автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Взаимодействие базальтовых расплавов с материалами на основе платины и углерода

Экз. №

На правах рукописи

КОШЕЛЕВ Владлен Юрьевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ С МАТЕРИАЛАМИ НА ОСНОВЕ ПЛАТИНЫ И УГЛЕРОДА

05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита" - ФГУП "НИИграфит"

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Смирнов Л.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Варенков А.Н.

кандидат технических наук, доцент Лигачева Е.А.

Ведущая организация:

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Защита диссертации состоится "06" июля 2004 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 217.010.01 ФГУП "НИИграфит" по адресу: 11141, Москва, ул. Электродная, д. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "НИИграфит". Автореферат разослан "04" июня 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Марчукова Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Научно-технический прогресс XXI века неразрывно связан с широким применением новых композиционных материалов на основе технических волокон. Наибольшее распространение в различных отраслях промышленности получили композиционные материалы и изделия на основе стеклянных волокон. Вместе с тем, эти волокна по комплексу физико-механических и химических-свойств, ценовым показателям значительно уступают новому классу минеральных волокон - базальтовым непрерывным волокнам (БИВ), технология производства которых реализована в промышленных условиях в конце прошлого века только в России и Украине.

При расчете, проектировании и строительстве устройств выработки БЫВ использовались подходы, разработанные ранее для процессов получения стеклянных волокон на основании предпосылки качественного сходства процессов их выработки из расплавов, которые, тем не менее, существенно отличаются между собой.

Последнее обстоятельство вызывает необходимость в постоянной корректировке режимов выработки БНВ, что, в свою очередь, снижает общую производительность установок и выход годного по показателям обрывности и линейной плотности волокна. Поэтому решение задачи по моделированию и оперативной оптимизации технологии получения БНВ с целью снижения влияния вышеуказанных факторов на установившийся процесс является актуальным и важным.

Процесс выработки БНВ осуществляется путем его вытягивания со скоростью 40-50 м/с из капли гомогенизированного расплава, образующейся под отверстием фильеры под действием гидростатического напора. В качестве материала фильер до настоящего времени используются дорогостоящие (17-20 долларов США за 1 грамм) платинородиевые сплавы с содержанием родия от 10 до 30 %. При этом безвозвратные потери драгметаллов фильеры-составляют поряд-

ка 9-10 граммов на 1 тонну произведенного волокна, что обуславливает удельный вес материала фильер в себестоимости продукции на уровне 30-40 % и существенно влияет на экономические показатели производства в целом.

Многолетние исследования специалистов многих стран, связанные с разработкой новых, не содержащих драгоценных металлов, материалов для фильерных и струйных питателей, пригодных для промышленной выработки непрерывных стеклянных и минеральных волокон, до настоящего времени не увенчались успехом.

Решение проблемы замены платинородиевого сплава фильер для процессов выработки непрерывных базальтовых, а значит и стеклянных волокон на более дешевый, является весьма актуальным и экономически целесообразным и позволит поднять эти производства на качественно новый уровень и резко повысить конкурентоспособность отечественной продукции на внутреннем и мировом рынках.

Целью работы является исследование взаимодействия базальтовых расплавов с материалами на основе платины и углерода и совершенствование технологии получения непрерывных минеральных волокон путем определения оптимальных технологических режимов выработки и замены дорогостоящих материалов фильер на основе платины менее дефицитными углеродкарбидокремние-выми материалами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка математической модели процесса течения базальтовых расплавов по фильерному каналу и определение оптимальных режимов выработки волокон при помощи модели.

2. Исследование вязкости базальтовых расплавов с целью оценки температурного интервала формования волокон.

3. Исследование смачивания и взаимодействия платинородиевого сплава расплавами стекол и базальтов для определения критериев пригодности базальтового сырья к выработке непрерывных волокон.

4. Разработка и изготовление опытных образцов углеродкарбидокрем-

ниевых композиций и исследование их смачиваемости и взаимодействия со стеклянными и базальтовыми расплавами.

5. Испытание углеродкарбидокремниевых материалов на стойкость в контакте с базальтовыми расплавами и кислородом воздуха.

6. Разработка и изготовление монофильер и фильерных пластин из углеродкарбидокремниевых материалов и получение при их помощи опытной партии БНВ.

Научная новизна работы может быть сформулирована в виде основных положений, выносимых на защиту:

1. Разработана математическая модель течения базальтовых расплавов в фильерных каналах, представляющая собой аналитическую зависимость температуры базальтомассы от пространственных координат и позволяющая получать оптимальные, с точки зрения снижения обрывности и увеличения объемов выпуска волокон, значения конструктивно-технологических параметров процесса формования БНВ.

2. Установлено, что устойчивое формование БНВ из базальтов семи различных месторождений возможно в интервале температур 1300-1400 °С вследствие практически одинаковых значений динамической вязкости в указанном температурном интервале.

3. Показано, что немонотонность температурных зависимостей краевых углов смачивания подложек из стандартного платинородиевого сплава ПлРд-10, специально разработанных в рамках работы углеродкарбидокремниевых материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,5 и составляющих их фаз расплавами Е- и Си-стекла, а также гомогенизированными расплавами базальтового сырья семи месторождений свидетельствует о взаимодействии расплавов с материалами подложек.

4. Установлены основные закономерности изменения краевых углов смачивания платинородиевого сплава ПлРд-10 базальтовыми расплавами в зависимости от химического состава. Показано, что пригодность базальтового сырья к формованию БНВ на платинородиевых фильерах определяется содержанием никеля и оксидов железа в пределах 10-92 ррm и 4,7-11,4 % мас соответственно.

5. Показано, что материал марки СГ-П-0,1 в серии исследуемых материалов (еГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315, СГ-П-0,5) обладает наибольшей окислительной стойкостью и стойкостью в контакте с базальтовым расплавом.

