автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Развитие теории и технологии получения отливок из оксидных сплавов с использованием отходов промышленного производства

На правах рукописи

ЧЕРНОВ Виктор Петрович

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ

оксидных сплавов с использованием отходов промышленного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Специальность 05,16.04 - Литейное производство

Магнитогорск - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г,И. Носова».

Научный консультант доктор технических наук профессор

Колокольцев Валерий Михайлович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Илларионов Илья Егорович, доктор технических наук профессор Смол ко Виталий Анатольевич, доктор технических наук профессор Хан Борис Хононович.

Ведущее предприятие ОАО «Первоуральский завод

горного оборудования».

Защита состоится 20 июня 2006 года в 15 ч на заседании диссертационного совета Д 212.111.01 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Автореферат разослан « ^» 2006 г.

Ученый секретарь „ „¡¡^/

диссертационного совета ^¿^М^о.И. Селиванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ежегодно в мире теряется около 12 % металла в результате абразивного износа и коррозии. Развитие металлургии, машиностроения, химической, строительной и других отраслей промышленности предъявляет все более высокие требования к специальным свойствам отливок, таким как износостойкость и коррозионная стойкость. Применение высоколегированных металлических сплавов с высокими эксплуатационными свойствами зачастую становится невыгодным из-за их высокой стоимости. Кроме того, разрушению подвергается, как правило, поверхностный слой отливки, поэтому объемное легирование отливки становится нецелесообразным. Необходимо применять более дешевые альтернативные материалы, не уступающие по своим специальным свойствам металлическим сплавам.

Одним из вариантов является применение шлако-каменного литья для эксплуатации в условиях интенсивного абразивного износа и агрессивных сред. Высокие износостойкость и кислотостой-кость отливок из оксидных сплавов известны давно, однако они не нашли еще широкого применения по ряду причин: отсутствие в некоторых случаях подходящих природных материалов для получения расплава надлежащего качества, отсутствие методики выбора состава сплава с высокими свойствами в зависимости от условий работы. В большинстве регионов России, где есть условия для организации производства неметаллических отливок, как правило, нет подходящих природных материалов для их получения (базальтов), но в избытке имеются отходы металлургического производства, представляющие собой искусственные силикатные материалы, являющиеся побочным продуктом технологических процессов. Чаще всего они накапливаются в отвалах, нанося экологический ущерб воздушному и водному бассейнам. Использование отходов с незначительной подшихговкой для получения шлако-каменных отливок не дает ожидаемого эффекта, поскольку они, в большинстве своем, по химическому составу существенно отличаются от обычно применяемых природных материалов (базальтов) и имеют пониженные специальные свойства. Кроме того, применяющиеся технологии получения отливок не позволяют оптимизировать такие параметры, как размеры и конструкцию литниковой системы, режимы затвердевания, охлаждения и кристаллизации отливок.

Поэтому развитие теоретических положений, позволяющих получать шлако-каменные отливки с высокими служебными свойствами при макси-

мальном использовании отходов производства, является важной научной проблемой, имеющей большое значение для народного хозяйства.

Цели и задачи работы. Целью работы является развитие теоретических и технологических основ получения отливок из оксидных сплавов и управления их служебными свойствами, такими как износостойкость, химическая стойкость и термостойкость, при максимальном использовании отходов металлургического производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработка методики выбора оксидного сплава с заданными свойствами в зависимости от условий эксплуатации и получение новых составов сплавов с высокими служебными свойствами на основе отходов производства;

- установление взаимосвязи химического состава, температуры и технологических свойств расплавов;

- установление взаимосвязи химического состава и параметров кристаллизации отливки;

- создание моделей, позволяющих прогнозировать основные свойства расплавов и отливок;

- разработка математической модели теплового состояния отливки;

- разработка методики расчета параметров литниковой системы и заполнения формы с учетом особенностей петрургических расплавов;

- создание базы данных по основным свойствам шлако-каменных расплавов и отливок.

Научная новизна. Основные научные результаты работы выражаются в следующем:

- предложена методика выбора сплавов с заданными свойствами в зависимости от условий эксплуатации, позволяющая управлять служебными свойствами отливок и выбирать сплавы с заданными свойствами;

- установлена взаимосвязь химического состава, температуры и технологических свойств расплавов;

- предложены новые критерии для оценки влияния компонентов химического состава и температуры на технологические и кристаллизационные свойства сплавов, которые совместно с полученными нейронными моделями позволяют определять их для любого сплава в зависимости от его химического состава;

- выявлены закономерности кристаллизации из расплавов и стекол, позволяющие с помощью нейронных моделей и используемых критери-

ев определять оптимальные параметры кристаллизации отливок;

- разработана методика определения критической скорости охлаждения петрургических расплавов, с помощью которой можно управлять кристаллизацией отливок при их охлаждении и затвердевании;

- разработана математическая модель затвердевания, охлаждения и кристаллизации отливки для определения ее теплового состояния и выбора тепловых режимов получения;

- установлена взаимосвязь химического состава и теплофизи-ческих свойств сплавов, которая позволяет определять их конкретно для каждого сплава при проведении тепловых расчетов ;

- разработана методика расчета параметров литниковой системы и режимов заполнения формы, учитывающая вязкость, плотность и теплоемкость сплава, конфигурацию отливки и тепловое состояние формы.

Теоретическая значимость. Полученные результаты расширяют теорию формирования шлако-каменных отливок. Это выражается в том, что обнаружены новые закономерности формирования кристаллической структуры отливок в жидком и твердом состояниях, введены новые критерии, позволяющие однозначно оценивать технологические и кристаллизационные свойства сплавов, разработаны методы расчета критической скорости охлаждения, литниковой системы и теплового состояния отливки, установлены взаимосвязи основных свойств расплавов и отливок и их химического состава.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Предлагаемые разработки обеспечивают получение шлако-каменных отливок с высокими служебными свойствами с применением в качестве шихтовых материалов техногенных отходов, что позволяет снизить стоимость получаемой продукции, частично утилизировать металлургические отвалы и улучшить экологическую обстановку промышленных регионов.

Разработанные методики по определению технологических режимов производства отливок из шлако-каменных сплавов позволяют получать качественное бездефектное литье.

Результаты работы использованы при подготовке задания ГИПРОМЕЗу на проектирование цеха шлако-каменного литья.

Проведены промышленные испытания технологии получения шлако-каменных отливок, отлиты и испытаны песковые насадки гидроциклонов.

На основе проведенных испытаний разработана технологиче-

екая инструкция по выплавке шлако-каменных сплавов, заливке форм и термообработке отливок для ОАО «Баймакский машиностроительный завод».

На основе результатов исследований в учебный план специальности 110400 введена дисциплина «Производство отливок из неметаллических материалов», издано учебное пособие с аналогичным названием, поставлены и выполняются лабораторные работы, выполняются дипломные проекты и исследовательские работы.

На защиту выносятся

- методика выбора составов оксидных сплавов для получения отливок с необходимыми специальными свойствами в зависимости от условий эксплуатации;

- новые составы сплавов для отливок с высокой износостойкостью, кислотостойкостью, щелочестойкостью и термостойкостью;

- результаты экспериментального исследования и нейросетевой метод анализа и прогнозирования свойств расплавов и отливок;

- методика расчета критической скорости охлаждения отливок;

- взаимосвязь химического состава, свойств и параметров кристаллизации отливок;

- новые критерии для оценки влияния компонентов на технологические и кристаллизационные свойства расплавов и отливок;

- математическая модель расчета теплового состояния отливки в процессе заливки, выдержки, кристаллизации и отжига;

- методика расчета литниковой системы.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и конгрессах:

межгосударственной научно-технической конференции «Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века». -Магнитогорск, 1996;

- международной научно-технической конференции «Экологические проблемы заводов Урала»,- Магнитогорск, 1997;

- международном симпозиуме «Окружающая среда и здоровье». - Магнитогорск, 1998.

- международной научной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали»,- Челябинск, 1998, 2004;

- международной научно-технической конференции "Совершенствование литейных процессов". - Екатеринбург, 1999;

- научно-технической конференции "Теория и технология литейных сплавов". - Владимир, 1999;

- международной научно-технической конференции " Прогрессивные технологии в машиностроении". - Одесса, 2000;

- международной научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития литейного производства". - Барнаул, 2000;

- научно-технической конференции «Прогрессивные литейные технологии». - Москва, 2001;

- всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра». - Санкт-Петербург, 2004;

- ежегодных научно-технических конференциях МГТУ. - Магнитогорск, 1998 - 2005;

- семинаре кафедры «Электрометаллургия и литейное производство» МГТУ. - Магнитогорск, 2005;

объединенном научном семинаре кафедр химико-металлургического факультета МГТУ. - Магнитогорск, 2006.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 43 публикациях, в том числе в одной монографии и одном учебном пособии с грифом УМО.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка из 335 наименований и 6 приложений. Основное содержание изложено на 276 страницах машинописного текста и включает 70 рисунков и 28 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

'1. Характеристика отходов металлургического производства и их использование в народном хозяйстве

Технологическая деятельность многих отраслей промышленности приводит к образованию большого количества побочных продуктов, которые чаще всего не используются в дальнейшем либо используются недостаточно. Особенно большое количество отходов в виде шлаков, продуктов обогащения образуется в металлургической, горнорудной, угледобывающей промышленности и в энергетике. Из металлургических шлаков - это доменные, сталеплавильные, шлаки ферросплавного производства и шлаки цветной металлургии. В горнодобывающей промышленности - пустая порода, хвосты магнитной сепарации, хвосты флотационного обогащения. В угледобывающей - отвальная порода, отходы обогащения углей. В энергетике - топливные золы (шлаки). Запасы их огромны и составляют сотни миллионов тонн. Многие из этих материалов являются структуронеустойчивыми и разлагаются в про-

цессе хранения, оказывая негативное экологическое воздействие на окружающую среду. Некоторые из них получаются в виде пылевидной фракции и требуют применения специальных мер для их хранения. Большинство из них не подвергается дальнейшей переработке и накапливается в отвалах.

Между тем, все отходы промышленного производства являются уникальным сырьем для получения шлако-каменного литья, поскольку представляют из себя готовую минералогическую фазу, имеющую, как правило, умеренную температуру плавления, позволяющую получать гомогенный расплав при сравнительно небольших перегревах. Кроме того, они имеют различный химический состав - от ультракислых до ультраосновных, что позволяет в большинстве случаев получать сбалансированную шихту для получения отливок только из отходов, минимально используя свежие материалы.

Попытки получения отливок из шлаков предпринимались неоднократно, однако в большинстве случаев использование их без дополнительной подшихтовки не дает желаемых результатов, так как химический состав шлаков существенно отличается от состава природного литья (базальтов) и не обеспечивает получение необходимых служебных свойств.

Проведенные исследования показали, что можно получать отливки из шлаков с высокими служебными свойствами. Однако обычно нужный состав находят по наитию, не имея научно обоснованной базы для получения состава с необходимыми свойствами. Кроме того, нет пока методики расчета шихты, позволяющей получать заданный химический состав сплава при комплексном использовании отходов производства. Технологические параметры получения отливок, такие как температура и время заливки, время выдержки в форме, температура и время кристаллизации и отжига, определяются экспериментальным путем для каждого сплава и берутся постоянными, независимо от химического состава сплава и теплового состояния отливки.

Максимальное комплексное применение отходов производства для получения отливок из оксидных сплавов с высокими служебными свойствами может быть достигнуто в том случае, если будут решены следующие проблемы:

- методика выбора сплавов с высокими служебными свойствами;

- методика расчета шихты, позволяющая максимально использовать отходы производства;

- определение и прогнозирование свойств петрургических эасплавов, позволяющих определять температуру и время залив-<и;

- определение параметров кристаллизации отливок в зависимости от их химического состава и теплового состояния;

- математическое описание теплового состояния шлако-каменных отливок и определение времени их выдержки в форме, температуры и времени этапов кристаллизации и отжига.

Решение данных проблем определило название работы и содержание основных ее разделов.

2. Исследование свойств шлако-каменных отливок и выбор сплавов оптимального состава

Литые стекпокристаллические материалы обладают своеобразным комплексом физико-механических и химических свойств, позволяющих широко использовать их в народном хозяйстве. К основным достоинствам шлако-каменного литья можно отнести его высокую коррозионную стойкость в кислых и щелочных средах и хорошую сопротивляемость абразивному износу, что позволяет использовать его взамен черных и цветных металлов во многих отраслях промышленности.

К сожалению, в большинстве случаев сплавы для тех или иных условий эксплуатации выбирают, основываясь на опыте предыдущей эксплуатации. В литературе наиболее часто рекомендуют в качестве универсального износостойкого и коррозионностой-кого сплав следующего состава (мас.%): 44-49 ЗЮ2; 12-19 А!2Оз; 916 СаО; 6-10 МдО; 7-12 РеО; 2-6 Ре203; 2-5 №20+К20. Хотя простая логика говорит, что сплав не может одинаково хорошо работать в условиях агрессивных сред и абразивного износа.

Для определения свойств литых изделий как в закристаллизованном, так и в стекловидном состояниях, была проведена выборка почти всех петрургических сплавов, применяемых у нас и за рубежом, и на основе этого составлена матрица эксперимента, охватывающая пределы содержания компонентов всех этих сплавов (табл.1). Исследуемые пределы содержания компонентов (мае. %): 28-82 вЮг; 7-19 А12Оз; 6-27 СаО; 0-10 МдО; 0-30 Ре2Оэ; 0-5 ТЮ2; 2-5 N820.

В соответствии с приведенной матрицей были набраны и выплавлены сплавы из оксидов квалификации ЧДА и проведены испытания на износостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость, термостойкость, теплостойкость температура плавления, плотность, теплоемкость, теплопроводность. Результаты исследований представлены в табл.2.

Таблица 1

Матрица проведения эксперимента_

№ п/п Содержание компонентов, %

вю2 А12Оэ СаО МдО Ре2Оэ тга? Ма20

1 82 7 6 3 0 0 2

2 77 7 6 3 0 5 2

3 70 19 6 3 0 0 2

4 65 19 6 3 0 5 2

5 61 7 27 3 0 0 2

6 56 7 27 3 0 5 2

7 49 19 27 3 0 0 2

8 44 19 27 3 0 5 2

9 75 7 6 10 0 0 2

10 70 7 6 10 0 5 2

11 63 19 6 10 0 0 2

12 58 19 6 10 0 5 2

13 54 7 27 10 0 0 2

14 49 7 27 10 0 5 2

15 42 19 27 10 0 0 2

16 37 19 27 10 0 5 2

17 79 7 6 3 0 0 5

18 74 7 6 3 0 5 5

19 67 19 6 3 0 0 5

20 62 19 6 3 0 5 5

21 58 7 27 3 0 0 5

22 53 7 27 3 0 5 5

23 46 19 27 3 0 0 5

24 41 19 27 3 0 5 5

25 72 7 6 10 0 0 5

26 67 7 6 10 0 5 5

27 60 19 6 10 0 0 5

28 55 19 6 10 0 5 5

29 51 7 27 10 0 0 5

30 46 7 27 10 0 5 5

31 39 19 27 10 0 0 5

32 34 19 27 10 0 5 5

33 53 13 16,5 6,5 5 2,5 3,5

34 48 13 16,5 6,5 10 2,5 3,5

35 38 13 16,5 6,5 20 2,5 3,5

36 28 13 16,5 6,5 30 2,5 3,5

37 15,5 13 16,5 6,5 42,5 2,5 3,5

Таблица 2

Служебные свойства литых образцов_

Номер сплава Износостойкость, ед Стойкость в растворе,% Термостойкость

h2so4 HCl NaOH

20% 98% 20% 40% 40% °С количество тепло-смен

1 6,29 68,71 91,43 58 60,21 87,9 810 405

2 2,97 81,43 95,64 55,31 55,94 85 809 472

3 2,32 92,94 93,39 85,87 85,23 83,8 823 411

4 1,68 97,52 98,32 75,55 74,19 85,5 822 374

5 2,3 98,14 99,16 98,22 92,72 87 920 400

6 2,69 95,97 97,88 86,83 82,93 87,2 906 401

7 1,48 98,17 99,86 94,41 98,78 84 923 427

8 6,17 97,3 98,2 86,5 87,3 90 898 406

9 3,61 94,02 97,3 81,77 74,62 87 788 466

10 5,78 88,92 90,09 61,92 57,63 85,5 813 427

11 9,82 92,29 98,62 83,84 82,04 83,8 812 661

12 2,05 90,89 91,03 64,73 64,98 86,5 843 554

13 0,85 84,15 93,65 82,88 91,17 88,5 875 559

14 11 94,95 98,18 90,66 94,95 83 859 468

15 1,23 96,5 98,3 71,2 78,2 84,4 792 764

16 2,4 88,47 98,79 55,41 56,83 87 768 635

17 8,26 72,94 88,55 52,4 57,23 87 826 455

18 8,83 80,48 94,46 52,48 61,98 85 854 550

19 20,5 93,62 92,47 75,13 75,4 85,6 879 400

20 6,21 91,73 97,14 64,39 70,44 84,5 881 397

21 11,82 99,75 99,88 98,79 90,59 88 817 423

22 5,43 .95,17 98,5 79,75 74,25 85 808 455

23 16,2 99,45 99,67 93,64 92,8 87 783 386

24 2,8 97,68 99,28 76,38 73,49 86,5 793 398

25 3,92 94,83 98,4 73,59 70,03 86 822 408

26 10,77 85,24 86,66 51,25 51,13 85,5 853 399

Продолжение табл. 2

Номер сплава Износостойкость ед Стойкость в растворе Термостойкость

Н2304 НС1 №ОН

20% 98% 20% 40% 40% С количество тепло-смен

27 12,01 90,82 95,23 69,86 73,43 88,4 799 565

28 14 95,01 91,03 61,21 64,98 85,7 808 475

29 25 93,37 97,46 87,74 89,56 86,1 809 478

30 7,56 97,3 98,4 88,2 89,1 83 |_ 810 414

31 1,77 81,14 98,2 50,84 47,56 86,6 813 665

32 5,41 93,42 96,04 53,48 58,21 84,2 830 541

33 1,49 97,83 99,54 95,47 94,3 87 813 574

34 3,42 96,69 99,87 88,86 84,2 87,6 795 840

35 1,48 88 97,89 61,77 53,93 86 776 988

36 2,04 80,43 94,29 44,5 43,27 83,5 787 527

37 6,26 79,5 82,1 38,3 41,2 82,5 878 521

В данной работе для оценки влияния химического состава на свойства расплавов и отливок использован нейросетевой анализ данных. Основное отличие данного метода от метода математической статистики заключается в том, что для проведения анализа и оптимизации имеющихся данных нет необходимости проводить планируемый эксперимент, система сама адаптируется к имеющимся данным и находит оптимальные варианты. Кроме того, точность данного метода выше статистического.

