matrix. It was shown that ensuring proper conditions, it is possible to smelt rhenium containing steels using ammonium perrhenate as a carrier of rhenium. The protection of this carrier against oxygen allowed for the rhenium yield as high as 87% in the tested steels

Studies on the use of domestic biomass in production of casting powders

Przedstawiono przebieg i wyniki prac badawczych mających na celu opracowanie technologii wytwarzania zasypek odlewniczych dla stalownictwa z wykorzystaniem krajowej biomasy. Przeprowadzono badania właściwości fizyko-chemicznych wybranych odpadów z przemysłu rolno-spożywczego celem porównania z właściwościami szeroko stosowanej obecnie łuski ryżowej. Wykonano analizy chemiczne, analizy termiczne TG-DSC w atmosferze obojętnej i utleniającej oraz laboratoryjne badania procesu termicznego rozkładu otrąb, plew i innych odpadów z przetwórstwa krajowych zbóż. Skuteczność opracowanych składów zasypek izolacyjnych i izolacyjno-egzotermicznych z wykorzystaniem w/w biomas oraz odpadów mineralnych w postaci żużli stalowniczych określono w warunkach laboratoryjnych. Stwierdzono możliwość zastąpienia importowanej łuski ryżowej krajowymi odpadami przemysłu zbożowego w zasypkach odlewniczych.The paper presents the course and results of the research works aimed at developing technology for manufacturing casting powders for steelmaking using the domestic biomass. The tests of physical and chemical characteristics of selected waste from the food processing industry were carried out to compare them to those of the rice husk which is widely used at present. Chemical analyses, TG-DSC thermal analyses in inert gas atmosphere and in oxidizing atmosphere conditions and laboratory tests of thermal decomposition of bran, chaffs and other wastes from domestic cereals treatment processes were done. Insulation efficiency of developed casting powders (insulating and exothermicinsulating types) based on the above-mentioned biomasses and mineral wastes (steelmaking slags) was determined in laboratory scale. It was concluded that domestic biomasses (wastes from the food processing industry) could replace the imported rice husk in casting powders

Development of technology for the production of titanium-copper cathodes for magnetron ion sputtering

Przedstawiono przebieg i wyniki prób wytwarzania katod tytanowo miedziowych przeznaczonych na elektrody do rozpylania powłok bakteriobójczych na różnych powierzchniach (stal, szkło itp.) metodą rozpylania jonowego w magnetronie. Przyjęto skład chemiczny katod i opracowano wstępną technologię ich wytapiania w warunkach laboratoryjnych i półprzemysłowych oraz przeprowadzono próby przerobu plastycznego stopów, które dały wynik negatywny. Uzyskanie katod o odpowiedniej jakości zapewniono na drodze bezpośredniego odlewania wymaganego kształtu do form piaskowych.The course and results of attempts to construct titanium-copper cathodes for bactericidal coating on various surfaces (steel, glass, etc.) by ion sputtering in magnetron are presented. Chemical compositions of cathodes were adopted and methods of their initial laboratory and semi-industrial technology of melting were developed, and attempts to carry out plastic deformation of alloys were made, which gave a negative result. Further efforts to obtain cathodes of appropriate quality were assured by casting the desired shape to sand moulds

The effect of melting technology of steel with addition of 3÷5% Al on the type and morphology of non-metallic inclusions

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków wytapiania i odlewania eksperymentalnych stali zawierających 3÷5% glinu na rodzaj i morfologię wtrąceń niemetalicznych. Wytopy badawcze wykonano w elektrycznym piecu indukcyjnym z zastosowaniem próżni oraz w atmosferze powietrza. Przeprowadzono analizę ilościową i jakościową wtrąceń niemetalicznych po przeróbce plastycznej na gorąco. W stalach wytapianych i odlewanych w powietrzu występują głównie wtrącenia AlN, MnS, Al2O3 oraz złożone wtrącenia tlenkowo-siarczkowe. Udział objętościowy wszystkich wtrąceń niemetalicznych stanowi 0,10÷0,12% obj. i jest większy o ok. 30% w porównaniu ze stalą wytapianą w próżni.The paper presents the effect of melting and casting conditions of experimental steels with 3÷5% of aluminium on the type and morphology of non-metallic inclusions. The experimental heats were carried out in an electric induction furnace in vacuum and in air atmosphere. A quantitative and qualitative analysis of non-metallic inclusions was conducted after hot plastic working. Steels which were melted and casted in air atmosphere contain mainly AlN, MnS, Al2O3 and complex oxide-sulfide inclusions. The volume fraction of non-metallic inclusions was 0.10÷0.12% and it was about 30% higher than the volume of inclusions in the steel produced in vacuum

Recycling of slags, melting losses and biomass waste

Przedstawiono prace badawcze zrealizowane w ostatnich kilku latach w IMŻ, których wspólną cechą było zagospodarowanie odpadów i wykorzystanie surowców odnawialnych w stalownictwie. Zaprezentowano wyniki badań nad zawracaniem do procesu stalowniczego żużli z obróbki pozapiecowej i wytwarzaniem żużli syntetycznych z wykorzystaniem odpadów z przemysłu hutniczego i wydobywczego. Przedstawiono również rezultaty pracy poświęconej wykorzystaniu w hutnictwie odpadowej biomasy z przemysłu spożywczego do wytwarzania zasypek izolująco-ocieplających.This paper presents the research works completed within the last few years at the Institute for Ferrous Metallurgy the common feature of which was to manage the waste and use renewable raw materials in steel-making. The results of investigations on recirculation of secondary metallurgy slags and production of synthetic slags using the waste from the steel and mining industries are presented. In addition, the results of the work devoted to the use of waste biomass from the food industry for production of insulting and heating casting powders are presented