Практическая значимость

1. В соответствии с критериями снижения обрывности и увеличения объемов выпуска БНВ, получены оптимальные размеры филъерных отверстий, значения температуры формования и скорости вытяжки волокон для базальтов двух месторождений. Опробование результатов проводилось в промышленных условиях на установках по производству БНВ производительностью 300 тонн в год в ИКФ "БЭИМ" (Украина) путем уточнения технологических режимов при переводе производства на новое сырье, что обеспечило сокращение сроков настройки параметров установок при изменении химического состава сырья и получение экономии в размере 150 тыс. руб в год (акт прилагается).

2. Разработана методика расчета краевых углов смачивания, позволяющая получать значения с точностью в пределах ±1°. Методика использована в НИР отдела № 9 ФГУП "НИИграфит" (акт прилагается).

3. Разработана методика испытаний фильерных материалов на длительную стойкость в контакте с базальтовыми расплавами и кислородом воздуха. Методика использована в НИР лаборатории № 8 ФГУП "НИИграфит" (акт прилагается).

4. Разработан новый углеродкарбидокремниевый материал марки СГ-П-0,1, удовлетворяющий ряду свойств, предъявляемых к филъерным материалам. Показана принципиальная возможность использования материала СГ-П-0,1 в качестве фильерного как при производстве отдельных марок стекловолокна, так и базальтовых волокон. На монофильере из материала СГ-П-0,5 получена опытная партия БНВ, по уровню свойств удовлетворяющего требованиям технических условий ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические". Испытания монофильер из углеродкарбидокремниевых материалов проводились в лаборатории № 8 ФГУП "НИИграфит" (акт прилагается).

5. Сконструирована и изготовлена фильерная пластина из материала

марки СГ-П-0,5 для использования на печи разработки ФГУП "НИИграфит". Фильерная пластина изготовлена в НПК "Базальт" (акт прилагается). Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

1. Всероссийской научно-практической конференции "Инновации в машиностроении - 2001", Пенза, 2001.

2. Международной конференции общества SAMPE "SAMPE EUROPE Students' Conference, 2003", Париж, 2003.

3. Неоднократно на секциях НТС отделов №№ 7, 8 ФГУП "НИИграфит", Москва, 2001-2004.

Публикации

По теме диссертационной работы выпущено 2 отчета по НИР и 9 публикаций: 7 статей, 1 тезис доклада, 1 патент на изобретение. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов. Работа изложена на 179 страницах, включает 97 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 16 таблиц, список использованных источников из 119 наименований, 3 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава посвящена обзору литературных данных по теме диссертации. Кратко рассмотрена технология производства непрерывных волокон из силикатных расплавов. Проведен анализ существующих математических моделей процессов получения базальтовых и стеклянных непрерывных волокон. Особое внимание уделено моделированию зоны формования волокон с точек зрения гидродинамики, теплофизики, механики, кинематики.

Рассмотрены имеющиеся на сегодняшний день в литературе варианты решения задач оптимизации и устойчивости формования непрерывных волокон в выработочной зоне. Отмечены недостатки существующих решений, связанные, в основном, с применением экспериментально-статистических методов моделирования.

Проведен краткий анализ применяемых в настоящее время материалов фильерных пластин получения базальтовых и стеклянных волокон. Сделан вывод о перспективности применения углеродкарбидокремниевых материалов в качестве материалов фильер взамен широко используемых платиновых сплавов.

Во второй главе представлены результаты оптимизации параметров процесса формования БНВ, полученные с использованием разработанной математической модели.

Было отмечено, что основной проблемой при получении непрерывных базальтовых и стеклянных волокон является проблема обрывности, решение которой экспериментальным путем представляется малоэффективным. В этой связи процесс формования исследовали на математической модели с целью определения условий устойчивости, а также значений конструктивно-технологических параметров процесса, при которых эти условия выполняются.

При построении математической модели в качестве объекта исследования рассмотрен процесс течения базальтового расплава по фильерному каналу конусо-цилиндрической конфигурации с допущением о том, что базальтомасса представляет собой ньютоновскую жидкость с вязкостью, зависящей от температуры по уравнению Аррениуса. В результате решения исходной теплогидроди-намической задачи с упрощающими допущениями получена функция распределения температуры базальтового расплава по фильерному каналу, выраженная аналитически.

На основе полученной зависимости в работе сформулированы две оптимизационные задачи:

задача оптимального проектирования узла формования, состоящая в определении оптимальных размеров фильерных калиброванных отверстий;

задача оптимального управления процессом формования, заключающаяся в нахождении оптимальных значений регулируемых технологических параметров: температуры формования и скорости вытягивания волокна.

В качестве целевых функций оптимизации был использован критерий минимизации температурного градиента по каналу фильеры, как предполагаемый способ снижения обрывности вследствие повышения однородности скорости потока базальтомассы, и критерий максимизации производительности фильеры.

Алгоритмы решения поставленных задач были реализованы программно в компьютерной системе моделирования процессов течения базальтовых расплавов по каналу фильеры. При помощи системы моделирования получены оптимальные размеры фильерных отверстий, значения температуры формования и скорости вытяжки волокон, соответствующие указанным выше критериям, для базальтов двух месторождений, применяемых в промышленном производстве непрерывных волокон.

Результаты решения оптимизационных задач, представленные в таблице 1, рекомендованы для корректировки существующих технологических режимов получения БНВ с диаметром филаментов 9 мкм из расплавов горных пород месторождений Иванова Долина и Сельцевское.

Таблица 1 - Результаты решения задач оптимального проектирования и управления

№ Наименование Геометрические размеры фильеры, мм • Управляемые параметры

п/п месторождения Л| Лз ¿1 ¿2 Уь, м/с

1. Иванова Долина 2,12 1,09 0,73 1,87 1323 41,13

2. Сельцевское 3,67 1,79 1,34 иб 1324 53,25

Для уточнения полученных результатов математическая модель может быть модифицирована путем введения дополнительных граничных условий, учитывающих уровень смачивания материалов фильер расплавами базальтов.

