Логин:
Пароль:

Работа №1809
Название работы
Внепечная обработка расплавов наноструктурными модификаторами – перспективная энергосберегающая технология для металлургических и машиностроительных предприятий России и Украины
Автор работы
Князев Алексей Сергеевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2011-10-28 2013-06-30
Аннотация
Применение модификаторов литья на основе тугоплавких металлов является современной технологией обработки расплавов с целью существенного снижения литейного брака и повышение эксплуатационных характеристик отливок. Содержание модификаторов в расплаве не превышает 0,07 %, что позволяет снизить расходы на процессы внепечной обработки расплавов. Суть данного проекта заключается в объединении научного потенциала Национального исследовательского Томского государственного университета (с российской стороны) и Донецкого национального технического университета (с украинской стороны) с целью создания основ производства и применения наноструктурных модификаторов литья, не уступающих мировым аналогам и обладающих более низкой стоимостью. В настоящее время в Национальном исследовательском Томском государственном университете проводятся работы по разработке технологии внепечной обработки расплавов модификаторами на основе наноструктурных порошковых материалов. Использование разрабатываемых наноструктурных модификаторов оказывает значительное влияние на процесс кристаллизации расплава, структуру и размер зерен металла. При этом, достигается высокая степень однородности твердого раствора, упорядоченность и направленность роста зерна металла. Результаты настоящей НИР позволят создать модификатор для внепечной обработки расплавов, который позволит без изменения существующей технологии литья и значительного увеличения стоимости конечной металлопродукции, повысить энергосбережение процесса плавки металла на 25 – 30 %. Стоимость разрабатываемого модификатора будет значительно ниже, эффективность модифицирования не меньше, чем при использовании известных импортных аналогов.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1004000 Министерство образования и науки Российской Федерации Научно-исследовательская работа (НИР) – прикладная
Промежуточный реферат №1
Объектами исследования данной работы являются модификаторы на основе наноструктурных порошковых материалов для внепечной обработки расплавов. Цель работы - изучение способов получения и применения модификаторов на основе наноструктурных материалов для снижения расхода энергоресурсов на металлургических и машиностроительных производствах, разработка теоретических основ внепечной обработки расплавов модификаторами. Для создания активных модификаторов литья необходимы наноструктурные порошковые материалы на основе оксидов циркония, титана и ниобия с дефицитом кислорода. Получение подобных материалов является весьма трудной научно-технической задачей, которая довольно успешно решается в Донецком национальном техническом университете. В ходе выполнения работ первого этапа был произведен аналитический обзор информационных источников, который показал, что снижение выхода литейного брака является актуальной задачей практически всех металлургических и машиностроительных производств России. В результате исследования объекта научно-исследовательской работы – модификаторов литья – показано, что в состав модификатора входят традиционные компоненты, которые используются для микролегирования сталей и чугунов. Исследования, выполненные в Донецком национальном техническом университете, показали возможность использования доступных на рынке реагентов в качестве исходных прекурсоров с целью синтеза ультрадисперсных порошковых материалов. Эффективность использования исследованных реагентов в качестве исходных прекурсоров определялась с помощью оценки степени гидролиза и коэффициента фильтрации. Патентные исследования по данной тематике приведены в отчете о патентных исследованиях. Работы первого этапа проекта были выполнены с надлежащим качеством и могут быть использованы для проведения исследований в области литейного производства. Разработан план теоретических и экспериментальных работ.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201250817 Дата регистрации ИК: 2012-01-25
Промежуточный реферат №2
Объектами исследования данной работы являются модификаторы на основе наноструктурных порошковых материалов для внепечной обработки расплавов. Цель работы – изучение способов получения и применения модификаторов на основе наноструктурных материалов для снижения расхода энергоресурсов на металлургических и машиностроительных производствах, разработка теоретических основ внепечной обработки расплавов модификаторами. В результате выполнения работ по второму этапу были установлены основные процессы, протекающие при обработке расплава модификаторами на основе наноструктурных порошковых материалов. Работы, проведенные в Томском государственном университете, позволили исследовать механизм действия модификаторов, разработать теорию функционирования модификаторов литья, разработать прототипы методических решений, смоделировать систему расплав-модификатор на основе диаграмм состояния, разработать план экспериментов по выявлению влияния наноструктурных модификаторов на расплав металла, исследовать наиболее эффективный способ получения наноструктурного модификатора литья. Исследовательские работы, проведенные в Донецком национальном техническом университете позволили найти оптимальные условия предварительного компактирования и термообработки прекурсоров. Работы второго этапа проекта были выполнены в срок и с надлежащим качеством. Разработан план теоретических и экспериментальных работ.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201351227 Дата регистрации ИК: 2013-01-23
Промежуточный реферат №3
Проведенные исследования показали, что нанодисперсные компоненты широко используются для модифицирования расплавов чугунов и сталей. Но стоит отметить, что нанодисперсные материалы используются в качестве инокуляторов (центров кристаллизации, которые специально вводятся в расплав). Многочисленные исследования в данной области обработки расплава показали, что только 5-7% наночастц-инокуляторов являются центрами кристаллизации, остальные наночастицы не оказывают существенного воздействия на микроструктуру сплава. Стоит также отметить, что применение каждого из изученных изобретений не обеспечивает влияние на снижение градиента концентраций примесных элементов в матрице металла, без чего не может быть достигнуто существенное уменьшение литейного брака. Патентные исследования проведенные на первом, третьем и четвертом этапах, показали, что результаты, полученные в рамках выполнения настоящей научно-исследовательской работы, не имеют аналогов в России. Отдаленными аналогами разработанных модификаторов на основе наноструктурных порошковых материалов являются модификаторы фирм Foundry Ecocer( Италия), Elkem AS (Норвегия).