Была использована нейросетевая программа «Модель», разработанная в Красноярском институте биологии РАН под руководством В.А. Охонина.

Применение нейросетевого анализа позволяет получить нейронные модели, способные прогнозировать свойства сплавов в зависимости от их химического состава.

С помощью полученной нейронной модели методом оптимизации возможно прогнозирование химического состава сплава с заданными свойствами. Это может быть максимальное, минимальное или любое заданное значение, по которому будет происходить поиск сплава. Таким методом был получен и проверен новый химический состав сплава, обладающий максимальной изно-

состойкостью (мае. %): 64-56 8Ю2; 12-14 А1203; 14-17 СаО; 6-8 МдО; 6-8 Ре203; 4-6 №20.

Износостойкость такого сплава составляет 28 единиц в соответствии с ГОСТ 23.208-79, а сравниваемого сплава - 17 единиц.

Определена взаимосвязь химического состава и износостойкости отливок (рис. 1).

30 40 50 60 70 80 Содержание ЗЮ2, %

3 5,5 8 10,5 Содержание МдО, %

5 10 15 20 25 Содержание СаО, %

0 1 2 3 4 5 Содержание ТЮ2, %

7 10 13 16 19 22 Содержание А1203, %

^ сг

2 30 о =

0 ос

1 ь 20

« с

30 40 50 60 70 80 Содержание 8Юг, %

2 4 6

Содержание №20, %

Рис. 1. Влияние химического состава на износостойкость отливок

Доля влияния компонентов сплава на его износостойкость (%): компонент А12Оэ МдО ТЮ2 Ре2Оэ СаО Ыа20 БЮг доля влияния 18,9 18,9 14,3 13,2 12,4 12 10,3.

Из рис. 1 видно, что для большинства оксидов найден оптимум, за исключением оксидов титана и натрия. Оксид титана формирует структурные фазы, имеющие невысокую твердость и прочность, которые снижают износостойкость, оксид натрия формирует жадеит и альбит, обладающие большой прочностью и вязкостью по сравнению с другими минералами, что приводит к повышению износостойкости.

Одним из важных параметров в износостойкости шлако-каменных отливок, как и у металлов, является микротвердость. С целью исследования микротвердости шлако-каменных отливок была составлена база данных по микротвердости и обучена нейронная модель, позволяющая прогнозировать микротвердость отливки в зависимости от ее химического состава. Установлена взаимосвязь микротвердости и химического состава отливок.

Высокая химическая стойкость шлако-каменного литья по отношению к агрессивным средам обусловлена исключительной прочностью кристаллической решетки силикатов, являющихся основой строения литых стеклокристаллических материалов.

Выбор состава сплава с максимальной коррозионной стойкостью является важной задачей для шлако-каменного литья, работающего в агрессивных средах. В большинстве случаев оптимальным считается состав сплава с мономинеральной пироксеновой структурой.

Однако не все составляющие пироксенов ведут себя одинаково в кислотах, тем более в щелочах. Для оценки коррозионной стойкости структурных фаз шлако-каменного литья был проведен термодинамический анализ реакций взаимодействия этих фаз с некоторыми наиболее активными кислотами и щелочью №ОН при стандартных условиях.

Результаты термодинамического анализа представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, наиболее устойчивой фазой с точки зрения термодинамики является жадеит, который устойчив во всех агрессивных средах. Кордиерит устойчив во всех кислотах, но не устойчив в щелочи.

Таблица 3

Изменение энергии Гиббса при взаимодействии структурных _фаз с агрессивными средами, кДж/моль_

Агрессивная среда

Структурная фаза НР н2зо4 НС1 МаОН

Ыа20А1203-48Ю2 - жадеит 216,8 202,1 203,8 112,3

и20-А1203-43Ю2 - сподумен -59 -138 12,1 -97,7

К20А1203-43Ю2 - лейцит 323 -35,9 -37,3 -99,3

Ма20-А1203 68Ю2 - альбит -1496 -30,3 -1509 -360

Са0А1203-23Ю2 - анортит -43,8 -65,7 9,36 -142

2Мд02А1203-53Ю2-кордиерит1 17,12 33,29 114,8 -50,2

2РеО-2А12Оз-53Ю2-кордиерит2 194,8 149,5 163,2 -1835

МдО-БЮг - энстатит -165 -149 -67,7 -89,3

СаО-БЮг - волластонит -190 -212 -137 -56,2

РеО-БЮг - ферросилит -94,5 -140 -126 -108

гМдО-БЮг - форстерит -84,4 -68,2 13,3 29,54

2СаО-ЗЮ2 - ларнит -242 -264 -189 -73,3

2Ре0 8Ю2 - фаялит -91,9 -137 -124 -87,1

СаОМдО-23Ю2 - диопсид -170 -192 -117 -149

Мд0 А1203 - шпинель -180 -164 -82,3 979,3

Са0А1203ЗЮ2 - чермакит -197 -219 -144 -49,9

Са0А1203ТЮ2 - чермакит -213 -235 -160 738,4

Са0Ре203ЗЮ2- чермакит -254 -276 -201 -181

2Са0 А1203-ЗЮ2-геленит -219 -241 -166 -8,72

2Са0Ре203ЗЮ2 - геленит жел. -1086 -1108 -1033 -846

гСаО-МдО-БЮг - окерманит -241 -263 -188 51,84

ТЮ2 - рутил -166 1723 48,7 -179

ЭЮ2 - кварц -162 1690 70,7 -127

СаО-ТЮ2-ЗЮ2- титанит (сфен) -104 -126 -51,1 -138

СаО-ТЮ2 - перовскит -189 -211 -136 -107

Проведенный термодинамический анализ показал, что для получения сплава с высокой кислотостойкостью необходимо подбирать его химический состав таким образом, чтобы образующие-

ся структурные фазы либо не вступали во взаимодействие с агрессивной средой, либо имели минимальное значение энергии Гиббса.

Нейросетевой анализ кислотостойкости шлако-каменных изделий в зависимости от химического состава позволил спрогнозировать состав сплава, имеющий одинаково высокую стойкость 99,98 % в концентрированных и разбавленных серной и соляной кислотах (мае. %): 47-49 ЗЮ2; 8-10 А1203; 18-21 СаО; 14-16 МдО; 24 Ре203; 3-4 ТЮ2; 1-3 Ма20..

Определены характер (рис.2, 3) и доля влияния компонентов химического состава (%)на кислотостойкость отливок: компонент 8Ю2 А1203 СаО МдО ТЮ2 Ре2Оэ Ма20 доля влияния 30 29 21 18,1 0,9 0,5 0,4.

Высокая кислотостойкость достигается за счет формирования таких фаз, как жадеит, титанистый чермакит и других, наиболее устойчивых в кислотах.

Щелочестойкость каменного литья хуже, чем его кислотостойкость, так как используемые составы содержат большое количество БЮг, хотя общеизвестно, что для работы в щелочной среде материалы должны иметь основной характер. Исследование лцело-честойкости шлако-каменного литья в зависимости от химического состава показало, что возможно повышение щелочестойкости до 90 %, хотя состав должен существенно отличаться от рекомендуемого литературными источниками.

При этом значительно увеличивается доля основных оксидов и выделяющаяся кристаллическая фаза больше соответствует составу мелилита. Полученная нейронная модель прогнозирует сплав следующего состава (мае. %):

30-35 БЮг; 22-25 А1г03; 24-27 СаО; 10-12 МдО; 0-2 Ре203; 3-6 ТЮ2; 0,5-2,5 №гО.

Определены характер (рис. 4) и доля влияния компонентов сплава (%) на щелочестойкость отливок: компонент ТЮ2 СаО БЮ2 МдО №гО А1203 Ре2Оэ доля влияния 57 10,8 9,51 6,9 5,79 5 3,8.

Для оценки возможности получения сплавов на основе отходов производства с высокими служебными свойствами в литейной лаборатории МГТУ было выплавлено около 30 сплавов с использованием следующих материалов: доменный, конвертерный и ваграночный шлаки, хвосты сухой и мокрой магнитной сепарации, шлам мартеновских отделений, бой шамотного кирпича, бой магнезитового кирпича, отработанная

о t-ü о н о с; о

S

15 25 35 Содержание МдО, %

70 40 10

5 10 15 20 25 30 Содержание А!203, %

о ^100 о 90 g * 80 8 Ö 70 У g 60

о

Ь

о

ь

5

35 40 45 50 55 60 Содержание Si02l %

^ 100 97,5 * 95

Ö 92.5

g 90

0 2 4

Содержание Na2Q, %

0 2,5 5 7,5 10 Содержание Fe203l %

0 1 2 3 4 5 Содержание ТЮ2, %

10 20 30 40 50 Содержание СаО, %

Рис. 2. Влияние химического состава на стойкость отливок в соляной

кислоте:

-А- - 32 %-ный раствор HCl; -•- - то же, 20 %

35 40 45 50 55 60 Содержание ЗЮ2, %

100 90

>2 О

§ X 80 ё £ 70

5 §60

^одержание^дО,

Ъ юо

& ^ 90 о X

о £

80 70 60

15 20 25 30 35 40 45 Содержание СаО, %

0 2,5 5 7,5 10 Содержание Ре203, %

е х- юо

0 £ 90

1 ио

ё 70

5 15 25 Содержание А1203, %

0^ 1 2 3 4 5 Содержание Т|02, %

100

1 2 Содержание Ыа20, %

Рис. 3. Влияние химического состава на стойкость отливок в серной

кислоте:

-А- - 20 %-ный раствор Н2304; - то же, 98 %

30 40 '50 60 Содержание ЭЮг, %

91

т л

а ь89

а. § 3 * 88

»■41

10 20 30 40 50 Содержание СаО, %

2 3 4 5 6 7 Содержание Ре203, %

92

О 90

& й) X" 88

э-о с л ь 86

О) 3" о 84

82

10 15 20 25 Содержание А1203, %

6 9 12 15 Содержание МдО, %

0 1 2 3 4 5 6 Содержание Ыа20, %

Содержание ТЮ2, %

Рис. 4. Влияние химического состава на стойкость отливок в растворе №ОН

формовочная смесь, рутил, сода, железная руда, известь. За основу были взяты сплавы, полученные с помощью нейронной сети.

Расчет шихты производили нейросетевым методом. Содержание отходов в шихте в зависимости от состава сплава колебалось от 75 до 95 %.

Полученные литые образцы были испытаны на износостойкость, кислотостойкость и щелочесгойкость. Результаты испытаний сопоставлены с результатами базовых сплавов и прогнозов нейронных моделей. Максимальная разница свойств сплавов на основе отходов промышленного производства и базовых сплавов не превышает семи процентов. Это говорит о том, что присутствие неучтенных оксидов в применяемых материалах не оказывает существенного влияния на свойства сплавов, и можно получать сплавы с высокими служебными свойствами на основе отходов.

Область применения шлако-каменного литья до настоящего времени ограничивается производством малогабаритных и несложных по конфигурации изделий. Это объясняется, в первую очередь, низкой термостойкостью материала отливок, что вызывает появление трещин в процессе кристаллизации и термической обработки отливок.

Термостойкость отливок зависит от усадки расплавов при затвердевании, коэффициента термического расширения (КТР) отливок, как в стеклообразном, так и в кристаллическом состояниях. Для поиска сплава с высокой термостойкостью был проведен ней-росетевой анализ полученных данных и данных других исследователей по термостойкости отливок и коэффициенту термического расширения в стеклообразном и кристаллическом состояниях. Используя метод оптимизации, с помощью нейронных моделей был спрогнозирован оптимальный состав сплава с максимальной термостойкостью 1372 °С (мае. %): 41-44 БЮ2; 28-30 А1203; 18-20 СаО; 0-0,5 МдО; 0-1,5 РеО; 0-1,5 ТЮ2; 1-3 Сг203; 5-7 У20.

Определены характер (рис. 5) и доля влияния (%) химического состава на термостойкость отливок: компонент СаО А1203 Ре203 РеО БЮ2 Ыа20 МдО ТЮ2 доля влияния 26,36 13 11,07 11 10,9 10,27 6,4 3,56 компонент Сг2Оэ Р Ы20 К20 Р205 Б МпО доля влияния 2,35 1,55 1,43 1,36 0,2 0,61 0,02.

Оксиды натрия и железа формируют кристаллические фазы с высоким коэффициентом термического расширения, поэтому они снижают термостойкость.

о О 1400

8 £1200

| о 1000 а> ^ г—

20 30 40 50 60 70 Содержание ЗЮ2, %

о ¡2*

I. " 1100 § 1000

0 10 20 30 40 Содержание А1203, %

0 10 20 30 40 50 Содержание СаО, %

0 1,5 3 4,5 6 7,5 Содержание и20, %

0 о

К о

1 г

I §

1400 1200 1000 800

0 1,5 3 4,5 6 Содержание №20, %

I

О- о

1400 1200 1000 800

0 4 8 12 16 20 Содержание МдО, %

0 3 6 9 12 Содержание Ре2Оэ, %

>3

о

<5 о

а. а> I-

О

0 7,5 15 22,5 30 Содержание ТЮ2, %

Рис. 5. Влияние химического состава на термостойкость отливок

Методом оптимизации получен сплав с максимальной теплостойкостью (мае. %):

БЮг А1203 СаО МдО РеО Ре203 Сг2Оэ Э 47,2-51,2 5-9 23-27 4-5,5 0,5-1,2 1-3,5 0,5-1,5 0,5-1,0

. Определен характер и доля влияния (%) компонентов сплава на теплостойкость отливок.

компонент Р2 Ыа20 МдО Р2Об вгО Б03 Ре203 РеО СаО доля влияния 17,3 17,0 16,9 15,1 10,4 10,4 2,4 2,3 1,8 компонент ТЮ2 БЮг А1203 Сг263 К20 МпО доля влияния 1,7 1,6 1,3 1 0,3 0,07.

Кроме того, был проведен нейросетевой анализ и получены нейронные модели по таким свойствам отливок, как прочность на сжатие, модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент Пуассона.

Установлена взаимосвязь химического состава и указанных свойств.

Таким образом, нейросетевой анализ позволяет использовать новую методику поиска составов шлако-каменных сплавов с высокими служебными свойствами в зависимости от условий эксплуатации отливок и прогнозировать их свойства в зависимости от химического состава. Использование отходов производства для получения шлако-каменных отливок несущественно снижает их служебные свойства и позволяет снизить стоимость отливок и улучшить экологическую ситуацию в данном регионе.

Использование сплава с высокими служебными свойствами не гарантирует получение качественной отливки, если при этом не учитываются свойства расплавов, параметры кристаллизации и тепловое состояние отливки.

3. Исследование свойств оксидных расплавов

К наиболее важным свойствам расплавов относятся вязкость, жидкотекучесть и электропроводность. Они определяют процессы получения расплава, заполнения формы и кристаллизации отливок.

Вязкость является одним из основных свойств, определяющих поведение расплава и отливки при заливке, охлаждении, стекловании . и кристаллизации. Температурную зависимость вязкости чаще всего описывают экспоненциальным уравнением, предложенным впервые Я.И. Френкелем, с теми или иными поправками, учитывающими влияние температуры на энергию активации. Однако до сегодняшнего момента не удалось получить универсальную формулу, позволяющую описать вязкость любых жидкостей в зависимости от температуры. Тем более не удается получить надежную зависимость между температурой, химическим составом и вязкостью.

Для установления такой зависимости был проведен нейросетевой анализ собственных экспериментальных данных, а также полученных многими исследователями для расплавов и стекол, и созданы нейронные модели, позволяющие прогнозировать вязкость сплава в жидком и стеклообразном состояниях в зависимости от химического состава и температуры. Выявлен характер влияния температуры и компонентов химического состава на вязкость (рис. 6).