Melting and casting in vacuum induction furnace of steel ingots used as stock material for physical simulations in semi-industrial scale

Opracowano technologie i wykonano w próżniowym piecu indukcyjnym VSG 100 wytopy doświadczalne stali o wymaganej superczystości metalurgicznej, obejmujące następujące grupy stali: stale konstrukcyjne mikrostopowe o strukturze superdrobnoziarnistej, stale konstrukcyjne o strukturze wielofazowej i wysokowęglowe, średniostopowe stale bainityczne. Wytopy odlewano do krystalizatorów miedzianych chłodzonych wodą oraz do wlewnic żeliwnych z nadstawkami, o zróżnicowanych wymiarach i masach wlewka. Przeprowadzono badania wpływu parametrów odlewania oraz warunków krzepnięcia wlewka wysokowęglowej średniostopowej stali bainitycznej odlanego do konwencjonalnej wlewnicy żeliwnej o przekroju płaskim na makrosegregacje pierwiastków. Wykonano badania makrosegregacji strefowej pierwiastków we wlewku oraz wyznaczono charakterystyki wysokotemperaturowe stali.The experimental heats of required metallurgical super-cleanness were carried out in vacuum induction furnace VSG 100 according to the developed technology. The following steel groups were melted and casted: microalloyed structural steels with super fi ne-grained structure, structural steels with multiphase structure and high carbon medium-alloyed bainitic steels. Heats were casted into water-cooled copper mould and into cast iron hottopped mould to produce ingots with diverse dimensions and weights. The investigation of influence of casting parameters and solidification conditions of high carbon medium-alloyed bainitic steel ingots casted into a fl at cast iron mould, on macrosegregation of the elements was carried out. The research of zonal macrosegregation of the elements in ingots was carried out and high-temperature characteristics of steels were determined

Numerical simulation supporting investigation for developing technology of AlNiCo 400 alloy manufacturing

Przeprowadzone symulacje numeryczne przy wykorzystaniu programu JMat Pro i FactSage umożliwiły wyznaczenie temperatury solidus i likwidus oraz zmian parametrów stopu AlNiCo, takich jak: gęstość, rozszerzalność liniową, objętość molową, lepkość, przewodność cieplną, ciepło właściwe, współczynnik rozszerzalności cieplnej w funkcji temperatury. Wymienione parametry ulegają znacznym zmianom w zakresie temperatur od solidus do likwidus; temperatury te zweryfikowano metodą różnicowej analizy termicznej DTA. Wyniki symulacji numerycznej i termoanalizy posłużyły do opracowania technologii formy i wytapiania. W ramach badań nad technologią formy zastosowano modelowanie z wykorzystaniem programów Nova Flow & Solid oraz Fluent. W oparciu o wyniki symulacji procesu zalewania i krzepnięcia odlewu, określono niezbędne parametry technologiczne zalewania i konstrukcji formy.Numerical simulations with the use JMat Pro and FactSage software enabled determination of solidus and liquidus temperature and AlNiCo alloy parameter changes, such as: density, linear expansion, molar volume, viscosity, thermal conductivity, specific heat, coefficient of thermal expansion as a function of temperature. These parameters vary significantly in the range of the solidus and liquidus temperatures; these temperatures were verified by differential thermal analysis DTA. The results of both numerical simulation and thermal analysis were used to develop the technology of mold, melting. In the study on the technology of mold the modeling with use of Nova Flow & Solid and Fluent software was applied. Based on the simulation results of the process of pouring and solidification of the casting the necessary technological parameters of casting and mold design were determined

Development a comprehensive manufacturing technology of magneto-mirrors applied in missiles gyroscopic guidance systems

Przedstawiono wyniki badań nad technologią wytwarzania magneto-zwierciadła, które jest podstawowym elementem inteligentnego obiektywu koordynatora lotu rakiety przeciwlotniczej. Realizacja badań ukierunkowana była na poprawę jakości pierścieni magneto-zwierciadeł, poprzez zastosowanie nowych technologii do ich produkcji, aby maksymalnie ograniczyć ich odrzut na poszczególnych etapach wykonania. Wyznaczone bardzo wysokie kryteria jakości metalurgicznej magneto-zwierciadła wymusiły wielokierunkowe działania badawcze w obszarach: modyfikacji składu stopu AlNiCo, technologii wytapiania i odlewania w próżni, obróbki cieplnej i termomagnetycznej odlewów oraz specjalistycznej obróbki mechanicznej i optycznej. Na rynek krajowy został wprowadzony nowy produkt o istotnie zmodyfikowanych parametrach geometrii i jakości, do chwili obecnej nieprodukowany. Uzyskany efekt ekonomiczny wynika z ograniczenia odrzutów wysoce kosztownych magneto-zwierciadeł na poszczególnych etapach ich produkcji, obniżeniu kosztów materiału i robocizny.The results of research on the technology of production of magneto-mirror, which is an essential component of the smart lens anti-rocket flight coordinator were presented. Carrying out of the research was aimed at improving the quality of the rings of magneto-mirrors, through the use of new technology for their production in order to minimize their discards at various stages of manufacturing. Designated very high metallurgical quality criteria of magnetomirror forced multidirectional research activities in the areas: modification of the chemical composition of the AlNiCo alloy, smelting and casting technology in vacuum, heat thermo-magnetic treatment of castings and their specialized machining and optical treatments. A new product was launched in the domestic market with significantly modified the geometry parameters and quality, to date not produced. Achieved economic effects are caused by the reduction of discards of extremely expensive magneto-mirrors at various stages of their production, lowering material and labour costs