Третья глава посвящена исследованию одной из наиболее структурно-чувствительных характеристик базальтовых расплавов - вязкости.

Для исследования вязкости были выбраны базальтовые горные породы, представленные пробами семи месторождений, как уже используемых для производства непрерывных волокон, так и осваиваемых в настоящее время (таблица 2).

Таблица 2 - Химический состав базальтовых горных пород

№ п/п Наименование месторождения Массовая доля оксида, %

БЮз •ПСЪ А12Оз РеО Ре203 СаО МпО Ыа20 к2о р2о. п.п.п.

1. Иванова Долина 48,83 2,70 14,35 9,04 4,30 9,27 4,58 0,16 2,93 0,53 0,34 3,25

2. Сельцевское 54,70 1.14 18,75 4,28 3,67 8,57 3,09 3,09 2,70 1,53 0,15 0,96

3. Комсомольское 55,61 0,93 9,90 8,36 2,98 9,49 5,83 0,22 2,54 0,26 0,12 2,16

4. Костопольское 49,61 2,71 13,00 9,46 3,59 9,03 4,57 0,24 2,70 0,73 0,27 2,81

5. Хавачозерское 50,25 1,61 12,20 8,58 2,81 9,48 7,30 0,16 2,58 1,23 0,16 2,63

6. Васильевское ' 46,85 1,67 15,20 7,67 5,05 8,50 4,40 0,28 3,95 1,06 0,54 4,86

7. Тогучинское 42,96 0,84 15,09 9,37 3,09 8,59 12,52 0,20 1,48 0,33 0,15 4,73

Сравнительный анализ экспериментальных методов измерения вязкости показал, что метод крутильных колебаний цилиндрического тигля Е.Г. Швидковского, получивший широкое распространение в вискозиметрии шлаков металлургического производства, является оптимальным для измерения вязкости базальтовых расплавов, сходных по химическому составу со шлаковыми системами, поскольку позволяет получать абсолютные значения кинематической вязкости в широком интервале с достаточно высокой точностью (92-95 %).

В результате проведенных экспериментов были получены кривые температурной зависимости динамической вязкости базальтовых расплавов, представленные на рисунке 1.

Как следует из полученных зависимостей значения вязкости закономерно уменьшаются с ростом температуры и в интервале 1300-1400 °С принимают практически одинаковые значения для проб всех месторождений, что дает основания предположить возможность формования непрерывных волокон из исследуемых базальтов в указанном температурном интервале. Наблюдаемое экспоненциальное изменение значений вязкости подтверждает ньютонов характер

и й С

л

Й о ж п к в

к и

4)

15

10

ЕС

---О-«

3

5 1 '

7 2; 4 5 -: -

«и

о

1150 1200

1250 1300 1350 Температура, °С

1400 1450

1 - Иванова Долина, 2 - Сельцевское, 3 - Комсомольское, 4 - Костопольское, 5 - Хавачозерское, 6 - Васильевское, 7 - Тогучинское Рисунок 1 - Температурная зависимость динамической вязкости расплавов базальтовых горных пород

течения базальтовых расплавов, как и было принято при построении математической модели.

В четвертой главе представлены результаты исследований смачивания платинородиевого сплава ПлРд-10, наиболее широко применяемого в качестве фильерного материала, расплавами стекол и базальтов различных составов и месторождений.

В исследованиях использовали образцы алюмоборосиликатного бесщелочного стекла типа Е (Е-стекло) и щелочного Си-стекла, химический состав которых представлен в таблице 3.

Расчет краевых углов смачивания производили методом лежащей капли (с точностью ±1°) по контурам капель расплавов, аппроксимируемых сплайно-выми кривыми, при помощи разработанной автором компьютерной программы.

Таблица 3 - Химический состав стекол

№ Тип Массовая доля оксида, %

п/п стекла SiOj А1203 CaO MgO BjOj NaaO KjO Fe20) AsjCb TiOj ZiOj so3 П.П.П

1. Е-стекло 58,59 14,37 17,38 4,41 3,80 0,33 0,13 0,43 0,20 - - 0,10 0,45

2. Си-стекло 78,15 2,94 0,28 - - 17,85 0,08 0,33 2,94 0,10 0,04 0,17 0,33

Результаты по смачиванию материала ПлРд-10 расплавами стекол (рисунок 2) показали немонотонное изменение краевых углов смачивания, что, косвенно указывает на прохождение процессов взаимодействия Е- и Си-стекла с платинородиевым сплавом. Это предположение подтверждено зафиксированным процессом газообразования в каплях расплавов в ходе проведения экспериментов и наблюдаемым разъеданием материала подложки на поверхности контакта с Е-стеклом.

о.

* 20------

0 J-----

700 900 1100 1300 1500 Температура, °С

1 - Е-стекло, 2 - Си-стекло Рисунок 2 - Температурная зависимость краевого угла смачивания сплава ПлРд-10 расплавами стекол

Анализ характера взаимодействия стекол с платинородиевыми подложками при различных температурах показал, что изменение краевых углов смачивания происходит с образованием соединений и И-Л1 Таким образом, степень взаимодействия платиновых сплавов со стеклами определяется химическим составом и, возможно, требует специального подхода к выбору шихты при производстве стеклянных волокон, что, однако, не входит в задачи настоящего исследования.

Ограниченность литературных данных по смачиванию платиновых сплавов базальтомассами обусловила необходимость в проведении соответствующих исследований.

Методом лежащей капли была исследована смачиваемость подложек из сплава ПлРд-10 расплавами исходных и гомогенизированных базальтов семи месторождений. Гомогенизацию расплавов базальтов проводили при температуре 1445 °С и выдержке 30 минут.

Сравнительный анализ химических составов базальтов до и после гомогенизации (см. таблицу 2 и таблицу 4) показал, что основные изменения происходят по массовому содержанию оксидов железа. При этом наблюдалось умень-

т ' 3+ ~ т- 2+

шение Fe и в ряде случаев частичный переход в Fe .