и; Ш

300 200 100 о

О 20 40 60 80 Содержание ЗЮ2, %

0 10 20 30 40 Содержание А1203, %

с 1000

¡2 750 § 500 й 250

к п

аз О

О 20 40 60

Содержание СаО, %

с 200

¡2 150 £ 100

I 50

ш о

О 10 20 30 Содержание МдО, %

\

5=

О 10 20 30 40 Содержание ЫагО, %

с 80

ь"601е~1—г

8 40-4:—■ £ 20 —^». <§ О

О 5 10 15 20 25 Содержание Ре203, %

С 8000 ¡о 6000 8 4000

750 1000 1250 1500 Температура, °С

50

% 30 4-»

к т

О 3 6 9 12 15 Содержание ТЮ2, %

Рис. 6. Влияние химического состава и температуры на вязкость петрургических расплавов

Доля влияния параметров на вязкость силикатных расплавов следующая (%):

параметр БЮг Ре2Оэ А1203 Ыа20 МдО К20 Т РеО доля влияния 14,32 11,07 9,59 9,36 8,9 8,62 8,38 7,86 параметр СаО ТЮ2 Сг203 Б МпО Р доля влияния 7,54 4,91 4,58 2,57 1,39 0,86.

Для описания вязкости и склонности к стеклообразованию были предприняты попытки использования критериев, позволяющих оценивать те или иные свойства расплавов и стекол (критерий Ро-усона, электроотрицательность по Полингу, коэффициент структуры анионов - КСА, пироксеновый модуль - Мру). Однако эти критерии оказались применимы лишь для отдельных случаев. С целью рационального управления вязкостью нами были введены критерии силы ионной связи и энергии диссоциации оксидов, а также модифицированы уже известные критерии (Мру, КСА) и проведена статистическая обработка 1200 данных по расплавам и 250 - по стеклам. Результаты представлены на рис. 7.

1,5 3 4,5 Мру/Т

г ■е- ■ч 2 ь 6 4 ■

о О

(О и. О О о; 2

с; 01

и -

и,вис! 1 ^ К*__

1 1,5 2 2,5 3 Сила ионной связи/Т

5 5

* |

о 5

г- т

ад

2

КСА/Т

0,6 0,7 0,8 0,9 1 Энергия диссоциации,

кДж/(моль*град)

Рис. 7 Зависимость вязкости расплавов от модифицированных критериев

Как видно из данных рис. 7, установлена достаточно тесная связь между вязкостью и такими критериями, как КСА, сила ионной связи и энергия диссоциации.

Полученные зависимости показывают, что при увеличении

структурных единиц расплава вязкость его увеличивается.

Проведен нейросетевой анализ и созданы нейронные модели для электропроводности и жидкотекучести силикатных расплавов.

Установлена взаимосвязь температуры, химического состава с электропроводностью и жидкотекучестью силикатных расплавов. Определена доля влияния температуры и компонентов химического состава на эти свойства.

Получены критериальные зависимости жидкотекучести (рис. 8), которые так же, как и в случае с вязкостью, определяются размерами структурных единиц расплавов.

2 5

о <0

т &

О)

к С! 5:

100 80 60 40 20

♦ ♦, * Г = 0 ,5958

»♦—

♦ ♦7*

1100 " 80 60 40 20 0

0,4 0,45 0,5 0,55 Энергия диссоциации, кДж/(моль*град)

л

§

X

>4

ЪС

Ф I-

о ч:

♦ ф*^ \ я ! = 0,61 37

гг

♦ ♦ |"

1,3 1,4 1,5 1,6 Сила ионной связи

1,7

Рис. 8. Влияние критериев на жидкотекучесть оксидных расплавов

Критериальные зависимости в сочетании с нейронными моделями позволяют рационально управлять вязкостью, жидкотекучестью и электропроводностью расплавов, изменяя их химический состав.

4. Особенности процессов формирования кристаллической структуры шлако-каменных отливок

Затвердевание шлако-каменных отливок, как правило, происходит без образования кристаллической структуры, т.е. получается отливка в стеклообразном состоянии.

При быстром охлаждении фиксируется определенная структура жидкости, "замораживается" неравновесный ближний порядок в расположении атомов, существовавший в расплаве. Этот процесс играет исключительно важную роль в технологии получения шлако-каменных отливок, поскольку определяет их режимы охлаждения.

Для определения стандартной температуры стеклования был проведен нейросетевой анализ имеющихся данных. Обученная нейронная модель позволяет прогнозировать стандартную температуру стеклования расплава в зависимости от его химического состава. Установлена взаимосвязь химического состава и температуры стеклования. Однако знание температуры стеклования сплава не предопределяет вероятности получения отливки в стекловидном или закристаллизованном состоянии. Эта вероятность определяется скоростью охлаждения.

Одной из важных задач при охлаждении отливок является установление связи между скоростью охлаждения и процессом стеклования, т.е. установление той граничной скорости охлаждения, при которой возможна кристаллизация непосредственно в форме. Методом I I Г-диаграмм (рис. 9) определена критическая скорость охлаждения, при которой возможно стеклование отливок.

Результаты расчетов критической скорости охлаждения представлены в табл. 4.

1700

о 1500

о

го а. 1300

>>

н <и 1100

О.

а> с 900

г

О) н 700

500

-5 0 5 10 15 20 25 30 Логарифм времени кристаллизации, с

Рис. 9. ТТТ - диаграмма сплавов:

- кислотостойкий; —Аг— - щелочестойкий; Ь" - износостойкий; X -термостойкий; >К - теплостойкий

Таблица 4

Результаты расчета критической скорости охлаждения

отливок

Сплав Темпера- Размер АН, Критиче-

тура струк- кДж/ ская ско-

стекло- турной моль рость ох-

вания Тд, К единицы, нм. лаждения, град/с (град/мин)

Кислото- 884 0,5 418,6 0,089

стойкий (5,33)

Износостой- 1161 1,2 418,6 0,169

кий (10,15)

Щелоче-стойкий 858 0,42 418,6 5,933 (355,98)

Термостойкий 1271 2 418,6 0,004 (0,267)

Теплостой- 1109 1,36 418,6 21,186

кий (1271)

Из табл. 4 видно, что при реальных скоростях охлаждения отливок из щелочестойкого и теплостойкого сплавов всегда кристаллизуются, а термостойкого - затвердевают в стеклообразном состоянии.

При скоростях охлаждения ниже критической процессы кристаллизации происходят в расплаве. Большую работу по изучению кинетики кристаллизации из расплавов выполнил Кручинин Ю.Д.. Он определил температуры начала кристаллизации и максимальной линейной скорости кристаллизации из расплава. Однако зависимости данных параметров от химического состава расплава установить не удалось. С целью установления взаимосвязи кинетики кристаллизации расплавов и их химического состава был проведен нейросетевой анализ имеющихся данных и получены нейронные модели, позволяющие прогнозировать температуру начала кристаллизации, температуру максимальной скорости кристаллизации, а также максимальную скорость кристаллизации в зависимости от химического состава расплава. Установлена взаимосвязь между параметрами кристаллизации и химическим составом расплава. Получена зависимость скорости кристаллизации от коэффициента структуры анионов (рис. 10). Данный рисунок наглядно

демонстрирует, что с уменьшением размера аниона скорость кристаллизации увеличивается.

При охлаждении сплавов со скоростью выше критической получают отливки в стеклообразном состоянии, и их кристаллизация происходит иначе, чем расплавов. Оценку процессов кристаллизации стекол и их кристаллизационной способности можно сделать с помощью дифференциального термического анализа (ДТА).

и со

го

II

У 5

О- 5

О

о о. о

а

О

1500 1000 500

= 0,7263 ♦

♦

2,8 3 3,2 3,4 3,6 Коэффицент структуры анионов

Рис. 10. Влияние коэффициента структуры анионов на скорость кристаллизации

Для выявления зависимости характера кристаллизации отливок от химического состава были выплавлены сплавы и проведен дифференциально-термический анализ. На основе этих данных и работ других исследователей были получены нейронные модели, позволяющие прогнозировать начало и максимальную скорость формирования центров кристаллизации (эндоэффект), начало и максимальную линейную скорость кристаллизации (экзоэффект). Установлена взаимосвязь между химическим составом сплавов и температурой образования центров кристаллизации (ОЦК) и максимальной линейной скоростью кристаллизации (ЛСК). Данные модели позволяют выбирать температуру выдержки отливки на первом (ОЦК) и втором (ЛСК) этапах.

Критериальная зависимость параметров кристаллизации показала, что наиболее тесная связь этих параметров наблюдается с силой ионной связи (рис. 11).

Проведенный анализ влияния химического состава и предложенных критериев на параметры кристаллизации позволяет управлять процессами кристаллизации в зависимости от химического состава и скорости охлаждения отливки.

3,1 3,2 3,3 Сила ионной

связи/Тмак0Оцк

го о.

го ^ с 1

01500 ^-1300 1100 900 700 500

о ^

го г

—Я2-0,9 | 394-

-ч к-

2 2,4 2,8 3,2 3,6 Сила ионной связи

« <р 1400

Сила ионной связи/Тнач оцк

\К2 = 0,9703

1,5 2,5 3,5 Сила ионной связи/ТЛСК2

Рис.11. Влияние силы ионной связи на параметры кристаллизации отливок

5. Особенности теплового режима охлаждения и затвердевания шлако-каменных отливок

На формирование кристаллической структуры, как было видно ранее, большое влияние оказывает тепловое состояние отливки. Для отливок из металлических сплавов разработано достаточно много методик и математических моделей охлаждения и кристаллизации. Большой вклад в этот процесс внесли А.И. Вейник и Н.И. Хворинов. Эти работы явились основой для дальнейшего развития математического аппарата расчета охлаждения отливок, над которым работали Г.Ф. Баландин, С.С. Жуковский, Г.А. Анисович и др.

Попытка использовать известные математические модели для расчета теплового состояния шлако-каменных отливок не дала

желаемых результатов, поскольку тепловой режим формирования шлако-каменных отливок отличается от режимов охлаждения отливок из металлических сплавов:

- охлаждение и затвердевание таких отливок происходит без температурной остановки и без выделения теплоты кристаллизации, поскольку они в большинстве случаев сразу же после затвердевания представляют собой аморфное тело (стекловидную фазу);

- соотношение теплоемкостей отливки и формы существенно отличается от подобного соотношения металлической отливки -теплоемкость шлако-каменной отливки существенно меньше, чем металлической - и, следовательно, в отличие от металлов в шла-ко-каменной отливке не происходит выравнивание температуры после заливки, и она охлаждается с заметным перепадом температур по сечению;

- во всех уравнениях фигурирует теплота кристаллизации сплава, а шлако-каменные отливки в большинстве случаев затвердевают без кристаллизации; приравнивание этого члена уравнений к нулю делает их бессмысленными.

Поэтому для определения тепловых полей шлако-каменных отливок необходима другая математическая модель.

Нами предложена математическая модель с использованием метода конечных элементов.

В основу метода конечных элементов положено уравнение Фурье, описывающее трехмерную задачу теплопроводности:

Э2Уох2+с^1/еу2+52Ь'аг2=(1/а)а/Зт.. (6)

Тепловой узел разбивается на определенное количество ячеек, обычно не менее 9. Модель может быть одномерной, двухмерной и трехмерной.

Для расчета температурного поля в соответствии с трехмерной моделью отливка разбивается на слои (пласты), а каждый слой делится на определенное количество ячеек, которые взаимодействуют с соседними ячейками или окружающей средой. Тепловое состояние ячеек определяется по аналогии с законом Кирхгофа, т.е. сумма всех потоков в данную точку равна нулю. Схема модели приведена на рис. 12.

Уравнение для первой ячейки центрального слоя:

К^агУ+К,. К116(М6)+ К118(Ма)+ К1,А(^41А)+

К1.в(М,в)+(срУ/Дт)(М1*)=0; (7)

^МД-с/срУНК^Мг) +^,4(^44)+ К,,6(1^)+ К1,8(11-М+

К,,д(М1А)+К1.в(М,в], (8)

где X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-град);

- температура первой и второй точки соответственно, град; с - удельная теплоемкость ячейки, Дж/(кг-град); р - плотность ячейки, кг/м3; V - объем ячейки, равный Дх-ДуДг, м3;

Дт - промежуток времени, в течение которого анализируется данная ячейка, с;

К - проводимость ячейки, Вт/град;

I)* - температура первой ячейки в конце временного интервала, град.

•24 •25 •10 • 11 •12

•23 •9 •2 •3 •13

•22 •8 • 1 •4 •14

•21 •7 •6 •5 • 15

•20 •19 • 18 • 17 • 16

С _А _0 В^ О

Рис. 12. Схема трехмерной модели: 1,2,3... - номер ячейки; А,В,С... - индекс слоя

Аналогичные зависимости составляются для каждой точки каждого слоя. Максимальный временной интервал определяется из выражения:

Лт<- ср^/У . (9)

2Я.(Дх Ду + Ду2Д22 + Ах Дг2)

Для исследования тепловых режимов любых отливок во всех уравнениях теплопроводности в явной или неявной форме заложены теппофизические и физические свойства расплавов и отливок. К этим свойствам относятся плотность, теплопроводность, теплоемкость, температура плавления. Справочных данных по этим свойствам очень мало. Чаще всего они относятся к конкретным сплавам, что затрудняет их использование при изменении состава сплава.

Поэтому для создания базы данных указанных параметров в соответствии с матрицей (табл. 1) были выплавлены сплавы, отлиты и исследованы образцы на плотность, теплоемкость и температуру

плавления в стеклообразном и кристаллическом состояниях (табл. 5).

Таблица 5

Экспериментальные данные по свойствам сплавов_

Номер сплава Температура плавления, °С Теплоемкость, «Дж/ (кг-град) Плотность, г/см3 Теплопроводность, Вт/(мград)

состояние

кристаллическое стеклообразное кри-стап-личе-ское стек-лооб-разное кри-стал-личе-ское стек-лооб-разное кри-стал личе ское стек лооб разное

Тсол Тлик Тнач . пл Ткон. пл

1 1294 1363 1208 1349 1,00 0,88 2,65 2,14 1,99 0,85

2 1254 1306 1056 1129 0,91 0,97 2,72 2,36 2,04 0,83

3 1314 1355 1119 1241 1,01 0,88 2,83 2,24 2,01 0,88

4 1274 1343 1153 1224 0,98 0,95 2,83 2,27 2,00 0,87

5 1149 1257 1089 1195 1,00 0,95 2,76 2,36 1,91 0,91

6 1183 1204 1016 1098 0,95 0,93 2,65 2,39 1,97 0,92

7 1225 1279 989 985 1,04 1,00 3,02 2,46 1,93 0,95

8 1162 1220 936 994 1,03 0,96 2,87 2,59 1,97 0,97

9 1265 1322 1183 1235 1,01 1,03 2,86 2,30 1,85 0,86

10 1204 1290 967 1183 1,01 0,97 2,83 2,29 1,94 0,84

11 1257 1310 1158 1268 1,07 1,04 2,90 2,40 1,92 0,88

12 1257 1318 1191 1351 1,06 0,91 2,75 2,27 1,92 0,86

13 1233 1310 980 1059 1,03 1,00 2,56 2,43 1,85 0,88

14 1102 1183 1002 1128 1,10 0,96 2,79 2,60 1,90 0,91

15 1195 1224 750 800 1,08 1,06 3,07 2,56 1,78 0,96

16 1166 1233 994 1055 1,07 0,95 3,14 2,54 1,92 0,98

17 1191 1257 1092 1228 1,05 0,90 2,59 2,18 1,98 0,83

18 1174 1224 970 1107 1,05 0,99 2,67 2,40 2,07 0,86

19 1132 1245 989 1204 1,00 0,99 2,53 2,28 2,09 0,91

Продолжение табл. 5

Номер спла ва Температура плавления, °С Теплоемкость, кДж/ (кгград) Плотность, г/см Теплопроводность, Вт/(мград)

состояние

кристаллическое стеклообразное кри-стал личе ское стек лооб разное кри-стал личе ское стек лооб разное кри-стал личе ское стек лооб разное

Тсол Тлик Тнач . пл Ткон. пл

20 1128 1220 1128 1183 1,10 0,88 2,86 2,26 2,13 0,93

21 1220 1253 985 1024 1,04 0,98 2,59 2,36 1,95 0,94

22 1170 1187 922 1000 0,99 0,75 2,84 2,58 1,93 0,91

23 1179 1253 989 1068 1,03 0,89 3,21 2,64 2,03 0,99

24 1166 1216 971 1020 1,06 0,84 3,12 2,41 2,04 1,00

25 1241 1306 1124 1314 1,08 0,69 2,72 2,47 1,93 0,85

26 1199 1228 1046 1174 1,06 1,01 2,50 2,20 1,95 0,86

27 1204 1270 980 1024 1,06 1,03 2,15 2,37 1,96 0,90

28 1162 1257 922 989 1,04 0,99 2,95 2,33 2,02 0,90

29 1237 1294 976 1002 1,17 0,91 2,96 2,42 1,90 0,94

30 1136 1195 931 1007 1,08 0,92 3,02 2,59 1,86 0,91

31 1191 1249 985 1068 1,07 0,93 2,92 2,33 1,95 0,99

32 1183 1265 1020 1046 0,98 0,92 3,05 2,35 1,98 0,97

33 1136 1183 1170 1203 0,98 0,95 2,70 2,79 1,93 0,93

34 1149 1199 1166 1199 0,91 0,98 3,00 2,84 1,98 0,94

35 1174 1199 1166 1191 0,90 1,01 3,30 2,99 2,10 0,97

36 1199 1241 1183 1224 0,88 0,97 3,33 3,25 2,22 1,01

37 1204 1257 1265 1318 0,91 0,91 3,62 3,60 2,33 1,07

По экспериментальным данным и данным других исследователей были составлены базы данных по плотности, теплоемкости, теплопроводности, температуре плавления, проведен нейросете-вой анализ и получены нейронные модели, позволяющие прогнозировать указанные свойства в зависимости от химического соста-

ва, как в стеклообразном, так и в кристаллическом состояниях. Определены взаимосвязь химического состава сплава и отмеченных свойств, а также доля влияния компонентов на данные свойства.