Инвентарный номер отчета (ИК): АААА-Б18-218071290017-6 Дата регистрации ИК: 2018-07-12
Заключительный реферат
Объектами исследования данной работы являются модификаторы на основе наноструктурных порошковых материалов для обработки расплавов черного и цветного литья. Цель работы – изучение способов получения и применения модификаторов на основе наноструктурных материалов для снижения расхода энергоресурсов на металлургических и машиностроительных производствах. Данная цель была достигнута в результате решения следующих задач: разработке низкозатратного способа получения нанодисперсных оксидов d- металлов, разработки теории функционирования разработанных модификаторов, апробации разработанных модификаторов в процессе производства чёрных и цветных металлов, исследования характеристик модифицированных металлов и сплавов и оценке эффективности применения модификаторов. Настоящая работа была выполнена в 4 этапа. В ходе выполнения работ заключительного этапа были произведены обобщение и оценка полученных результатов исследований, разработаны предложения и рекомендации по внедрению разработанных наноструктурных модификаторов черного и цветного литья в производственный процесс на металлургических и машиностроительных предприятиях России и Украины. Произведена оценка возможности создания конкурентоспособной продукции. На начальном этапе выполнения НИР была произведена оценка текущей ситуации в литейном производстве на территории Российской Федерации. Проведённая оценка показала, что литейное производство нуждается в повышении выхода качественной литейной продукции, повышении энергоэффективности и снижении издержек производства. Авторами НИР был 4 предложен способ обработки расплавов с целью снижения выхода литейного брака и повышения качества отливок. На втором этапе была разработана теория функционирования предложенного модификатора литья. В ходе выполнения работ третьего и четвертого этапов были исследованы способы производства нанодисперсных оксидов d-металлов, что позволило разработать технологии производства и применения наноструктурного модификатора для обработки расплавов черных и цветных металлов. Показано, что производство нанодисперсных компонентов модификатора может осуществляться плазмохимическим методом и методом термолиза растворов солей. В результате выполнения работ созданы технологии модифицирования расплавов черных и цветных металлов, разработаны регламенты производства модификаторов на основе наноструктурных порошковых материалов. Работы, выполненные совместно с промышленными предприятиями показали, что разработанные модификаторы могут найти применение при производстве высококачественной литейной продукции из чугунов, сталей и алюминиевых сплавов. Рекомендуется использовать разработанные модификаторы с целью снижения выхода бракованной литейной продукции и повышения устойчивости в условиях абразивного износа. Работы, предусмотренные Государственным контрактом, выполнены в срок и с надлежащим качеством.
Инвентарный номер отчета (ИК): АААА-Б18-218071290016-9 Дата регистрации ИК: 2018-07-12
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации в рамках ФЦП "Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического клмплекса России на 2007 - 2012", Мероприятие 1.9 "Проведение научных исследований с участием зарубежных научных и исследовательских организаций", «Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» в области энергетики и энергосбережения с участием зарубежных научных и исследовательских организаций стран ЧЭС», госшифр 2011-1.9-519-033, ГК № 11.519.11.6025 от 28.10.2011
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
53.31.19 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Производство черных металлов и сплавов. Производство чугуна. )
53.31.23 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Производство черных металлов и сплавов. Производство стали. )
53.01.17 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Общие вопросы металлургии. Международное сотрудничество. )
53.01.11 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Общие вопросы металлургии. Современное состояние и перспективы развития. )
669.16; 602397 2011-1.9-519-033 11.519.11.6025
Ключевые слова
Модифицирование, внепечная обработка, энергоэффективность, ниобий, цирконий
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99