Таблица 4 - Химический состав гомогенизированных базальтовых горных пород

№ п/п Наименование месторождения Массовая доля оксида, %

8102 ТЮг АЬОз РеО Ре2СЬ СаО МпО Ыа20 к2о р2о5 П.П.П.

1. Иванова Долина 54,17 3,01 12,28 8,90 0,08 10,12 5,60 0,30 2,50 0,67 0,08 0,99

2. Сельцевское 55,06 1.10 15,94 7,04 0,87 8,61 4,40 0,15 2,51 1,60 0,11 0,78

3. Комсомольское 54,10 0,92 13,11 8,67 1,60 10,19 5,60 0,17 2,56 0,57 0,05 0,92

4. Костопольское 53,16 3,01 12,47 9,34 0,20 9,91 5,45 0,30 2,40 0,71 0,08 1,04

5. Хавачозерское 55,19 1,87 11,53 10,26 0,06 10,36 6,46 0,16 2,18 1,06 0,04 1,25

6. Васильевское 51,59 1,99 15,62 9,12 0,46 8,55 4,35 0,26 3,96 1,01 0,18 1,16

7. Тогучинское 51,82 1,16 16,14 4,58 0,15 10,90 9,01 0,19 3,01 0,55 0,03 0,52

На разницу в содержании окислов железа указывают также результаты по смачиванию платинородиевого сплава ПлРд-10 исходными и переплавлен-

ными базальтами (рисунок 3). Как следует из полученных зависимостей на исходных базальтах практически при одинаковом содержании БеО + Бе203 (месторождения Комсомольское, Хавачозерское) краевые углы смачивания резко отличаются между собой.

60

3

& 50

«к*

| 40

г

я зо

20

« §

10

» • -» 1' '"5 > » сходные

/ гомоп низирова иные I Р1 «сплавы

I »сплавы

V.

4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14, РеО + ЕеЮз, % мае.

1 - Иванова Долина, 2 - Сельцевское, 3 - Комсомольское, 4 - Костопольское, 5 - Хавачозерское, 6 - Васильевское, 7 - Тогучинское Рисунок 3 - Зависимость краевого угла смачивания сплава ПлРд-10 исходными и гомогенизированными расплавами базальтовых горных пород от суммарного содержания окислов железа

Анализ данных по содержанию микропримесей позволил предположить определяющее влияние никеля, который в периодической системе элементов Д.И. Менделеева находится в одной подгруппе с железом и образует с платиной при высоких температурах непрерывный ряд твердых растворов. При значительных количествах РеО + РвгОз фактор влияния никеля, по-видимому, ослабевает, и дальнейшее снижение краевого угла следует связывать с высоким суммарным содержанием окислов железа.

Результаты исследований показали, что гомогенизация расплавов базальта за счет изменения химического состава переводит краевые углы смачивания в область свойственную стеклам (см. рисунок 2), уменьшая при вытягивании волокон вероятность затекания фильерного поля и снижая показатели обрывности волокон. При этом суммарное содержании оксидов железа в базальтах должно находиться в интервале 4,7-11,4 % мас, а содержание никеля - в пределах 1092 ррт.

В пятой главе описана методика проведения экспериментов и представлены результаты по исследованию смачивания разработанных нами углеродкар-бидокремниевых материалов расплавами стекол и базальтов с целью оценки возможности замены платинородиевых фильерных сплавов силицированными графитами, которые удовлетворяют ряду свойств, предъявляемых к материалам фильер.

Были подобраны рецептуры, по которым изготовлены образцы силици-рованных графитов марок СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315, СГ-П-0,5 с величиной зерен графитового наполнителя 100, 200, 315 и 500 мкм, соответственно (таблица 5). В экспериментах по смачиванию использовали образцы марок СГ-П-0,1 и СГ-П-0,5, как наиболее ярко характеризующие свойства рассматриваемой серии материалов.

Таблица 5 - Фазовый состав силицированных графитов различных марок

№ Марка материала Химический состав после силицирования, % мас

п/п Са $|С>2 ею

1. СГ-П-0,1 6,5 4,1 8,5 80,9

2. СГ-П-0,2 5,6 3.1 7,3 84,0

3. СГ-П-0,315 25,4 1,3 7.8 65,5

4. СГ-П-0,5 32,3 2,0 12,8 52,9

Исследование смачивания углеродкарбидокремниевых материалов расплавами Е- и Си-стекла (рисунки 4а, 4б) показало сложный характер их взаимодействия.

Для оценки вклада отдельных фаз углеродкарбидокремниевых

160 |но 120 100 80 60 40 20 0

«

о и и га

£

ч ' Ч, щ

\ 1Л

\

> А? \

2 / \

1

160 I140

а" 120

8

5 г

и

«

о а

4>

се О.

80 60 40 20 0

900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Температура, °С

/

Чи 1 ч. /

V ч 1

л А

\ 1л- \

900 1000 1100 1200 1300 . 1400 1500 Температура, °С

1 - Е-стекло; 2 - Си-стекло Рисунок 4 - Температурная зависимость краевого угла смачивания силицированных графитов марок СГ-П-0,1 (а) и СГ-П-0,5 (б) расплавами стекол

материалов в показатели смачивания была проведена серия экспериментов на подложках из монокристаллов карбида кремния, кремния, а также чистых углеродных материалов МПГ-6 и СУ-2000.

Анализ полученных зависимостей показал, что основными фазами, ответственными за взаимодействие силицированных графитов с расплавами стекол являются карбид кремния и углерод, поскольку в процессе экспериментов на подложках из этих материалов постоянно наблюдали газовыделение со значительным изменением объемов капель, что, по-видимому, связано с протекающими химическими реакциями с участием диоксида кремния, преобладающего в составе стекол (см. таблицу 3).