Используя математическую модель и нейронные модели по свойствам расплавов и отливок, можно рассчитывать температурное поле отливок любой сложности и с любыми параметрами, определять параметры литниковой системы, время выдержки отливки в форме, температуру выбивки и посада в кристаллизационную печь, а также оптимальный режим кристаллизации и отжига.

Полученные математическая и нейронные модели позволяют внести коррективы в расчет литниковой системы для шлако-каменных отливок.

Обычно для расчета питателя применяют эмпирическую формулу:

Ъ = к[(80-5)00]1/2, (10)

где 5 - толщина стенки отливки;

к - коэффициент, зависящий от степени отвода тепла от стенок отливки и от толщины стенки, равный 25-35.

Знание закономерностей изменения вязкости расплава при изменении его температуры позволяет использовать законы течения вязких расплавов и определить время заполнения формы (тзал) и сечение питателя (Ъ):

т = л/^УотлРА(Т3ап -~Г|_)

' ® отл^ 4 С"зал — Тф )

_ 32G0ti(1 + Pll) .

"v P1V "

где Vom - объем отливки, м3;

So-m - поверхность отливки, м . .

сн - удельная теплоемкость расплава, Дж/(кгтрад);

pi - плотность расплава, кг/м3;

Тзал - температура заливаемого расплава, С;

TL - температура начала затвердевания расплава, С;

Тф - температура формы, °С;

ЪА - теплоаккумулирующая способность формы, Вт'с /(м2град); G0 - масса отливки, кг,

h - высота стояка (гидростатический напор), м; т] - вязкость, Пас; I - длина литникового канала, м. Предложенная методика расчета позволяет определять время заливки и площадь лимитирующего сечения литниковой

(11)

^етлР1с,(Таап -TL)

SOTJ1b4(T3i

■Тф)

(12)

системы в зависимости от свойств расплава (вязкости, плотности, теплоемкости), конфигурации отливки и теплового состояния формы.

6. Применение установленных закономерностей для определения свойств расплавов и отливок и разработки оптимальных параметров их получения

Проведенные исследования позволили получить нейронные модели по основным свойствам шлако-каменных отливок. По этим моделям возможно прогнозирование свойств отливок в зависимости от их химического состава. Кроме того, используя метод оптимизации, были спрогнозированы сплавы с максимальными свойствами: износостойкостью, микротвердостью, кислотостойкостью в растворах серной и соляной кислот, щелочестойкостью, термостойкостью и теплостойкостью. Причем, высокие свойства отливок получены из сплавов, составленных на основе отходов производства.

В соответствии с предложенной методикой была рассчитана литниковая система для плит размерами 300x300x25 мм из износостойкого, килостостойкого, щелочестойкого и термостойкого сплавов. Результаты расчетов сведены в табл. 6.

С использованием нейронных моделей были определены те-плофизические параметры полученных сплавов и на основе предложенной математической модели рассчитаны режимы получения шлако-каменных отливок (расчеты сделаны для плит толщиной 25 мм) (табл. 7).

Таблица 7

Технологический цикл изготовления отливок_

| Этапы охлаждения Тип литья

щело- чес- тойкое износостойкое кислотостойкое термостойкое теплостойкое

Выдержка в форме, с 730 755 350 160 250

Температура центра оп ливки при выбивке, С 870 1000 950 1085 995

Температура в кристаллизационной печи, С 1000 1050 980 1050 1000

Время кристаллизации, с 4670 5700 6420 4300 6550

Температура отжига, "С 300 300 300 300 300

Охлаждение до безопасной температуры, с 36000 20000 31000 2200 10300

Время всего цикла, с 41400 26455 37770 6660 17200

Определены технологические свойства полученных сплавов, которые представлены в табл. 8.

Таблица 6

Результаты расчета литниковой системы

Сплав 2 ю" г г .сГ СО о (О* 2 > сч 2 СО 1_ £ о О Тзал,°С О о т" м £ О О 4 н г с о .С "9 го 1- о. т ь •в" г о 5 и" о го с •СГ ч-О £сГ Ч-С 5

Износостойкий 0,025 0,3 0,3 2,3 0,21 6,18 1345 1187 25 0,2 1600 12 10,2 58

Кислотостой кий 0,025 0,3 0,3 2,3 0,21 6,08 1370 1184 25 0,2 1600 17 1,36 18

Щелочестой кий 0,025 0,3 0,3 2,3 0,21 6,13 1375 1231 25 0,2 1600 10 1,3 23

Термостойкий 0,025 0,3 0,3 2,3 0,21 6,80 1380 1234 25 0,2 1600 12 9,7 55

Теплостойкий 0,025 0,3 0,3 2,3 0,21 6,37 1390 1182 25 0,2 1600 24 3,9 25

Таблица 8

Технологические свойства сплавов

Показатель Тип сплава

Износостой кий кислото стойкий щелоче сто-йкий термо-стой-кий теплостойкий

КТР ст, 1/град'10° 5.94 7.48 9.69 4.22 7,33

КТР кр, 1/град-10° 4,68 9,60 11,1 7,94 5,8

Вязкость расплава при температуре заливки, П 102,1 13,6 12,8 96,7 38,8

Электропроводность, 1/(омсм) 0,126 0,345 0,4 0,034 0,11

Жидкотекучесть при температуре заливки, мм 54 67 38 29 53

Плотность ст., г/смл 2,617 2,572 2,592 2,877 2,694

Плотность кр., г/см11 2,655 2,744 2,956 2,942 2,944

Температура начала плавления ст., °С 1084 998 949 1087 1025

Температура конца плавления ст., °С 1154 1128 945 1203 1110

Температура сол., иС 1187 1184 1231 1234 1182

Температура л и кв., иС 1246 1272 1276 1277 1288

Теплоемкость ст., кДж/(кгград) 0,934 0,989 0,95 0,955 1,01

Теплоемкость кр., кДж/(кг-град) 0,99 1,11 1,07 1,08 0,99

Теплопроводность ст., Вт/(мград) 0,949 0,876 1 1,012 0,93

Теплопроводность кр., Вт/(м-град) 2,02 1,871 1,913 2,158 1,9

Линейная усадка ст., % 0,69 0,87 1,07 0,51 0,85

Линейная усадка кр., % 0,54 1,11 1,35 0,98 0,67

Объемная усадка при затвердевании, % 4,65 8,4 12,4 3,8 5,8

Объемная усадка при кристаллизации из расплава, % 4,2 10,4 5,6 4 13

На основе результатов исследований разработана технология получения отливок рабочих колес шламовых насосов и из износостойкого сплава, составленного из отходов производства (доменный шлак - 19 %, хвосты магнитной сепарации - 40,5,песчано-глинистая смесь - 21,9, бой шамотного и магнезитового кирпича -10,6), которая прошла промышленное опробование на ОАО «Бай-макский машиностроительный ,завод» и составлена технологическая инструкция по выплавке сплава, заливке форм и термообработке отливок.

На ОАО «Учапинский ГОК» проведено промышленное испытание шлако-каменной отливки «Песковая насадка» взамен применяющейся из спеченного корунда, которая простояла дольше на 40 %.

ИТОГИ РАБОТЫ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В рамках развития общей теории формирования шпако-каменных отливок получены нейронные модели, позволяющие прогнозировать сплавы с требуемыми свойствами. Для заданных сплавов прогнозируются основные технологические, теплофизиче-ские и специальные свойства расплавов и отливок, по математическим моделям рассчитываются основные параметры литниковых систем, оптимальные режимы заливки, выдержки, кристаллизации и охлаждения отливок. При этом конкретные результаты работы сводятся к следующему,

1. Разработана методика выбора оксидных сплавов с заданными свойствами в зависимости от условий эксплуатации, на основе которой получены новые составы сплавов с высокими изно-со-, кислото-, щелоче- и термостойкостью при использовании в качестве шихтовых материалов до 90 % отходов производства.

2. Установлена взаимосвязь химического состава и служебных свойств шлако-каменных отливок - износостойкости, кислотостой-кости, щелочестойкости, термостойкости, коэффициентов термического расширения, прочности на сжатие, - позволяющая прогнозировать и регулировать их в зависимости от химического состава и заданных параметров.

3. Предложены новые критерии - критерий силы ионной связи, энергии диссоциации оксидов, модифицированы уже известные -коэффициент структуры анионов и пироксеновый модуль - дающие возможность оценивать влияние компонентов на технологические свойства расплавов, установлена взаимосвязь химического состава, температуры и технологических свойств расплавов, позволяющая прогнозировать и регулировать эти свойства.

4. Установлена взаимосвязь химического состава и темпера-

туры стеклования и размягчения и предложена методика определения критической скорости охлаждения петрургических расплавов, с помощью которой можно управлять процессами кристаллизации отливки во время ее затвердевания. Определены критические скорости охлаждения для износостойкого (10,15 град/мин), кислотостойкого (5,33 град/мин), щелочестойкого (356 град/мин), термостойкого (0,27 град/мин) и теплостойкого (1271 град/мин) сплавов.

5. Установлены закономерности изменения параметров кристаллизации сплавов - температуры начала кристаллизации, формирования центров кристаллизации, максимальной скорости кристаллизации - в жидком и твердом состояниях в зависимости от их химического состава, на основе которых определены пути управления этими параметрами.

6. Разработана математическая модель затвердевания и охлаждения отливок, позволяющая определить тепловое состояние отливки и формы, время выдержки в форме, выбивки, кристаллизации, оптимальные скорости нагрева и охлаждения.

7. Исследованы теплофизические свойства оксидных сплавов в стеклообразном и закристаллизованном состояниях, установлена взаимосвязь химического состава сплавов и их теплофизи-ческих свойств, что обеспечивает прогнозирование этих свойств отливок в зависимости от их химического состава и проведение корректных тепловых расчетов.

8. Предложена методика определения параметров технологического цикла получения шлако-каменных отливок, основанная на разработанной математической модели и прогнозе их свойств по нейронным моделям. Определены технологические циклы получения отливок из износостойкого, кислотостойкого, щелочестойкого, термостойкого и теплостойкого сплавов.

9. Усовершенствована методика расчета литниковой системы для шлако-каменных отливок, учитывающая тепловое состояние сплава, вязкость, плотность и теплоемкость расплава в процессе заливки.

10. Предложен комплекс нейронных и математических моделей, позволяющий прогнозировать и регулировать свойства расплавов и отливок, начиная от плавки и заливки и кончая термообработкой. Нейронные модели делают возможным оценить степень влиянии каждого компонента на свойства и разработать рациональные пути их регулирования. При этом появляется возможность определить оптимальные технологические параметры получения отливок в зависимости от их химического состава и теплового состояния.

11.Проведено промышленное опробование технологии получения шлако-каменных отливок, разработана технологическая инструкция, получены и испытаны отливки из износостойкого сплава, составленного с использованием отходов производства -доменный шлак, хвосты магнитной сепарации, песчано-глинистая смесь, бой шамотного и магнезитового кирпича - которые показали более высокие эксплуатационные свойства, чем традиционно применяемые.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

в учебном пособии

1. Чернов В.П., Долгополова Л.Б. Производство отливок из неметаллических материалов: Учебное пособие. Гриф УМО по образованию в металлургии. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 257 с.

в монографии

2. Чернов В.П., Бахметьев В.В. Применение отходов промышленного производства для получения литых изделий: Монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 161 с.

в статьях

3. Чернов В.П. Получение шлако-каменных отливок - один из способов утилизации отходов промышленного производства // Экологические проблемы заводов Урала: Мат. межд. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГМА, 1997. - С. 58 - 60.

4. Чернов В.П., Коток А.П. Шлако-каменное литье - один из способов утилизации отходов производства // Совершенствование литейных процессов: Материалы межд. конф. - Екатеринбург: УГТУ, 1999. - С. 264 - 268.

5. Колокольцев В.М., Чернов В.П., Коток А.П. Влияние химического состава и технологических факторов на структуру и механические свойства шлако-каменного литья // Вопросы прикладной химии: Сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 1999. - С. 135 - 142.

6. Колокольцев В.М., Чернов В.П., Коток А.П. Технология литейных сплавов с заданными литейными свойствами на основе отходов производства черной металлургии // Теория и технология литейных процессов: Мат. науч.-техн. конф. - Владимир: ВлГУ, 1999.-С. 35-36.

7. Новые неметаллические материалы для износостойких деталей / В.М. Колокольцев, В.П. Чернов, В.А. Куц, А.П. Коток // Прогрессивные технологии в машиностроении: Мат. межд. науч.-техн. конф. - Одесса, 2000. - С. 46 - 47.

8. Чернов В.П. Использование отходов металлургического производства для получения износостойких отливок // Литейное производство. - 2000. - №3. - С. 31 - 32.

9. Чернов В.П., Сысоев Н.П., Коток А.П. Исследование ряда свойств минералов как основ шлако-каменного литья // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000.Вып. 1. -С. 149-152.

10. Чернов В.П., Савинов A.C., Кочубеев Ю.В. Влияние химического состава петрургического расплава на его физико-химические свойства // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2000. Вып. 1. - С. 179-183.

11. Чернов В.П., Коток А.П. Роль модификатора в процессе формирования кристаллической структуры шлако-каменного литья // Проблемы и перспективы литейного производства: Мат. 2ой меж-дунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: АлтГУ, 2000. - С. 256 - 258.

12. Микроструктура и свойства шлако-каменного литья / В.П. Чернов, В.М. Колокольцев, М.Г.Денисламов и др. И Проблемы и перспективы литейного производства: Мат. 2ой междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул: АлтГУ, 2000. - С. 141 - 144.

13. Изучение свойств шлаколитых изделий / В.П. Чернов, Ю.В. Кочубеев, А.П. Коток, A.C. Савинов // Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. Вып.2. - С. 178 - 183.

14. Влияние модификаторов на микроструктуру и свойства шлако-каменных отливок / В.П. Чернов, В.М. Колокольцев, М.Г. Де-нисламов, А.Ю. Солнцев // Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. Вып.2. - С. 183-188.

15. Кристаллизация шлакового литья / В.П. Чернов, Ю.В. Кочубеев, А.П. Коток, A.C. Савинов И Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2001. Вып.1.-С. 120-127.

16. Чернов В.П., Савинов A.C., Кочубеев Ю.В. Химическая стойкость шлако-каменного литья // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. Вып. 2. - С. 189-191.

17. Чернов В.П., Савинов A.C., Кочубеев Ю.В. Сравнительный анализ методов математического моделирования // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. Вып. 2. -С. 221-225.

18. Чернов В.П., Савинов A.C., Кочубеев Ю.В. Исследование теплоемкости петрургических сплавов // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2003. Вып. 3. - С. 179 - 183.

19. Чернов В.П., Савинов A.C., Кочубеев Ю.В. Математическое моделирование процессов охлаждения и затвердевания шла-ко-каменных отливок // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2003. Вып. 3. - С. 184 - 187.

20. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В., Савинов A.C. Использование

нейросетевого моделирования для износостойких шлаковых сплавов на основе отходов металлургического производства // Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр.

- Магнитогорск: МГТУ, 2003. Вып. 3. - С. 188 - 192.

21. Проверка математической модели по охлаждению силикатного расплава при постановке пассивного эксперимента / В.П. Чернов, Л.Б. Долгополова, A.C. Савинов и др. // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2003. Вып.З. - С. 159 -161.

22. Чернов В.П., Солнцев А.Ю., Денисламов М.Г. Использование метода дифференциально-термического анализа и нейросе-тевой обработки данных для комплексной оценки влияния химического состава на кристаллизационные свойства шлако-каменного литья // Литейщик России. - 2003. - № 7. - С. 14-18.

23. Развитие теоретических и технологических основ изготовления отливок из отходов металлургического производства / В.П. Чернов, П.В. Звонарев, E.H. Осипов, Е.П. Лозовский // Мат. 62-й науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГТУ, - 2003. - С. 134 - 137.

24. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В., Савинов A.C. Разработка шла-кокаменных сплавов с использованием отходов производства // Мат. 62-й науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГТУ, - 2003. - С. 137 -140.