При изучении смачивания Си-стеклом подложки из стеклоуглерода СУ-2000 обнаружено, что при полном несмачивании (краевой угол порядка 140°), в условиях избыточного давления аргона, препятствующего испарению с поверхности, происходит переход углерода в расплав с последующим испарением и выделением в виде сажистого отложения на подложке. При этом обнаружено самопроизвольное распространение стеклянных частиц на поверхности стек-лоуглерода.

Для предварительной оценки возможности использования углеродкар-бидокремниевых материалов в контакте с базальтовыми расплавами были проведены эксперименты по расплавлению базальта Тогучинского месторождения в тиглях из материала марки СГ-П-0,5.

Визуальная оценка состояния поверхностей тиглей, контактирующих с расплавом базальта, после выдержки в течение 20 мин при температуре 1400 °С показала хорошую смачиваемость силицированного графита расплавом базальта и отсутствие сколько-нибудь заметных изменений на поверхностях тиглей.

Количественную характеристику смачивания углеродкарбидокремние-вых материалов базальтовыми расплавами получили из серии экспериментов по смачиванию силицированных графитов СГ-П-0,1 и СГ-П-0,5 гомогенизированными базальтами семи месторождений (рисунки 5а, 5 б). Результаты опытов выявили сложный характер поведения базальтовых расплавов в контакте с

3 120 &

а юо

СЗ

§ 80

О"

се

Г

5 40

о са

20

£

\\/5

1 /, / 2

з / 7

О

1100 1200 1300 1400 Температура, °С

1500

-9 120 &

§"100

80

ш Б

« 60

£ 40

о

а

Щ 20 £

"Л 5

. 1 / 3

V6

4'/ \ 7^

/2

1100 1200 1300 1400 Температура, °С

1500

1 - Иванова Долина, 2 - Сельцевское, 3 - Комсомольское, 4 - Костопольское, 5 - Хавачозерское, 6 - Васильевское, 7 - Тогучинское

Рисунок 5 - Температурная зависимость краевого угла смачивания силицированных графитов марок СГ-П-0,1 (а) и СГ-П-0,5 (б) расплавами базальтовых горных пород

углеродкарбидокремниевыми материалами. При этом не удалось выделить фазы, участвующие в реакциях взаимодействия с подложками, т.к. и базальты и материалы подложек представляют собой сложные многокомпонентные системы. В связи с этим для оценки вклада каждой фазы силицированных графитов в показатели смачивания были проведены дополнительные эксперименты на подложках из монокристаллов карбида кремния, кремния, а также чистых углеродных материалов МПГ-6 и СУ-2000.

Проведенные эксперименты показали, что в углеродкарбидокремниевых материалах основными фазами, определяющими смачиваемость, являются карбид кремния и свободный кремний, которые, вероятно, вступают в реакции с окислами железа, содержащимися в базальтах.

Было отмечено, что отсутствие явного взаимодействия по фазам в угле-родкарбидокремниевых композициях связано со структурой материалов, в которой фазы графита, карбида кремния и кремния распределены достаточно равномерно. При этом структура углеродкарбидокремниевого материала фильер должна быть мелкозернистой.

Шестая глава посвящена испытанию углеродкарбидокремниевых материалов на стойкость в контакте с базальтовыми расплавами и окислительную стойкость.

Испытания специально изготовленных образцов монофильер из материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315, СГ-П-0,5 проводили на лабораторной электропечи конструкции Шипкова С.Н. (ФГУП "НИИграфит"), способной длительное время работать на воздухе при температуре до 1550 °С.

Результаты проведенных экспериментов по испытанию монофильеры из материала СГ-П-0,5 показали, что при температуре 1290 °С формируется устойчивая капля базальтового расплава, из которой стабильно вытягивается моноволокно. Свойства полученной опытной партии БНВ удовлетворяют техническим условиям ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические".

Эксперименты по длительному контактному взаимодействию материалов СГ-П-0,1 и СГ-П-0,5 с базальтовым расплавом Тогучинского месторождения

показали, что монофильера из материала СГ-П-0,1 не претерпела каких-либо видимых-изменений, в то время как на материале СГ-П-0,5 наблюдалось заметное взаимодействие с базальтовым расплавом.

Испытания монофильер на окисление проводили в 3 этапа: 1 этап - 57 ч, 2 этап - 35 ч, 3 этап - 61ч. После каждого этапа проводили взвешивание на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.

Результаты измерений, представленные на рисунке 6, показывают, что материал марки СГ-П-0,1 не теряет вес после всех циклов испытаний на окисление воздухом и может быть рекомендован для изготовления фильерных питателей.

1 - СГ-П-0,1; 2 - СГ-П-0,2; 3 - СГ-П-0,315; 4 - СГ-П-0,5 Рисунок 6 - Окисление различных марок силицированного графита в зависимости от времени выдержки при температуре 1300 °С

Материал СГ-П-0,2, несмотря на его близость по химическому составу к материалу СГ-П-0,1, значительно теряет в весе уже после 57 часов при 1300 °С, что, по-видимому, связано с различной величиной размера пор и доступностью

межзеренных границ кислороду воздуха. Аналогичные результаты наблюдали для материалов СГ-П-0,315 и СГ-П-0,5.

Таким образом, по результатам исследований взаимодействия материала СГ-П-0,1 с расплавами базальтов, а также в результате изучения его окислительной стойкости, показано, что этот разработанный материал в данной серии является оптимальным.

Для оценки возможности получения фильерных пластин на основе исследованных силицированных графитов впервые из материала марки СГ-П-0,5, как наиболее доступного механической обработке, были изготовлены фильерные пластины.