25. Чернов В.П., Савинов A.C. Совершенствование методов расчета шихты петрургических сплавов II Литейщик России. -2003. - №6.-С. 15-16.

26. Чернов В.П. Жидкотекучесть петрургических расплавов // Литейщик России . - 2003. - №9. - С. 28 - 29.

27. Чернов В.П. Коррозионная стойкость шлако-каменного литья // Литейщик России. - 2003. - №11. - С. 34.

28. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В. Применение нейросетевого анализа для разработки износостойких шлаковых сплавов, содержащих отходы производства // Литейщик России. - 2003. - №8. - С. 37 - 38.

29. Чернов В.П., Чернов A.B. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Прогнозирование вязкости петрургических расплавов II Литейное производство. Приложение.

- 2004. - №6. - С. 11-12.

30. Чернов В.П., Чернов A.B. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Расчет элементов литниковой системы для шлако-каменного литья II Литейное производство. Приложение. - 2004. - №6. _ С. 10 - 11.

31. Чернов В.П., Чернов A.B. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Разработка математической модели затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок // Литейное производство. Приложение. - 2003. - № 12. - С. 8 - 12.

32. Чернов В.П., Савинов A.C. Установление технологических параметров охлаждения щелочестойкого шлако-каменного литья // Известия Челябинского научного центра. - 2003. Вып. 2. - С. 56 - 58.

33. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В. Исследование и прогнозирование кислотостойкое™ петрургического литья нейросетевым моделированием /У Известия Челябинского научного центра. 2003. Вып.2. - С. 11-13.

34. Чернов В.П. Критические скорости охлаждения петрурги-ческих расплавов // Литейное производство сегодня и завтра: Тез. докладов Всероссийской науч.-практ. конф. - Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2004. - С. 45 - 50.

35. Чернов В.П. Определение параметров кристаллизации шлако-каменных отливок при их нагреве // Литейные процессы. Вып. 4: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. ~ С. 139 - 149.

36. Электропроводность силикатных расплавов 1 В.П. Чернов, К.Н. Вдовин, A.A. Подосян, А.Н. Юсин, В.И. Завьялов II Современные проблемы электоометаллургии стали: Мат. XII междунар. конф. - Челябинск: ЮУрГУ, - 2004. С. 71 - 74.

37. Чернов В.П. Использование численных критериев для оценки вязкости летрургических расплавов // Литейщик России. -2005. - № 7.-С. 21-23.

38. Чернов В.П., Русаков A.B. Влияние химического состава на кристаллизацию петрургических расплавов // Литейщик России. -2005. - № 7. -С. 25-28.

39. Чернов В.П., Елистратова H.A. Теплостойкость петрургических сплавов И Литейные процессы. Вып. 5: Межрег. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2005. - С. 37-39.

40. Исследование теплопроводности оксидных сплавов / В.П. Чернов, A.C. Савинов, Ю.С. Самохвалова, Е.А. Лемещенко, H.A. Елистратова // Литейные процессы. Вып. 5: Межрег. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2005. - С. 45-48.

41. Чернов В.П. Влияние химического состава на вязкость остеклованных шлако-каменных отливок // Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. - С.

42. Чернов В.П. Исследование процессов стеклования петрургических расплавов // Литейное производство. - 2006. - №5 - С.

43. Чернов В.П. Исследование процессов кристаллизации шлако-каменных отливок при их нагреве // Известия вузов. Черная металлургия. - 2006. - №5 - С.

Подписано в печать 10.05.06. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.2,0. Тираж 100 экз. Заказ 326.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

Введение

Глава 1. Характеристика отходов промышленного производства и их использование в народном хозяйстве

1.1. Металлургические шлаки

1.2. Отходы обогатительного производства

1.3. Отвалы 15.

1.4. Методы утилизации отходов металлургического производства

1.5. Оценка сырья. Расчет шихты 18 Выводы

Глава 2. Исследование свойств шлако-каменных отливок и выбор сплавов оптимального состава

2.1. Износостойкость шлако-каменных отливок

2.2. Кислотостойкость шлако-каменных отливок

2.3. Щелочестойкость шлако-каменных отливок

2.4. Термостойкость шлако-каменных отливок

2.5. Анализ прочностных характеристик сплавов 73 Выводы

Глава 3. Исследование свойств оксидных расплавов

3.1. Строении стекол и силикатных расплавов

3.2. Исследование вязкости силикатных расплавов

3.2.1. Влияние температуры на вязкость силикатных расплавов

3.2.2. Влияние химического состава на вязкость силикатных расплавов

3.2.3. Нейросетевой анализ вязкости силикатных расплавов и стекол

3.3. Исследование электропроводности силикатных расплавов

3.4. Исследование жидкотекучести силикатных расплавов

Выводы

Глава 4. Особенности" процессов формирования кристаллической структуры шлако-каменных отливок

4.1. Анализ процесса стеклования петрургических расплавов

4.1.1. Стеклование расплавов

4.1.2. Определение температуры размягчения

4.1.3. Критическая скорость охлаждения

4.2. Кристаллизация силикатных сплавов

4.2.1. Гомогенная или спонтанная кристаллизация

4.2.2. Гетерогенная или катализованная кристаллизация '

4.2.3. Рост кристаллов

4.3. Кристаллизация петрургических расплавов

4.4. Исследование процессов кристаллизации сплавов методом дифференциального термического анализа

Выводы

Глава 5. Особенности теплового режима охлаждения и затвердевания шлако-каменных отливок

5.1. Тепловые условия формирования шлако-каменных отливок

5.1.1. Общие положения расчета тепловых полей отливок

5.1.2. Особенности охлаждения и затвердевания шлако-каменных отливок

5.1.3. Метод конечных элементов

5.2. Исследование теплофизических свойств расплавов и твердых сплавов

5.2.1. Исследование плотности

5.2.2. Исследование температуры плавления

5.2.3. Исследование теплоемкости

5.2.4. Исследование теплопроводности

5.3. Расчет охлаждения петрургического литья в системе отливка-форма

5.4. Расчет заполнения формы 219 Выводы

Глава 6. Применение установленных закономерностей для определения свойств расплавов и отливок и разработки оптимальных параметров их получения

6.1. Определение свойств расплавов и отливок

6.2. Расчет литниковой системы

6.3. Определение параметров охлаждения и термообработки отливок

6.4. Практическое использование результатов исследований

Ежегодно в мире теряется около 12 % металла в результате абразивного износа и коррозии. Развитие металлургии, машиностроения, химической, строительной и других отраслей промышленности предъявляет все более высокие требования к специальным свойствам отливок, таким как износостойкость, коррозионная стойкость. Применение высоколегированных металлических сплавов с высокими эксплуатационными свойствами зачастую становится невыгодным из-за их большой стоимости. Необходимо применять более дешевые альтернативные материалы, не уступающие по своим специальным свойствам металлическим сплавам.

Одним из таких вариантов является применение шлако-каменного литья для эксплуатации в условиях интенсивного абразивного износа и агрессивных сред. Высокие износостойкость и кислотостойкость таких отливок известны давно, однако они не нашли еще широкого применения по ряду причин: отсутствие в ряде случаев подходящих природных материалов для получения расплава надлежащего качества, отсутствие методики подбора состава сплава с высокими свойствами в зависимости от условий работы. В большинстве регионов России, где есть условия для организации производства неметаллических отливок, как правило, нет подходящих природных материалов (базальтов) для их получения. Однако в этих же регионах в избытке имеются отходы металлургического производства, представляющие собой искусственные силикатные материалы, являющиеся побочным продуктом технологических процессов. Чаще всего они накапливаются в отвалах, нанося экологический ущерб воздушному и водному бассейнам.

Использование отходов с незначительной подшихтовкой для получения шлако-каменных отливок не дает ожидаемого эффекта, поскольку они в большинстве своем по химическому составу существенно отличаются от обычно применяемых природных материалов (базальтов) и имеют более низкие специальные свойства. Применяемые методики расчета шихты направлены на получение сбалансированного химического состава, а получить точный химический состав сплава, применяя эти методики, трудно. Кроме того, применяющиеся технологии получения отливок не позволяют оптимизировать такие параметры, как размеры и конструкция литниковой системы, режимы затвердевания, охлаждения и кристаллизации отливок, от которых зависят служебные свойства отливок.

Целью данной работы является развитие теоретических и технологических основ получения отливок из оксидных сплавов и управления их служебными свойствами, такими как износостойкость, химическая стойкость и термостойкость, при максимальном использовании отходов металлургического производства.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика выбора оксидных сплавов для получения отливок с заданными свойствами в зависимости от условий эксплуатации, на основе которой получены новые составы сплавов с высокими износо-, кислото-, щелоче- и термостойкостью при использовании в качестве шихтовых материалов до 90 % отходов производства.

2. Установлена взаимосвязь химического состава и служебных свойств шлако-каменных отливок - износостойкости, кислотостойкости, щелоче-стойкости, термостойкости, коэффициентов термического расширения, прочности на сжатие, - позволяющая прогнозировать и регулировать их в зависимости от химического состава и заданных параметров.

3. Предложены новые критерии - критерий силы ионной связи, энергии диссоциации оксидов, модифицированы уже известные - коэффициент структуры анионов и пироксеновый модуль - дающие возможность оценивать влияние компонентов на технологические свойства расплавов, установлена взаимосвязь химического состава, температуры и технологических свойств расплавов, позволяющая прогнозировать и регулировать эти свойства.

4. Установлена взаимосвязь химического состава и температуры стеклования и размягчения и предложена методика определения критической скорости охлаждения шлако-каменных отливок, с помощью которой можно управлять процессами кристаллизации отливки во время ее затвердевания. Определены критические скорости охлаждения для отливок из износостойкого (10,15 град/мин), кислотостойкого (5,33 град/мин), щелочестойкого (356 град/мин), термостойкого (0,27 град/мин) и теплостойкого (1271 град/мин) сплавов.

5. Установлены закономерности изменения параметров кристаллизации отливок-температуры начала кристаллизации, формирования центров кристаллизации, максимальной скорости кристаллизации - в жидком и твердом состояниях в зависимости от их химического состава, на основе которых определены пути управления этими параметрами.

6. Разработана математическая модель затвердевания и охлаждения отливок, позволяющая определить тепловое состояние отливки и формы, время выдержки в форме, выбивки, кристаллизации, оптимальные скорости нагрева и охлаждения.

7. Исследованы теплофизические свойства оксидных сплавов в стеклообразном и закристаллизованном состояниях, установлена взаимосвязь химического состава сплавов и их теплофизических свойств, что обеспечивает прогнозирование этих свойств отливок в зависимости от их химического состава и проведение корректных тепловых расчетов.

8. Предложена методика определения параметров технологического цикла получения шлако-каменных отливок, основанная на разработанной математической модели и прогнозе их свойств по нейронным моделям. Определены технологические циклы получения отливок из износостойкого, кислотостойкого, щелочестойкого, термостойкого и теплостойкого сплавов.

9. Усовершенствована методика расчета литниковой системы для шлако-каменных отливок, учитывающая тепловое состояние сплава, вязкость, плотность и теплоемкость расплава в процессе заливки.

10. Предложен комплекс нейронных и математических моделей, позволяющий прогнозировать и регулировать свойства расплавов и отливок, начиная от плавки и заливки и кончая термообработкой. Нейронные модели делают возможным оценить степень влиянии каждого компонента на свойства и разработать рациональные пути их регулирования. При этом появляется возможность определить оптимальные технологические параметры получения отливок в зависимости от их химического состава и теплового состояния.

11. Проведено промышленное опробование технологии получения шлако-каменных отливок, разработана технологическая инструкция, получены и испытаны отливки из износостойкого сплава, составленного с использованием отходов производства, которые показали более высокие эксплуатационные свойства, чем традиционно применяемые.

1. Панфилов М.И. Металлургический завод без шлаковых отвалов. -А:. Металлургия, 1978. 248 с.

2. Довгопол В.И. Использование шлаков черной металлургии. М.: Металлургия, 1969. - 216 с.

3. Свойства жидких доменных шлаков / В.Г. Воскобойников, Н.Е. Ду-4аев и др. М.: Металлургия, 1975. - 184 с.

4. Емлин Б.И., Гасик М.И. Справочник по электротермическим про-дессам. М.: Металлургия, 1978. - 288 с.

5. Востриков Г.В. Грануляция отвальных шлаков в медной, свинцово-4инковой и оловянной промышленности. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1986. - 64 с.

6. Липовский И.Е., Дорофеев В.А. Основы петрургии. М.: Металлургия, 1976. - 320 с.

7. Переработка и применение доменных шлаков в строительстве: Мат. II конф. по примен. дом. шлаков в стр-ве. М.-Л.: Стройиздат Нар-комстроя, 1941. -180 с.

8. Металлофосфатные связующие и смеси: Монография / И.Е. Илларионов, Е.С. Гамов, Ю.П. Васин и др. Чебоксары: Чуваш, гос. ун-т, 1995.- 524 с.

9. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси: Монография. 4.1. -Чебоксары: Чуваш, гос. ун-т, 1992.-223 с.

10. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси: Монография. 4.2. -Чебоксары: Чуваш, гос. ун-т, 1995.-288 с.

11. Чернов В.П. Использование отходов металлургического производства для получения износостойких отливок. Литейное производство. -2000. -№3. С. 31-32.

12. Шувалова О.А. Технология изготовления литых шлаковых фунда-лентных блоков с заполнителем на полигоне треста «Магнитострой» // Вопросы шлакопереработки: Тр. Всес. совещ. Челябинск: Стройиздат, I960.-С. 329-333.

13. Тобольский Г.Ф. Производство литых изделий из шлаковых рас-шавов // Вопросы шлакопереработки: Тр. Всес. совещ. Челябинск: Зтройиздат, 1960. - С. 384 - 399.

14. Шлакокамнелитые изделия и конструкции / В.Г. Байрон, В.В. Вагин, В.А. Жабрев, В.И. Евсеев, B.C. Крылов, В.В. Умястовская // Огнеупоры и техническая керамика. -1999. №11. - С. 44-45.

15. Липовский И.Е., Дорофеев В.А. Каменное и шлаковое литье для обогатительных фабрик. М.: Недра, 1969. - 86 с.

16. Хан Б.Х., Быков И.И. Производство и применение каменного литья.-Киев: ИТИ, 1968.-41 с.

17. Чернов В.П. Утилизация отходов металлургического производства / Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века: Тез. докл. лежгос. науч.-техн. конф. Магнитогорск: МГМА, 1996. - С. 118.

18. Чернов В.П. Получение шлако-каменных отливок один из спосо-5ов утилизации отходов промышленного производства // Экологические проблемы заводов Урала: Мат. межд. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГМА, 1998.-С. 58-60.

19. Чернов В.П., Коток А.П. Шлако-каменное литье один из способов /типизации отходов производства // Совершенствование литейных процессов: Мат. межд. конф. - Екатеринбург: УГТУ, 1999. - С. 264 - 268.

20. Чернов В.П., Коток А.П. Шлако-каменное литье один из способов утилизации отходов производства // Окружающая среда и здоровье: Мат. межд. симпозиума. Магнитогорск: МГМА, 1998. - С. 112 - 113.

21. Затвердевание и кристаллизация каменного литья / Б.Х. Хан, И.И. Быков, В.П. Кораблин, С.В. Ладохин. Киев: Наукова думка, 1969. -163 с.

22. Хан Б.Х. Процессы кристаллизации в технологии пироксенового литья // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1982. - С. 3 - 27.

23. Чернов В.П., Бахметьев В.В. Применение отходов промышленного производства для получения литых изделий: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002.-161 с.

24. Чернов В.П., Долгополова Л.Б. Производство отливок из неметаллических материалов: Учебное пособие с грифом УМО. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 257 с.

25. Чернов В.П., Савинов А.С. Совершенствование методов расчета шихты петрургических сплавов // Литейщик России. 2003. - №6. - С. 15 -16.

26. Колокольцев В.М., Чернов В.П., Коток А.П. Влияние химического состава и технологических факторов на структуру и механические свойстsa шлако-каменного литья // Вопросы прикладной химии: Сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 1999. С. 135 -142.

27. Изучение свойств шлаколитых изделий / В.П. Чернов, Ю.В. Кочу-5еев, А.П. Коток, А.С. Савинов // Теория и технология металлургического фоизводства. Вып. 2: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001.178.183.

28. Чернов В.П., Сысоев Н.П., Коток А.П. Исследование ряда свойств минералов как основ шлако-каменного литья // Литейные процессы. Вып. 1: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 149 - 152.

29. Куликов В.Д. Изучение износостойкости литых стеклокристалли-^еских материалов при воздействии абразивных сред // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1975. - С. 149 - 158.

30. Новые неметаллические материалы для износостойких деталей /

31. B.М. Колокольцев, В.П. Чернов, В.А. Куц, А.П. Коток // Прогрессивные технологии в машиностроении: Мат. межд. науч.-техн. конф. Одесса, 2000.1. C. 46-47.

32. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970.-252 с.

33. Абразивная износостойкость литых сталей и чугунов / В.М. Колокольцев, В.В. Бахметьев, К.Н. Вдовин и др. М.: Наука, 1997. - 148 с.

34. Вертушков В.Н., Авдонин В.Н. Физические и химические свойства минералов и определитель минералов по внешним признакам. Свердловск: Свердловский горный институт, 1970. -172 с.

35. Куликов В.Д., Гавриш В.А. Изучение износостойкости каменного литья в газоабразивной среде // Усовершенствование процессов литья фасонных отливок. Киев: ИПЛ, 1976.-С. 117-121.

36. Кристаллизационные свойства стекол, полученных на основе магматических пород восточного Казахстана / С.Т. Сулейменов, Н.М. Пав-лушкин, М.Ш. Шарафиев и др. II Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. -М.: ВНИИЭСМ, 1971. С. 231 -235.

37. Зятькова Л.Р., Миллер С.Н. Кислотостойкость стеклокристалличе-ских материалов системы Si02-AI203-Ca0-Mg0 // Строительные материа-пы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. Челябинск: Урал НИИстромпроект, 1982. - С. 10 -15.

38. Глуховский Л.И., Калинина В.Н. Форстеритовые шлакоситаллы на основе доменных шлаков // Переработка шлаков в строительные материалы и изделия: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1978. -1978. С. 10-14.

39. Кручинин Ю.Д., Устьянцева Т.А. О возможности получения мономинерального пироксенового литья на основе доменных шлаков Центра и Юга // Керамика, огнеупоры и шлаки: Сб. науч. тр. Свердловск: УПИ, 1971.-С. 20-24.

40. Фролов Г.П. К методике оценки сопротивляемости стеклокристал-лических материалов газоабразивному изнашиванию // Строительные материалы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1982. - С. 40 - 42.

41. Пеликан А. Плавленые камни. М.: Металлургиздат, 1959. -288 с.

42. Белов И.Е., Евстигнеев А.И. Исследование тепловых процессов при затвердевании и охлаждении отливки в магнитной форме // Изв. ву-юв. Черная металлургия, 2001. - №6. - С. 47 - 53.

43. Байрон В.Г., Вагин В.В. Шлако-камнелитые изделия и конструкции / Огнеупоры и техническая керамика. 1999. -№11. - С. 44 - 48.

44. Чечулин В.А., Букман Г.Д., Карпов В.М. Каменное литье в эболочковые формы для энергетического оборудования // Повыш. (ачества и эффектив. литья по выплавл. моделям. М.: Машиностроение, 1986.-С. 136-139.

45. Развитие теоретических и технологических основ изготовления этливок из отходов металлургического производства / В.П. Чернов, П.В. Звонарев, Е.Н. Осипов, Е.П. Лозовский // Мат. 62-й науч.-техн. конф. -Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 134 - 137.

46. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В. Применение нейросетевого анализа для разработки износостойких шлаковых сплавов, содержащих отходы производства II Литейщик России. 2003. - № 8. - С. 37 - 38.

47. Нейроинформатика / А.Н.Горбань, В.Л. Дунин-Барковский, А.Н. <ирдин и др. Новосибирск: Наука, 1998. - 296 с.

48. Тухватулин И.Х., Колокольцев В.М. Экспертная система оценки свойств сплавов // Литейное производство. 2000. - №3. - С. 51 - 52.

49. Ланкин Ю.П., Хлебопрос Р.Г. Нейроинформатика: самоадаптирующиеся нейронные сети в экологии (возможности сетей с поисковым поведением) // Инженерная экология. 1999. - №2. - С. 28 - 37.

50. Ланкин Ю.П. Некоторые методы самостоятельной адаптации для нейронных сетей // Нейрокомпьютеры и их применение: Мат VI Всерос. конф. М.: ИПРЖР, 2000. - С. 482-485.

51. Цыганков В.Д. Нейрокомпьютер и мозг. М.: Синтег, 2001. - 242 с.

52. Новиков Е.А. Нейроинформатика. Новосибирск: Наука, 1998. -296 с.

53. Оптимизация состава износостойких сплавов с помощью нейросе-тей / И.Х. Тухватулин, Л.Б. Долгополова, В.М. Колокольцев, Ю. П. Ланкин // Литейные процессы. Вып. 1: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000.-С. 40-43.

54. Использование нейросетевых методов при создании новых сплавов / Ю.П. Ланкин, В.М. Колокольцев, И.Х Тухватулин и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 2000. - №11. - С. 44-48.

55. Разработка сплавов с заданными свойствами / И.Х Тухватулин, Ю.П. Ланкин, В.М. Колокольцев, Л.Б. Долгополова // Прогрессивные технологии в машиностроении: Мат. 15-й ежегодной межд. науч.-техн. конф. -Киев, 2000.-С. 251 -252.

56. Чернов В.П., Савинов А.С., Кочубеев Ю.В. Сравнительный анализ методов математического моделирования // Литейные процессы. Вып. 2: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 221 - 225.

57. Neural network based approach to the Evaluation of Degradation Lifetime/V. Okhonin, S. Okhonin, A. lis, M. Ilegemres//Neural Network

58. World. 2001. - V.11 - No 2. - P. 145 - 151.

59. Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов. М.: МГУ, 1988. - 173 с.

60. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика. М.: Высшая школа, 1998. - 336 с.

61. Филипович В.Н. О связи между структурами расплава, стекла и продуктов их кристаллизации. // Стеклообразное состояние: Тр. всес. совещ. М.-Л.: Наука, 1965. С. 38 - 44.

62. Торопов Н.А., Барзаковский В.П. Высокотемпературная химия силикатных и других окисных систем. М.-Л.: АН СССР, 1963. - 258 с.

63. Торопов Н.А. О последовательности выделения кристаллических фаз различного состава из силикатных расплавов // Стеклообразное состояние. Вып. 2. Катализованная кристаллизация стекла М.-Л.: АН СССР, 1963.-С. 5-9.

64. Филипович В.Н. Начальные стадии кристаллизации стекол и образование ситаллов // Стеклообразное состояние. Вып. 2. Катализованная кристаллизация стекла М.-Л.: АН СССР, 1963. - С. 9 - 24.

65. Рабинович Э.М. Влияние химического подобия на процесс гетерогенной кристаллизации стекол // Стеклообразное состояние. Вып. 2. Катализованная кристаллизация стекла М.-Л.: АН СССР, 1963. - С. 24 - 31.

66. Жунина Л.А., Кузьменков В.И., Яглов В.Н. Пироксеновые ситаллы. Минск: Наука, 1974. - 256 с.

67. Хан Б.Х., Стороженко М.Б. Оценка технологических характеристик петрургических расплавов при использовании пироксенового модуля // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1975. - С. 22 - 35.

68. Некоторые свойства стекол, полученных на основе тефрито-базальтов юга Казахстана / С.Т. Сулейменов, Н.М. Павлушкин, М.Ш. Шарафиев и др. // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. М.: ВНИИЭСМ, 1971. - С. 227 - 231.

69. Кручинин Ю.Д., Черняков Е.Б., Зорина Л.В. Свойства и структурно-химическая природа шлаковых стекол // Химия и технология силикатов: Сб. науч. тр. Свердловск: УПИ, 1974. - С. 46 - 50.

70. Кручинин Ю.Д., Белоусов Ю.Л., Родина И.В. Исследование свойств и структуры титансодержащих стекол // Химия и технология силикатов: Сб. науч. тр. Свердловск: УПИ, 1974. - С. 51 - 55.

71. Августиник А.И., Петрова В.З., Яшукова Т.И. О кристаллизации силикатных стекол на основе доменных шлаков Южного Урала // Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. науч. тр. М.-Л.: Наука, 1965.-С. 138-144.

72. Августиник А.И., Петрова В.З., Яшукова Т.И. Исследование физико-механических свойств стекол на основе корректированных шлаков с добавкой Na2SiF6 // Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. науч; тр. М.-Л.: Наука, 1965. - С. 144 - 148.

73. Петрова В.З., Яшукова Т.И., Бухмастов В.И. Влияние среды варки на кристаллизационную способность шлаковых стекол // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. М.: ВНИИЭСМ, 1971. - С. 259 - 263.

74. Жестков В.М., Бухмастов В.И., Ильин В.И. Разработка шлакоси-таллов на основе магнезиальных доменных шлаков // Строительные материалы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1982. - С. 18 - 25.

75. Сиражиддинов Н.А., Рахманбетов Н. Синтез и свойства стекол на основе композиций сподумен LiAISi206 шпинель MgAI204 // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. - М.: ВНИИЭСМ, 1971. -С. 144-147.

76. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В., Савинов А.С. Разработка шлако-каменных сплавов с использованием отходов производства // Мат. 62-й науч.-техн. конф. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 137 - 140.

77. Липовский И.Е. Исследование кислотостойкости каменного литья И Каменное литье: Сб. науч. тр. Киев.: ИТИ, 1964. - С. 44 - 48.

78. Чернов В.П. Коррозионная стойкость шлако-каменного литья // Литейщик России. 2003. - №11 - С. 34.

79. Чернов В.П., Савинов А.С., Кочубеев Ю.В. Химическая стойкость шлако-каменного литья // Литейные процессы. Вып. 2: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 189 - 191.

80. Чернов В.П., Кочубеев Ю.В. Исследование и прогнозирование кислотостойкости петрургического литья нейросетевым моделированием // Известия Челябинского научного центра. Вып.2. 2003. - С. 11 - 13.

81. Груба О.Н., Смолко В.А. Процессы, протекающие в формовочных песчано-глинистых смесях с позиции термодинамики неравновесных процессов // Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. - С. 100 - 105.

82. Артеменко А.И., Малеванный В.А., Тикунов И.В. Справочное руководство по химии: Справ, пособие. М.: Высшая школа, 1990. - 303 с.

83. Свойства неорганических соединений: Справочник / А.И. Ефимов, П.П. Белокурова, И.В. Василькова и др. Л.: Химия, 1983. - 392 с.

84. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М.: Стройиздат, 1986. - 408 с.

85. Арлкж В.И. Вычисление термохимических данных силикатов // Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. науч. тр. М.-Л.: Наука, 1965.-С. 198-203.

86. Брицке Э.В., Капустинский А.Ф. Термические константы неоргани-^ских веществ: Справочник. М.: АН СССР, 1949. - 520 с.

87. Ладохин С.В., Косинская А.В. Каменное литье повышенной термостойкости // Литые износостойкие материалы: Сб. науч. тр. Киев: Науко-за думка, 1969.-С. 125-136.

88. Миллер С.Н., Зятькова Л.Р. Влияние добавок на эксплуатационные свойства литья из обедненного карсакпайского шлака // Строительные материалы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. Челя-5инск: УралНИИстромпроект, 1982. - С. 26 - 29.

89. Чернявский И.Я., Зятькова Л.Р. К вопросу об оценке влияния состава на физико-химические свойства шлаков // Переработка промышленных отходов в строительные материалы: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1981. - С. 3 - 19.

90. Зятькова Л.Р., Миллер С.Н. Дилатометрические исследования юлусинтетических доменных шлаков // Переработка промышленных отходов в строительные материалы: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1981.-С. 19-26.

91. Илларионов И.Е. К вопросу термостойкости формовочных и стержневых смесей // Применение малоотходной технологии изготовления отливок из черных и цветных металлов: Сб. науч. тр. Чебоксары: Чуваш, гос. ун-т, 1984. - С. 36 - 40.

92. Карлсон К.К., СедмикУ.Я., Эйдук Ю.Я. Стеклообразование в системе РгОб-БЮг-А^Оз-СаО и влияние добавок на свойства стекол // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. М.: ВНИИ-ЭСМ, 1971.-С. 118-120.

93. Павлушкин Н.М., Саркисов П.Д. Высокожелезистые стекла на основе шлаков тепловых электростанций // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. ВНИИЭСМ, 1971. - С. 235 - 239.

94. Китайгородский И.И., Петров С.В., Беус М.Д. Синтез стеклокри-сталлических материалов на основе отходов горно-обогатительной промышленности // Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. науч. тр. М.-Л.: Наука, 1965. - С. 161 - 167.

95. Производство каменного литья из доменного шлака Череповецкого металлургического комбината / М.Я. Бикбау, Н.Н. Щеглова, Б.Я. Бо-рухин и др. // Стекло и керамика. 1994. - № 9. - С. 36 - 40.

96. Глуховский Л.И., Киселева Л.В., Бережной А.И. Исследование кристаллизации кордиеритовых стекол // Строительные материалы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1982.-С. 3-9.

97. Левинский Е.М., Малявина М.К., Малявин А.Г. Изучение некоторых литейных свойств расплавов синтетических слюд // Усовершенствование процессов литья фасонных отливок: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1976. - С. 112-121.

98. Малявина М.К., Богатырева Ж.Д., Булах Ю.П. Взаимосвязь структуры и фазового состава с прочностными свойствами слюдокристал-лических материалов // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1982.-С. 68-75.

99. Чернов В.П., Елиотратова Н.А. Теплостойкость петрургических сплавов // Литейные процессы. Вып. 5: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. - С. 37-39.

100. Каменное литье / Л.К. Тимофеева, И.П. Мыщенкова, В.В. Нечаев. Авторское свидетельство СССР. 1010037, МКИ' С 04 В 30/00

101. Каменное литье/Л.К. Тимофеева, М.В. Недосеева, М.О. Костец. Авторское свидетельство СССР. 1294785, МКИ' С 04 В 30/00

102. А.с. №1382830. МКИ С 04 В 30/00// Б.И. 1988. №11.

103. Филатов Л.Г., Твердохлебова Н.А., Панюшкин П.П. Каменное литье. Авторское свидетельство СССР. №1433939. Кл С 04 В 30/00, 1988.

104. Лебедев А.А. О полиморфизме и отжиге стекла // Труды ГОИ. 1921.-Т.10.-№10.-С. 1-20.

105. Инфракрасные спектры щелочных силикатов / Под ред. А.Г. Власова и В.А. Флоринской. Л.: Наука, 1970. - 344 с.

106. Zachariasen W.H. The atomic arrangement in glass // J. Amer. Chem. Soc, 1932.-V. 54.-№10.-P. 3841 -3851.

107. Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкости. Киев: АН УССР, 1956.-568 с.

108. Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. М.: Стройиздат, 1979.-360 с.

109. Бартенев Г.М. Строение и механические свойства неорганических стекол. М.: Стройиздат, 1966. - 216 с.

110. Bernal J. D. An attempt at a molecular theory of liquid structure // Trans. Farad. Soc. 1937. - V. 33. - P. 27 - 45.

111. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975.-592 с.

112. Безбородое М.А. Вязкость силикатных стекол. Минск: Наука и техника, 1975. -352 с.

113. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. - 453 с.

114. Шелудяков Л.Н. Состав, структура и вязкость гомогенных силикатных и алюмосиликатных расплавов. Алма-Ата: Наука, 1980. - 155 с.

115. Бонди А. Теория вязкости // Реология: Сб. ст. М.: ИЛ, 1962. - С. 332 - 386.

116. Немилов С.В. Валентно-конфигурационная теория вязкого течения переохлажденных стеклообразующих жидкостей и ее эксперимен-гальное обоснование // Физика и химия стекла. 1978. - Т. 4. №2. - С. 129 -148.

117. Бартенев Г.М. Теория структурной вязкости дисперсных систем // /спехи коллоидной химии: Сб. ст. М.: Наука, 1973. - С. 174 -183.

118. Andrade E.N. da Costa. A theory of the viscosity of liquid // Philoc. Tiagaz. -1934. -V. 17. P. 497 - 511.

119. Тамман Г. Стеклообразное состояние. М.: ОНТИ, 1935. - 136 с.

120. Vogel Н. Das Temperaturabhangigkeitgesetz der Viskositat von rliissigkeiten. // Z. Physik. -1921. Bd 22. - S. 645 - 651.

121. Fulcher G.S. Analysis of recent measurements of the viscosity of glasses // J. Amer. Ceram. Soc. 1925. - V. 8. - P. 339 - 355.

122. Waterton S.C. The viscosity temperature relationship and somme nferences on the nature on molten and of plastic glass // J. Soc. Glass Thechn. ■1932. -V. 16.-P. 244-253.

123. Cornelissen J., Van Leeuwen J.V., Waterman H. La viscosite des /erres fondus en fonction de la temperature // Chem. et Ind. 1957. - V. 77. -№1. - P. 69 - 78.

124. Поспелов Б.А. Вязкость некоторых стекол в интервале темпера-гур размягчения и отжига. II. Зависимость вязкости стекол от температуры УЖурн. физ. химии. 1955. - Вып. 1. С. 70-75.

125. Шишкин Н.И. Зависимость диэлектрической проницаемости и времени релаксации от температуры и давления // Журн. техн. физики. -1955.-Т. 25.-№2.-С. 196-203.

126. Шишкин Н.И. Зависимость электропроводности от температуры и давления //Журн. техн. физики. 1955. - Т. 25. - №2. - С. 204 - 216.

127. Шишкин Н.И. Зависимость кинетических свойств жидкостей от температуры и давления //Журн. техн. физики. -1956. Т. 26. - С. 1461 -1473.

128. Bradbury D., Mark М., Kleinschmidt R.V. Viscosity and density of lubricating oils from 0 to 150000 Psig and 32 to 425 F // Trans. Amer. Soc. Mech. Eng. -1951. V. 73. - №5. - P. 667 - 676.