Предложен конструктивный вариант изготовления фильерного узла для получения БЫВ на установке ФГУП "НИИграфит". Стоимость конструкции фильерного узла из углеродкарбидокремниевого материала СГ-П-0,1 не превышает 7 000 долларов США, что в несколько раз ниже стоимости аналогичного платинородиевого узла.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и реализована программно математическая модель процесса течения базальтовых расплавов по фильерному каналу, учитывающая температурную зависимость их вязкости, гидростатический напор, температуру формования волокон, геометрию каналов течения и скорость вытяжки волокон. На основе модели сформулированы и решены две оптимизационные задачи по расчету оптимальных размеров фильерных отверстий, значений температуры формования и скорости вытяжки волокон, соответствующих критериям снижения обрывности и увеличения объемов выпуска волокон диаметром 9 мкм для двух месторождений базальтовых горных пород, применяемых в промышленном производстве в условиях ИКФ "БЭИМ".

2. На основе математического анализа сплайновых кривых разработана методика и программа компьютерного расчета краевых углов смачивания, обеспечивающая точность измерения в пределах ±1°.

Установлено существенное влияние химического состава и температуры базальтовых расплавов семи используемых в промышленных целях месторождений на характер взаимодействия с материалами на основе платины. Показано, что увеличение суммарного содержания оксидов железа и содержания никеля приводит к уменьшению краевого угла смачивания сплава ПлРд-10. Установлено, что при гомогенизации базальтовых расплавов происходит частичное уменьшение содержания оксидов железа. Обоснован и предложен критерий оценки пригодности базальтового сырья для формования БИВ по содержанию никеля (10-92 ррт) и суммарному содержанию оксидов железа (4,7-11,4 % мае), обеспечивающих значения краевых углов смачивания .в пределах 40°-60°, необходимых для осуществления установившегося процесса выработки волокон.

Установлена значительная разница в характере взаимодействия и смачивании расплавами Е- и Си-стекол подложки из сплава ПлРд-10, определяемая различием в химическом составе.

3. Разработаны опытные композиции углеродкарбидокремниевых мате-

риалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315 и СГ-П-0,5, отличающихся по гранулометрическому составу и содержанию карбида кремния, кремния и углерода. В результате исследования смачивания композиций СГ-П-0,1 и СГ-П-0,5 расплавами Е- и Си-стекла установлено, что расплав Е-стекла менее активно взаимодействует с углеродкарбидокремниевыми материалами.

Исследование смачивания отдельно взятых фаз, составляющих углерод-карбидокремниевые материалы, показало, что ответственными за смачивание фазами являются кремний и карбид кремния. Углеродные материалы не смачиваются расплавами стекол, однако наблюдаемое увеличение объемов капли свидетельствует о возможном атомарном растворении углерода в капле.

4. Установлено существенное влияние химического состава и температуры базальтовых расплавов семи используемых в промышленных целях месторождений на смачивание и характер взаимодействия с углеродкарбидокремние-выми материалами и составляющими их фазами. Показано, что гомогенизированные базальты смачивают карбид кремния и кремний с наличием максимумов и минимумов на температурных зависимостях краевого угла смачивания, свидетельствующих о прохождении процессов взаимодействия, интенсивность которых определяется химическим составом базальтов. Аналогично стеклам базальтовые расплавы не смачивают углеродные материалы.

5. По результатам исследования окислительной стойкости углеродкар-бидокремниевых материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315 и СГ-П-0,5 показано, что наибольшей стойкостью к окислению обладает самый мелкозернистый материал марки СГ-П-0,1. Разработаны и определены технические требования к углеродной крошке для получения прессованной углеродной основы для пропитки жидким кремнием материала СГ-П-0,1 для фильерных питателей.

6. В соответствии с предложенной технологией получения углеродкар-бидокремниевых фильерных питателей из материала марки СГ-П-0,5 изготовлены монофильеры, при помощи которых была получена опытная партия БЫВ по уровню свойств удовлетворяющего техническим условиям ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические".

С учетом положительных результатов предварительных испытаний из силицированного графита СГ-П-0,5 изготовлены фильерные пластины и предложена конструкция фильерного питателя для производства БЫВ ФГУП "НИИ-графит".

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ:

1. Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю., Куницын Ю.К., Смирнов А.Л. Некоторые технико-экономические показатели промышленных установок для производства непрерывных базальтовых волокон // Конверсия в машиностроении.-2000.-№2.-С. 92-94.

2. Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю. Механика формования базальтовых непрерывных волокон при фильерном способе их получения // Конверсия в машино-строении.-2000.-№2.-С. 93.

3. Громкое Б.К., Смирнов Л.Н., Трофимов А.Н., Жаров А.И., Семенов О.Н., Юдин А.А., Кошелев В.Ю. Горные породы для производства базальтовых волокон // Конверсия в машиностроении.-2000.-№4.-С. 81-86.

4. Пат. 2174947 РФ, МКИ 7 С 01 В 31/04, 31/36. Графитосодержащая компози-

ция для получения силицированных графитосодержащих изделий / Л.Н. Смирнов, Ю.И. Кошелев, В.Ю. Кошелев, С.Н. Шибалов, О.Н. Семенов, Х.М. Аберяхимов, В.И. Костиков (РФ).-8 с: ил.

5. Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю. Механика формования базальтовых непрерывных волокон при фильерном способе их получения // Базальтоволокнистые материалы. Сборник статей / Под. ред. В.И. Костикова и Л.Н. Смирнова; Сост. О.Н. Семенов.-М.: ООО "Информковерсия", 2001.-С. 5-34.

6. Громкое Б.К., Смирнов Л.Н., Трофимов А.Н., Жаров А.И., Семенов О.Н., Юдин А.А., Кошелев В.Ю. Горные породы для производства базальтовых волокон // Базальтоволокнистые материалы. Сборник статей / Под..ред. В.И. Костикова и Л.Н. Смирнова; Сост. О.Н. Семенов.-М.: ООО "Информ-коверсия", 2001.-С. 54-64.

7. Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю., Куницын Ю.К., Смирнов АЛ. Некоторые технико-экономические показатели промышленных установок для производства непрерывных базальтовых волокон // Базальтоволокнистые материалы. Сборник статей/Под. ред. В.И.Костикова и Л.Н.Смирнова; Сост. О.Н. Семенов.-М.: ООО "Информковерсия", 2001.-С. 64-70.

8. Костиков В.И., Смирнов Л.Н., Кошелев В.Ю. К вопросу механики и реологии формования базальтовых непрерывных волокон // Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции "Инновации в машинострое-нии-2001", Ч.1.-Пенза, 2001.-С. 8-11.

9. Kostikov V.I., Smirnov L.N., Koshelev V.Y. To the problem of basalt continuous fiber forming processes // SAMPE Europe Students' Conference 2003. Extended abstracts-Paris, 2003.-P. 38-46.

Заказ __Объем 1,5"п. д. _Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д. И. Менделеева

»11983

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.:.

1.1 Технология получения непрерывных волокон из силикатных расплавов.

1.2 Состояние вопроса по математическому моделированию процессов формования непрерывных волокон из силикатных расплавов.

1.2.1 Гидродинамика зоны формования волокна.

1.2.2 Теплофизика зоны формования волокна.

1.2.3 Параметры зоны формования волокна.

1.2.4 Течение силикатных расплавов в фильере.

1.2.5 Механика формования волокон.

1.2.6 Оптимизация процессов формования волокон.

1.2.7 Вопросы устойчивости процессов формования волокон.

1.2.8 Параметры процесса формования волокон.

1.3 Перспективные материалы фильер для получения непрерывных волокон из силикатных расплавов.

1.4 Постановка задачи исследования.

2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ФОРМОВАНИЯ БАЗАЛЬТОВЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ ВОЛОКОН.

2.1 Постановка задачи оптимизации параметров процесса формования базальтовых непрерывных волокон.!.

2.2 Оптимизация геометрических размеров фильерного отверстия.

2.3 Оптимизация температуры формования и скорости вытягивания базальтовых непрерывных волокон.

2.4 Результаты решения задач оптимизации параметров процесса формования базальтовых непрерывных волокон.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ.

3.1 Вязкостные свойства расплавов базальтовых горных пород.

3.2 Экспериментальные методы измерения вязкости.

3.2.1 Теоретические основы методов измерения вязкости.

3.2.2 Стационарные методы измерения вязкости.

3.2.3 Нестационарные методы измерения вязкости.

3.3 Исследование вязкости базальтовых расплавов.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМАЧИВАНИЯ СТЕКЛЯННЫМИ И БАЗАЛЬТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ СПЛАВА ПЛРД-10.

4.1 Теоретические основы процессов смачивания и растекания.

4.2 Смачивание платиновых сплавов расплавами стекол.

4.3 Методика проведения экспериментов.

4.4 Исследование смачивания сплава ПлРд-10 расплавами стекол.

4.5 Исследование смачивания сплава ПлРд-10 расплавами базальтов.

5 ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМАЧИВАНИЯ УГЛЕРОДКАРБИДОКРЕМНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ РАСПЛАВАМИ СТЕКОЛ И БАЗАЛЬТОВ.

5.1 Углеродкарбидокремниевые материалы и их свойства.

5.2 Разработка и изготовление опытных композиций сшшцированных материалов для исследования взаимодействия с расплавами стекол и базальтов.

5.3 Исследование смачивания углеродкарбидокремниевых материалов расплавами стекол.

5.4 Исследование смачивания углеродкарбидокремниевых материалов расплавами базальтов.

6 ИСПЫТАНИЕ УГЛЕРОДКАРБИДОКРЕМНИЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ИЗ НИХ ФИЛЬЕРНЫХ УЗЛОВ.

6.1 Разработка и изготовление опытной лабораторной установки и методика испытаний новых фильерных материалов.

6.2 Испытания монофильер из углеродкарбидокремниевых материалов в контакте с базальтовым расплавом.

6.3 Исследование окислительной стойкости опытных углеродкарбидокремниевых композиций.

6.4 Методические подходы к разработке конструкции фильерного питателя из перспективных материалов.

Актуальность проблемы

Научно-технический прогресс XXI века неразрывно связан с широким применением новых композиционных материалов на основе технических (углеродных, стеклянных, высокомолекулярных, минеральных и др.) волокон. Наибольшее распространение в различных отраслях промышленности получили композиционные материалы и изделия на основе стеклянных волокон, увеличение объема товарного производства которых в промышленно развитых странах, включая Россию, за последние 5 лет составляет около 20 % в год. Вместе с тем, эти волокна по комплексу физико-механических и химических свойств, ценовым показателям значительно уступают новому классу минеральных волокон — базальтовым непрерывным волокнам (БНВ), технология производства которых реализована в промышленных условиях в конце прошлого века только в России и Украине и является приоритетом этих стран. На основе БНВ производится ряд новых композиционных материалов и изделий для промышленности и специальной техники: ровинги и текстильные крученые нити, ленты, ткани и сетей, строительная арматура и трубы, различные базальтопластики (конструкционные, электротехнические, функциональные и т.п.), высокотемпературные фильтры для очистки раскаленных газов, фрикционные изделия и многие другие. Базальтовые волокна хорошо совместимы с полимерными, металлическими, керамическими, неорганическими и углеродными матрицами и различными волокнами при создании гибридных и композиционных материалов. Эти уникальные материалы превосходят по своим эксплуатационным характеристикам аналоги из стекловолокон и даже стали. Они отличаются долговечностью, надежностью, высокой коррозионной стойкостью, работоспособны в широком диапазоне температур (от -260 до 700-900 °С), химически инертны.

Эти технологии и материалы отнесены к высоким технологиям и включены в раздел "Новые материалы и химические продукты" Перечня приоритетных направлений развития науки и техники и критических технологий Федерального уровня, утвержденного Правительственной комиссией по научно-технической политике

Российской Федерации 6 июля 1996 года.