129. Евстропьев K.C. О вязкости и электропроводности солей и стекол // Изв. АН СССР. Сер. физ. -1937. №3. - С. 359 - 375.

130. Meerlender G. Die erweiterte Jenckel-Gleichung, eine leistungsfahige Viskositats-temperatur-formel // Rheol. acta. -1967. Bd 6. - №4. - S. 309 - 377.

131. Jenckel E. Zur Temperaturhangigkeit der Viskositat von Schmelzen // Z. Phys. Chem. 1939. - Bd 184. - №1. - S. 309 - 319.

132. Batschinski A.I. Uber die innere Reibung der Fliissigkeiten // Z. Phys. Chem. -1913. Bd 84. - №6. - S. 643 - 706.

133. Бачинский А.И. Некоторые перспективы учения о вязкости жидкостей // Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов. Вып. 2. М.-Л.: АН СССР, 1944. - С. 104 - 106.

134. McLeod D.B. On a relation between the viscosity of a liquid and its coefficient of expansion // Trans. Farad. Soc. 1923. - V. 19. - P. 6 -16.

135. Doolittle A.K. Studies in Newtonian flow. II. The dependence of the viscosity of liquid on free space// J. Appl. Phys. -1951. V. 22. №12. - P. 1471 -1475.

136. Kumar S. Viscosity and free volume of fused borates and silicates. -Phys. Chem. Glasses. -1963. V. 4. - №1. - P. 106 - 111.

137. Соловьев A.H. Применение приближенной теории свободного объема для расчета некоторых свойств жидкости // Теплофизическиесвойства жидкостей и газов при высоких температурах и плазмы: Сб. ст. Т. 2.-М.: ГЭИ, 1969.-С. 119-127.

138. Соловьев А.Н. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. Новосибирск: Наука, 1970. - 112 с.

139. Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров: Пер.с англ. М.: ИЛ, 1963.-535 с.

140. Сандитов Д.С., Цыдыпов Ш.П. Вязкость и свободный объем неорганических стекол //Физ. и хим. стекла. 1978. - Т. 4. - №1. - С. 75 - 83.

141. Сандитов Д.С., Доржиев Д.Б., Балданов Ж.П. Применение уравнения Вильямса-Ландела-Ферри к различным аморфным веществам // Журн. физ. химии. -1973. Т. 47. - №12. - С. 2990 - 2994.

142. Мюллер Р.Л. Валентная теория вязкости и текучесть в критической области температур для тугоплавких стеклообразующих веществ // Журн. прикл. химии. -1955. Т. 28. - №10. - С. 1077 - 1087.

143. Немилов С.В. Валентно-конфигурационная теория вязкого течения переохлажденных стеклообразующих жидкостей и ее экспериментальное обоснование II Физ. и хим. стекла. -1978. Т. 4. - №2. - С. 129 -148.

144. Немилов С.В. Кинетика элементарных процессов в конденсированном состоянии. II. Сдвиговая релаксация и уравнение состояния твердых тел //Журн. физ. химии. 1968. - Т. 42. - №6. - С. 1391 - 1396.

145. Филипович В.Н. Вакансионно-диффузионная теория вязкости стекол и применение ее к кварцевому стеклу // Физ. и хим. стела. 1975. -Т. 1.- №3.-С. 256-264.

146. Филипович В.Н. Вакансионно-диффузионная теория вязкости стекол Si02-Ge02 с малым содержанием R20 // Физ. и хим. стела. 1975. -Т. 1.- №5.-С. 426-431.

147. Сандитов Д.С. О механизме вязкого течения стекол // Физ. и хим. гтекла. -1976. Т. 2. - №6. - С. 515 - 519.

148. Френкель Я.И. Соотношение между различными теориями вязкости жидкости // Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов: Мат. Всесоюз. совещ. Т. 2. - М.-Л.: АН СССР, 1944. - С. 24 - 29.

149. Macedo Р.В., Litovitz Т.А. In the relative roles of free volume and activation energy in the viscosity of liquids // J. Chem. Phys. 1965. - V. 42. - №1. - P. 245 - 256.

150. Сандитов Д.С. К теории молекулярной подвижности в жидкостях и стеклах в широком интервале температуры и давления // Изв. вузов. -1971.-№2.-С. 17-23.

151. Green H.S. The molecular theory of fluids. N.Y.: -1952. 248 p.

152. Greiner E. Relation between viscosity and chemical composition // Neues Jahrb. f. Mineral. В. II. Jena, 1908. - S. 152 - 153.

153. Washburn E.W., Shelton G.R., Libman E.E. The viscosities and surface tensions of the soda-lime-silica glasses at high temperature // Univ. Illinois Engng. Station Bulletin. Illinois, 1924. - V. 91. - №140. - P. 1 -13.

154. English S. The effect of values constituents on the viscosity of glass near its annealing temperature // Journ. Soc. Glass Techn. 1923. - V. 7. - P. 25-45.

155. English S. The effect of composition on the viscosity of glass // Journ. Soc. Glass Techn. 1924. - V. 8. - P. 205 - 251.

156. English S. The effect of composition on the viscosity of glass. Part III. Some four-component glasses // Journ. Soc. Glass Techn. 1925. - V. 9. - P. 83 - 98.

157. Gehlgoff G., Thomas M. Die phisikalischen Eisenschaften der Glaser in Abhangigkeit von der Zusammensetzung // Die Viskositat der Glaser. Zeits f. techniche Physik 1926. - Bd 7. - №6. - S. 260 - 278.

158. Bockris J.O'M., Lowe D.C. Viscosity and the structure of molten silicates // Proc. Roy. Soc. London, 1954. - A-226. - P. 423 - 435.

159. Heidtkamp G., Endell K. Uber die Abhangigkeit der Dichte und der Zahigkeit von der Temperatur im System Na2)-Si02 // Glastechn. Berichte. -1936. Bd 14. - S. 89-103.

160. Shartsis L., Spinner S., Capps W. Density, expensivity and viscosity of molten alkali silicates // Journ. Amer. Ceram. Soc. 1952. - V. 35. - №6. -P. 155-160.

161. Machin J.S., Yee T.B. Viscosity studies of system Mg0-Al203-Si02:Ca0- Al203- Si02 // Journ. Amer. Ceram. Soc. 1948. - V. 35. - №7. - P. 200-204.

162. Machin J.S., Yee T.B. Viscosity studies of the system Mg0-Al203-Si02 60 and 65 % Si02J // Journ. Amer. Ceram. Soc. 1954 - V. 37. - №4. - P. 177-186.

163. Козакевич П.П., Лейба С.П., Комарь Е.Н. Вязкость в смесях окислов, образующих шлаки сталеплавильного производства // Вязкость жидкостей и коллоидных растворов: Тр. всес. совещ. Вып. 1. М.-Л.: АН СССР, 1941.-С. 179-194.

164. Козакевич П.П. Поверхностное натяжение и вязкость синтетических шлаков // Металлургия. 1949. - №46. - С. 572 - 582.

165. Weyl W.A., Marboe Е. Structural changes during the melting of crystal and glass // J. Soc. Glass Techn. 1959. - V. 43. № 215. - P. 417 - 437.

166. Dingwall A.G.F., Moore H. The effect of various oxide on the viscosity of glasses of the soda-lime-silica type // Journ. Soc. Glass Techn. 1953. - V. 37.- №179.-P. 316-372.

167. Рулла H.B. Исследование вязкости натуральных доменных шлаков //ДОМЕЗ. 1935. - №10. - С. 18 - 27.

168. Determination of viscosity of iron blast furnace slag / R.S. Mac Caf-fery, C.H. Lorig, G.N. Goff, J.F. Oesterle, O. Fritsche //Amer. Inst. Mining and Metall. Eng. Technic. Public., 1931. - №383. - P. 115 -128.

169. Воларович М.П. Исследование вязкости и пластичности расплавленных шлаков и горных пород // ЖФХ. 1933. - №6. - С. 807 - 814.

170. Зверев Л.В. Вязкость шлаков // Тр. всес. науч.-исслед. ин-та ми-iep. сырья. Вып. 79. М.-Л.: АН СССР, 1935. - С. 3 - 41.

171. Рулла Н.В. Исследование вязкости натуральных доменных шлаов // Теория и практика металлургии. 1936. - №9. - С. 56 - 72.i

172. Рулла Н.В. Вязкость доменных шлаков // Теория и практика ме-аллургии. 1937. - №11. - С. 20 - 37.

173. Семик И.И. Вязкость магнитогорских доменных шлаков // Советская металлургия. 1938. - №2. - С. 22 - 34.

174. Селиванов Б.П., Шпейзман В.М. Торзионный вискозиметр для илаков // Металлург. 1937. - №6. - С. 22 - 27.

175. Кон В.М. Измерение вязкости расплавленных полевых шпатов ири высоких температурах // Физико-химическая минералогия и петроло--ия: Сб. пер. Вып. 1. М.-Л.: АН СССР, 1936. - С. 69-74.

176. Koichi Kani. Viscosity phenomena of the system KAISi308-NaAISi308 and of perthite at high temperatures // Bull. Amer. Ceram. Soc. 1944. - V. 23. ■№10.-P. 275-380.

177. Коичи Кани. Измерение вязкости стекла из базальта при высоких температурах // Физико-химическая минералогия и петрология: Сб. пер. Вып. 1.-М.-Л.: АН СССР, 1936.-С. 65-68.

178. Жуковский Г.Ю. Плавленые горные породы // Химстойкие силикатные материалы: Сб. науч. тр. М.: 1935. - С. 46 - 55.

179. Жуковский Г.Ю., Черняк М.Г., Житомирская 3.3. Вязкость плавленых горных пород // Керамика и стекло. 1936. - №1. - С. 22 - 27.

180. Залкинд И.Я., Бурсиан Т.В. Определение вязкости расплавленных шлаков и золы // Заводская лаборатория. -1953. №8. - С. 936 - 940.

181. Ле Шателье А. О вязкости и аллотропии стекла // Строение стекла. Л.-М.: АН СССР, 1933. - С. 91 - 100.

182. Охотин М.В. Определение вязкости стекла по номограммам // Стекольная и керамическая промышленность. 1947. - №11. - С. 8 - 10.

183. Охотин М.В. Приближенное вычисление вязкости стекла по за-1анному составу // Стекольная и керамическая промышленность. 1947. -т.-С. 12-14.

184. Охотин М.В. Получение расчетным методом данных по вязкости фомышленных силикатных стекол в интервале температур размягчения и лжига // Труды Государств, ин-та стекла. Вып. 34. М.: АН СССР, 1954. -1112-115.

185. Охотин М.В. Применение номографического метода для получения данных по вязкости промышленных стекол // Труды Государств, ин-та втекла. Вып. 34. М.: АН СССР, 1954. - С. 97 - 100.

186. Вязкость силикатных стекол в зависимости от их химического состава / В.Т. Славянский, М.П. Новикова, Л.В. Исаева и др. // Оптико-механическая промышленность. -1958. №1. - С. 53 - 58.

187. Славянский В.Т., Крестникова Е.Н. Вязкость силикатных оптических стекол в зависимости от их химического состава // Оптико-механическая промышленность. 1958. - №10. - С. 35 - 39.

188. Bocris J.O'M, Mackenzie J.D., Kitchener J.A. Viscous flow in silica and binary liquid silicates // Tranc. Farday Soc. -1955. V. 51. - P. 1734 -1748.

189. Hoffman L.C., Weyl W.A. A survey of the effect of composition of the internal friction of glass // Glass Industry. -1957. V. 38. - №2. - P. 81 - 85.

190. Kozakevitch P. Viscosite et elements structuraux des alumosilicates fondus: laitier Ca0-Al203-Si02 entre 1600 et 2100 °C // Rev. metallurg. 1960. -№57.-P. 149-160.

191. Rossin R., Bersan J., Urbain G. Etude de la viscosite des laitiers liquids appartenant au systeme ternaire: Si02-Al203-Ca0 // Rev. hautes temper, et refract. 1964. - №1. - P. 159 -167.

192. Ubbelohde A.R. Refreezing effect in the viscosity and other properties of liquide//J. chim. phys. et phys.-chim. biol. -1964. -V.61. №1/2. - P. 58-66.

193. Воларович М.П. Физико-химические исследования расплавов горных пород (вязкость, упругость, кристаллизация) // Труды 2-го совеща-1ия по экспериментальной минералогии и петрографии. М.-Л.: АН СССР, 1937. - С. 109-117.

194. Исследование вязкости силикатных расплавов, применяемых в <амнелитейном производстве / Е.М. Левинский, А.В. Косинская, М.Б. Сто-роженко, Б.Х. Хан // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1975.-С. 36-49.

195. Левинский Е.М., Куликов В.Д. Изучение вязкостных свойств ма-пожелезистых петрургических расплавов // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1975. - С. 49 - 57.

196. Чернов В.П., Савинов А.С., Кочубеев Ю.В. Влияние химического состава петрургического расплава на его физико-химические свойства // Литейные процессы. Вып. 1: Межрег. сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2000.-С. 179-183.

197. Калинина В.Н. Исследование зависимости свойств стекол системы Ca0-Mg0-AI203-Si02 от структуры кристаллизующихся фаз // Строительные материалы на основе промышленных отходов: Сб. науч. тр. -Челябинск: УралНИИстромпроект, 1982.-С. 17-20.

198. Чечулин В.А., Ковалев Ю.Г. Свойства силикатных расплавов для получения каменных отливок // Литейные свойства металлов и сплавов: Тр. совещ. по теории лит. проц. М.: Наука, 1974. - С. 29 - 32.

199. Левинский Е.М., Хан Б.Х. Изучение вязкости базальтовых расплавов с модифицирующими добавками // Новое в литейном производстве: Сб. науч. тр.-Киев: ИПЛ, 1981. С. 129-134.

200. Владимирова Л.А., Чернявский И.Я. Мелилит (структура, генезис) // Переработка шлаков в строительные материалы и изделия: Сб. науч. тр. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1974. - С. 109 - 134.

201. О возможности применения добавок шлака для интенсификации варки стекол / Н.М. Павлушкин, П.Д. Саркисов, P.M. Чернякова и др. // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. М.: ВНИИЭСМ, 1971.-С. 309-314.

202. Липовский И.Е. Исследование свойств расплавов для каменного итья // Каменное литье: Сб. науч. тр. Киев: ИТИ, 1964. - С. 48 - 54.

203. Кручинин Ю.Д. Влияние температурных режимов кристаллиза-ии на структуру и свойства шлаковых отливок // Вопросы шлакоперера-ютки: Мат. Всес. конф. Челябинск: Госстройиздат, 1960. - С. 177 - 192.

204. Кораблин В.П., Хан Б.Х. Взаимосвязь вязкости и жидкотекучести :иликатных расплавов // Литейное производство. -1966. №6. - С. 40.

205. Чечулин В.А., Ковалев Ю.Г. О литейных свойствах петрургиче-жих расплавов // Литейные свойства сплавов: Тр. совещ. по лит. свойст-зам сплавов. Киев: Наукова думка, 1968. - С. 241 - 250.

206. Чечулин В.А., Балин B.C., Нашельский A.M. Исследование вязкостных свойств расплавов для каменных отливок // Свойства расплавленных металлов: Тр. совещ. по теории лит. проц. М.: Наука, 1974. - С. 29 - 32.

207. Мазурин О.В. Стеклование и стабилизация неорганических стекол Л.: Наука, 1978. 62 с.

208. Голутвин Ю.М. Теплоты образования и типы химической связи в неорганических кристаллах. М.: АН СССР, 1962. - 95 с.

209. Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Ч. 2. М.: Металлургия, 1966. - 703 с.

210. Роусон Г. Неорганические стеклообразующие жидкости: Пер. с англ. -М.: ИЛ, 1970.-322 с.

211. Чернов В. П. Использование численных критериев для оценки вязкости петрургических расплавов // Литейщик России. 2005. - № 7. -С. 2123.

212. Чернов В.П., Чернов А.В. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Прогнозирование вязкости петрургических расплавов // Литейное производство. Приложение. 2004. - №6. - С. 11-12.

213. Жмойдин Г.И. Взаимосвязь транспортных свойств со структурой ассоциированных расплавов // Свойства и структура шлаковых расплавов:науч. тр. ин-та металлургии им. Байкова. М.: Наука, 1970. -38 - 66.

214. Левинский Е.М. К вопросу о величине структурных единиц вязко-о течения в петрургических расплавах // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1982. - С. 27 - 35.

215. Жмойдин Г.И. Структура алюминатных расплавов с позиций тео-зии дискретных анионов // Свойства и структура шлаковых расплавов: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1970. - С. 73 - 93.

216. Воларович М.П., Зверев Л.В. Исследование вязкости титанистых илаков //ДОМЕЗ. 1934. - №5. - С. 22 - 29.

217. Зверев Л.В. Вязкость титанистых шлаков // Труды совещания по вязкости жидкостей и коллоидных растворов. Вып.1. М.-Л.: АН СССР. -1941.-С. 271 -277.

218. Влияние щелочей на фазовый состав и вязкость первичных доменных шлаков /А.В. Руднева, Г.А. Соколов, Н.Л. Жило, И.И. Гультяй // Современные проблемы металлургии: Сб. науч. тр. М.: АН СССР, 1958. -С. 136-147.

219. Лейба С.П., Комарь Е.П. Вязкость синтетических шлаков тройных систем Ca0-Fe0-Si02 и Mn0-Fe0-Si02 с добавками окиси хрома // Вязкость жидкостей и коллоидных растворов: Тр. всес. совещ. Вып. 3. М.-Л.: АН СССР, 1945.-С. 32-56.

220. Сокольский А.Д. К вопросу о вязкости стекол и шлаков // Вязкость жидкостей и коллоидных растворов: Тр. всес. совещ. Вып. 3. М.-Л.: АН СССР, 1945.-С. 57-60.

221. Bills P.M. Viscosities in silicates slag systems // Journ. Iron St. Inst. -1963. V. 201. - №2. - P. 133 - 140.

222. Чернов В.П. Влияние химического состава на вязкость остеклованных шлако-каменных отливок II Теория и технология металлургического производства: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. - с.

223. Жмойдин Г.И. Электропроводность и структурные особенности алюмосиликатных расплавов // Свойства и структура шлаковых расплавов: Сб. науч. тр. М.: Наука, 1970. - С. 101 - 107.

224. Кристаллизация базальтовых отливок / A.M. Нашельский, В.А. Мовляев, В.А. Дорофеев и др. // Повышение производительности труда в литейном производстве: Тр. Всес. науч.-техн. конф. М.: НИИМАШ, 1969. -С. 234-242.

225. Атлас шлаков: Справ, изд.: Пер. с нем. М.: Металлургия, 1985. -208 с.

226. Электропроводность силикатных расплавов /В.П. Чернов, К.Н. Вдовин, А.А. Подосян, А.Н. Юсин, В.И. Завьялов // Современные проблемы электрометаллургии стали: Мат. XII междунар. конф. Челябинск: ЮУрГУ, - 2004. С. 71-74.

227. Воздвиженский В.М., Грачев В.А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение, 1984.-432 с.

228. Гуляев Б.Б. Теоретические основы литейного производства. Л.: Машиностроение, 1976.-214 с.

229. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. М.: Машиностроение, 1976.-216 с.

230. Корольков A.M. Литейные свойства металлов и сплавов. М.: Наука, 1967.-228 с.

231. Бочвар А.А. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1956. - 496 с.

232. Ковалев Ю.Г., Чечулин В.А. Гидравлический расчет литниковых метем каменных отливок // Литейное производство. 1967. - №4. - С. 22 - 25.

233. Чечулин В.А., Ковалев Ю.Г. Заполнение закрытых литейных £орм для каменных отливок // Повышение производительности труда в ■мтейном производстве: Тр. XXII Всес. науч.-техн. конф. Ч. II. М.: НИИ-МШ, 1969. С. 242-250.

234. Чернов В.П. Жидкотекучесть петрургических расплавов // Литей-цик России. 2003. - №9. - С. 28 - 29.

235. Кобеко П.П. Аморфные вещества. М.: АН СССР, 1952. - 432 с.

236. Weyl W.A. Nucleation, crystallization and glass formation // Sprech-»aal Ceramic Glass - Email, 1960. Bd. 93. №6. - S. 128 - 136.

237. Weyl W.A., Marboe E. Condition of glass formation among simple compounds, in four parts // Glass ind. -1961 v. 42. - P. 23 - 28.

238. Винтер-Клайн А. Структура и физические свойства стекол // Стек-юобразное состояние: Тр. всес. совещ. М.-Л.: Наука, 1965. - С. 45 - 54.

239. Stanworth J.E. The viscosity and nature of glass // J. Soc. Glass Techn. 1948. - V. 32. - P. 20 - 31.

240. Stanworth J.E. Physical properties of glasses. Oxford, 1950. -269 p.

241. Бартенев Г.М. О зависимости между температурой стеклования силикатного стекла и скоростью охлаждения или нагревания // Докл. АН СССР. -1951. Т. 76. - №2. - С. 227 - 230.

242. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. М.: ГИТТЛ, 1953. -411 с.

243. Kauzmann W. The nature of the glassy state and the behavior of liquids at low temperatures // Chem. Rev. 1948. - T. 43. - №2. - P. 219 - 256.

244. Beaman R. Relation between (apparent) second-order transition temperature and melting point // J. Polymer Sci. -1952. V. 9. - №5. - P. 470 - 472.

245. Сандитов Д.С. Скачок коэффициента теплового расширения при температуре стеклования и коэффициент Пуассона неорганических стекол//Физ. и хим. стекла. 1980. - Т. 6. - №2. - С. 211 -217.

246. Simha R., Boyer R.F. On a general relation involving the glasses temperature and coefficients of expansion of polymers // J. Chem. Phys. -1962. V. 37. - №5. - P. 1003 - 1007.

247. Сандитов Д.С. О связи между коэффициентом теплового расширения, температурой размягчения и коэффициентом Пуассона некристаллических твердых тел // Журн. физ. химии. -1980. Т. 54. - №2. - С. 341 - 344.

248. Бессонов М.И., Смирнова В.Е. О связи между плотностями полимеров в аморфном и кристаллическом состоянии // Высокомол. соед. -1971.-Т. 13.-№5.-С. 352-354.

249. О возможности применения добавок шлака для интенсификации варки стекол / Н.М. Павлушкин, П.Д. Саркисов, P.M. Чернякова и др. // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст. М.: ВНИИЭСМ, 1971.-С. 309-314.

250. Чернов В.П. Исследование процессов стеклования петрургиче-ских расплавов // Известия вузов. Черная металлургия. 2005.

251. Бартенев Г.М. Сверхпрочные и высокопрочные неорганические стекла. М.: Стройиздат, 1974. - 240 с.

252. Бартенев Г.М., Лукьянов И.А. Зависимость температуры стеклования аморфных веществ от скорости нагревания и связь температуры стеклования с энергией активации II Журн. физ. хим. 1955. - Т. 29. - №2. -С. 1486-1498.

253. Ковнеристый Ю.К., Осипов Э.К., Трофимова Е.А. Физико-химические основы создания аморфных металлических сплавов. М.: Наука, 1983.-145 с.

254. Кекало И.Б. Аморфные магнитные материалы: Курс лекций. М.: МГИСиС, 2001.-276 с.

255. Бережной А.И. Ситаллы и фотоситаллы. М.: Машиностроение, 1981.-464 с.

256. Кинетический анализ условий образования металлических стекол / А.Б. Лысенко, А.А.Якунин, В.И. Ткач, Г.В. Борисова // Аморфные металлические сплавы: Сб. науч. тр. МИСиС. М.: Металлургия, 1983. - С. 18-24.

257. Чернов В.П. Критические скорости охлаждения петрургических расплавов // Литейное производство сегодня и завтра: Тез. докладов Всероссийской науч.-практ. конф. Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2004. - С. 45 -50.

258. Тамман Г. Руководство по гетерогенным равновесиям. Л.: 1935. - 327 с.

259. Gibbs J.H. Nature of the glass transition and the vitreous state // Modern aspects of the vitreous state. V.3. London, 1960. - P. 152 - 187.

260. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков B.H. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1986. - 463 с.

261. Hammel J.J. Nucleation in glass forming materials // Nucleation / Ed. by A.G. Zettlemoyer. - New York: Marseille. Dekker, Inc., 1969. - P. 489 -525.

262. Hammel J.J. Nucleation in glass a review // Advance in nucleation and crystallization in glass / Ed. by L.L. Hench and S.V. Freiman. - Columbus. -Ohio: Amer. Ceram. Soc. Inc., 1971. - P. 1 - 9.

263. Стрнад 3. Стеклокристаллические материалы: Пер. с чешек. М.: Стройиздат, 1988. - 256 с.

264. Фишер И.З. Статистическая теория жидкостей. М.: Физматгиз, 1961.-213 с.

265. Turnbull D., Cohen М.Н. Crystallization kinetics and glass formation // Modern aspects of the vitreous state. London, 1960. - P. 38 - 62.

266. Сирота H.H. Состояние и проблемы теории кристаллизации // Кристаллизация и фазовые переходы: Сб. ст. Минск: АН БССР, 1962. - С. 11-57.

267. Безбородов М.А. Стеклокристаллические материалы. Минск: Наука и техника, 1982. - 256 с.

268. Беленький В.З. Геометрико-вероятностные модели кристаллизации. М.: Наука, 1980. - 88 с.

269. Михневич Г.Л., Заремба В.Г. Кинетика гетерогенной кристаллизации при образовании органического стекла // Кристаллизация и фазовые переходы: Сб. ст. Минск: АН БССР, 1962. - С. 214 - 218.

270. Тиллер В.А. Основные положения теории затвердевания. // Теория и практика выращивания кристаллов. Пер с англ. М.: Металлургия, 1968.-С. 294-350.

271. Влияние обработки расплава и условий кристаллизации на структуру и свойства свинцовой латуни / Р.К. Мысик, И.А. Вайс, С.В. Брус-ницын и др. // Литейное производство. 2002. - №6. - С. 20 - 22.

272. Чернов В.П., Русаков А.В. Влияние химического состава на кристаллизацию петрургических расплавов // Литейщик России. 2005. - № 7. -С. 25-28.

273. Кручинин Ю.Д., Иванова Л.В., Кендзерская А.Д. Влияние некоторых компонентов и восстановительной среды при плавке на кристаллизационные свойства синтетических шлаков // Технология силикатов: Сб. науч. тр. УПИ. Свердловск: УПИ, 1966. - С. 130 - 138.

274. Иванова Л.В., Кручинин Ю.Д. Кристаллизационные свойства до-генных шлаков центральных и южных заводов // Технология силикатов:науч. тр. УПИ. Свердловск: УПИ, 1966. - С. 121 - 129.

275. Микроструктура и свойства шлако-каменного литья / В.П. Чернов, З.М. Колокольцев, М.Г. Денисламов и др. // Проблемы и перспективы ли-"ейного производства: Матер. 2ой межд. науч.-практ. конф. Барнаул: Ал--ГУ, 2000.-С. 141-144.

276. Минералы: Справочник. Диаграммы Фазовых равновесий. Вып.2. Фазовые равновесия, важные для технического минералообразования. -М.: Наука, 1974.-490 с.

277. Бухмастов В.И., Петрова В.З., Яшукова Т.И. Исследование кристаллизационной способности стеклообразных систем по кривым дифференциального термического анализа // Стеклообразные системы и новые стекла на их основе: Сб. ст.-М.: ВНИИЭСМ, 1971.-С. 178-182.

278. К вопросу определения режима термообработки металлошла-овых труб / В.Ф. Тумашов, И.Я. Чернявский, Л.А. Владимирова и др. // 1ереработка шлаков в строительные материалы и изделия: Сб. науч. тр. -1елябинск: УралНИИстромпроект, 1974. С. 71 - 76.

279. Бухмастов В.И., Петрова В.З. Определение физических свойств текла как метод изучения диаграммы состояния многокомпонентной стеклообразной системы // Стеклообразные системы и новые стекла на их )СНОве: Сб. ст. М.: ВНИИЭСМ, 1971. - С. 253 - 258.

280. Чернов В.П. Определение параметров кристаллизации шлако-<аменных отливок при их нагреве // Литейные процессы. Вып. 4: Межрег. :б. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. - С. 139 -149.

281. Чернов В.П. Исследование процессов кристаллизации шлако-каменных отливок при их нагреве // Известия вузов. Черная металлургия. -2005.301. Кристаллизация шлакового литья / В.П. Чернов, Ю.В. Кочубеев,

282. А.П. Коток, А.С. Савинов И Теория и технология металлургического производства Вып. 1.: Межрег. сб. науч. тр.- Магнитогорск: МГТУ, 2001. С. 120 -127.

283. Немилов С.В., Петровский Г.Т. Исследование кинетики ситалли-зации стёкол системы Li20-Ga203-Si02 с добавками двуокиси титана // Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. статей. М.-Л.: Наука, 1965.-С. 133-138.

284. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки. 4.1. М.: Машиностроение, 1976. - 328 с.

285. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопровод-юсти. М.: Наука, 1975. - 227 с.

286. Вейник А.И. Приближенный расчет процессов теплопроводности.- М.-Л-: Госэнергоиздат, 1959. 184 с.

287. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.- 392 с.

288. Вейник А.И. Расчет отливки. М.: Машиностроение, 1964.-403 с.

289. Формовочные материалы и технология литейной формы: Спра-зочник /С.С.Жуковский, Г.А. Анисович, Н.И. Давыдов и др. М.: Машиностроение, 1993-432 с.

290. Чернов В.П., Чернов А.В. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Разработка математической модели затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок // Литейное производство. Приложение. 2003. - № 12 - С. 8 - 12.

291. Особенности процесса затвердевания шлако-каменной отливки / В.П. Чернов, К.Н. Вдовин, М.Г. Денисламов и др. // Прогрессивные литейные технологии: Тез. докл. науч.-практ. конф. М.: МГИСиС, 2001. - С. 78.

292. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высшая школа, 1978. - 328 с.

293. Керн Д., Краус А. Развитые поверхности теплообмена. Пер. с англ. М.: Энергия, 1977. - 464 с.

294. Вейник А.И. Тепловые основы теории литья. М.: Машгиз, 1953. -383 с.

295. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972. -560 с.

296. Августиник А.И., Милюков Е.М., Синцова И.Т. Электронно-микроскопическое исследование кристаллизации стекол системы К20-Al203-Si02- CaO-MgO II Исследования в области химии силикатов и окислов: Сб. науч. тр. М.-Л.: Наука, 1965. - С. 167 - 172.274

297. Тобольский Г.Ф. Некоторые литейные свойства расплавов маг-штогорских доменных печей и процесс формирования отливок из них // Зопросы шлакопереработки: Тр. Всес. науч.-тех. конф. Челябинск: Гос-ггройиздат, 1960. - С. 307 - 328.

298. Павлушкин Н.М., Сентюрин Г.Г., Ходаковская Р.Я. Практикум по технологии стекла и ситаллов. М.: Стройиздат, 1970. - 512 с.

299. Карпов В.М. Разработка технологии каменного литья на основе ■орных пород с повышенным содержанием оксида кальция: Дисс. на со-/1ск. уч. ст. канд. тех. наук. Спец. 05.16.04. Рук. Чечулин В.А. Свердловск: /ПИ, 1987.-258 с.

300. Производство отливок из каменного и шлако-каменного литья / В.В. Вагин, В.В. Килесо, Е.Г. Скотаренко и др. // Черная металлургия. -1990. №2.-С. 35-47.

301. Диаграммы состояния силикатных систем / В.П. Барзаковский, В.В. Лапин, А.И. Байкова и др. Л.: Наука, 1974. - 514 с.

302. Агеева Д. Л. Шведов Л. В. Диаграммы состояния окисных систем: ВЗт.-М.: ВИНИТИ, 1976.-Т. 11.-110с.

303. Чернов В.П., Савинов А.С., Кочубеев Ю.В. Исследование теплоемкости петрургических сплавов // Литейные процессы. Вып. 3: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 16 - 21.

304. Физико-химические свойства окислов: Справочник. М.: Металлургия, 1978.-472 с.

305. Исследование теплопроводности оксидных сплавов / В.П. Чернов, А.С. Савинов, Ю.С. Самохвалова, Е.А. Лемещенко, Н.А. Елистратова // Литейные процессы. Вып. 5: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. - С. 45-48.

306. Вейник А. И. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. М.: Металлургия, 1965. - 376 с.

307. Проверка математической модели по охлаждению силикатного эасплава при постановке пассивного эксперимента / В.П. Чернов, Л.Б. Цолгополова, А.С. Савинов и др. // Литейные процессы: Межрег. сб. науч. гр. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 159 - 161.

308. Шкленник Я.И. Технологические основы литейного производства. Ч. I. Расчет и конструирование литниковых систем для песчаных форм, кокилей и пресс-форм литья под давлением: Учебное пособие. М.: МИ-СиС, 1977.-135 с.

309. Чернов В.П., Чернов А.В. Особенности затвердевания и охлаждения шлако-каменных отливок. Расчет элементов литниковой системы цля шлако-каменного литья // Литейное производство. Приложение. -2004,-№6. С. 10-11.

310. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970.-216 с.

311. Агроскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикалов Ф.И. Гидравлика. М.-Л.: Энергия, 1964.-352 с.

312. Чернявский И.Я. Расчет заполнения форм каменных и шлаковых отливок II Литейное производство. -1975. №8. - С. 27 - 28.

313. Чернов В.П., Савинов А.С. Установление технологических параметров охлаждения щелочестойкого шлако-каменного литья II Известия ЧНЦ. Вып. 2. Челябинск: ЮУрГУ, 2003.- С. 56 - 58.

314. Чернов В.П., Савинов А.С., Кочубеев Ю.В. Математическое моделирование процессов охлаждения и затвердевания шлако-каменных отливок // Литейные процессы. Вып. 3: Межрег. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 150 - 154.

315. Быков И.И. Исследование упруго-вязко-пластических свойств базальтового каменного литья // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. -Киев: ИПЛ, 1975. С. 103 - 109.

316. Быков И.И., Махненко В.И. К вопросу о рациональном режиме отжига плиточных камнелитых изделий // Проблемы каменного литья: Сб. науч. тр. Киев: ИПЛ, 1975. - С. 131 - 138.