При расчете, проектировании и строительстве базальтоплавильных агрегатов и устройств для выработки БИВ были использованы соответствующие математические модели, разработанные ранее для процессов получения стеклянных волокон на основании предпосылки качественно одинаковых процессов выработки непрерывных базальтовых и стеклянных волокон из расплавов, характеризующихся линейной зависимостью логарифма вязкости от температуры и относящихся к ньютоновским жидкостям.

Действительно, метод аналогии теории подобия, использованный нами в настоящей работе, вполне приемлем, но с учетом существенных отличий, обусловленных различной природой физико-химических систем расплавов базальта и стекломасс. Эти отличия связаны с очень низкой прозрачностью базальтовых расплавов (почти абсолютно черное тело), а также непостоянством химического состава базальтового щебня, влияющего на показатели вязкости расплавов и смачиваемости ими материала фильерных питателей при технологических температурах выработки волокон.

Последнее обстоятельство вынуждает цеховых технологов осуществлять постоянную корректировку режимов выработки БНВ, что, в свою очередь, снижает общую производительность установок и выход годного по показателям обрывности и линейной плотности волокон. Поэтому решение задачи по моделированию и оперативной оптимизации технологии получения БНВ с целью снижения влияния вышеуказанных факторов на установившийся процесс является актуальным и важным.

Процесс выработки БНВ осуществляется путем его вытягивания со скоростью 40-50 м/с из капли гомогенизированного расплава, образующейся под отверстием фильеры под действием гидростатического напора. В качестве материала фильер до настоящего времени используются дорогостоящие (17-20 долларов США за 1 грамм) платинородиевые сплавы с содержанием родия от 10 до 30 %. При этом безвозвратные потери драгметаллов фильеры составляют порядка 9-10 граммов на 1 тонну произведенного волокна, что в свою очередь обуславливает удельный вес материала фильер в себестоимости продукции на уровне 30-40 % и существенно 6 влияет на экономические показатели производства в целом.

Многолетние исследования специалистов многих стран, связанные с разработкой новых, не содержащих драгоценных металлов материалов для филъерных и струйных питателей на основе жаропрочных сплавов, керамики, стеклоуглерода и циркония, пригодных для промышленной выработки непрерывных стеклянных и минеральных волокон, до настоящего времени не увенчались успехом. Положительные результаты были достигнуты только для процессов фильерных способов производства дискретных стеклянных и минеральных волокон, в которых широко применяются пластины из жаропрочных сплавов. Однако эти процессы имеют существенные, коренные отличия от рассматриваемых в настоящей работе процессов получения непрерывных волокон.

Решение проблемы замены платинородиевого сплава фильер для процессов выработки непрерывных базальтовых, а значит и стеклянных волокон на более дешевый, является весьма актуальным и экономически целесообразным и позволит поднять эти производства на качественно новый уровень и резко повысить конкурентоспособность отечественной продукции на внутреннем и мировом рынках.

Целью работы является исследование взаимодействия базальтовых расплавов с материалами на основе платины и углерода и совершенствование технологии получения непрерывных минеральных волокон путем определения оптимальных технологических режимов выработки и замены дорогостоящих материалов фильер на основе платины менее дефицитными углеродкарбидокремниевыми материалами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка математической модели процесса течения базальтовых расплавов по фильерному каналу и определение оптимальных режимов выработки волокон при помощи модели.

2. Исследование вязкости базальтовых расплавов с целью оценки температурного интервала формования волокон.

3. Исследование смачивания и взаимодействия платинородиевого сплава расплавами стекол и базальтов для определения критериев пригодности базальтового сырья к выработке непрерывных волокон.

4. Разработка и изготовление опытных образцов углеродкарбидокремниевых композиций и исследование их смачиваемости и взаимодействия со стеклянными и базальтовыми расплавами.

5. Испытание углеродкарбидокремниевых материалов на стойкость в контакте с базальтовыми расплавами и кислородом воздуха.

6. Разработка и изготовление монофильер и фильерных пластин из углеродкарбидокремниевых материалов и получение при их помощи опытной партии БНВ.

Научная новизна работы может быть сформулирована в виде основных положений, выносимых на защиту:

1. Разработана математическая модель течения базальтовых расплавов в фильерных каналах, представляющая собой аналитическую зависимость температуры ба-зальтомассы от пространственных координат и позволяющая получать оптимальные, с точки зрения снижения обрывности и увеличения объемов выпуска волокон, значения конструктивно-технологических параметров процесса формования БНВ.

2. Установлено, что устойчивое формование БНВ из базальтов семи различных месторождений возможно в интервале температур 1300-1400 °С вследствие практически одинаковых значений динамической вязкости в указанном температурном интервале.

3. Показано, что немонотонность температурных зависимостей краевых углов смачивания подложек из стандартного платинородиевого сплава ПлРд-10, специально разработанных в рамках работы углеродкарбидокремниевых материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,5 и составляющих их фаз расплавами Е- и Си-стекла, а также гомогенизированными расплавами базальтового сырья семи месторождений свидетельствует о взаимодействии расплавов с материалами подложек.

4. Установлены основные закономерности изменения краевых углов смачивания платинородиевого сплава ПлРд-10 базальтовыми расплавами в зависимости от химического состава. Показано, что пригодность базальтового сырья к формованию БНВ на платинородиевых фильерах определяется содержанием никеля и оксидов железа в пределах 10-92 ррт и 4,7-11,4 % мае соответственно.

5. Показано, что материал марки СГ-П-0,1 в серии исследуемых материалов (СГ-П-ОД, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315, СГ-П-0,5) обладает наибольшей окислительной стойкостью и стойкостью в контакте с базальтовым расплавом.

Практическая значимость

1. В соответствии с критериями снижения обрывности и увеличения объемов выпуска БИВ, получены оптимальные размеры фильерных отверстий, значения температуры формования и скорости вытяжки волокон для базальтов двух месторождений. Опробование результатов проводилось в промышленных условиях на установках по производству БНВ производительностью 300 тонн в год в ИКФ "БЭИМ" (Украина) путем уточнения технологических режимов при переводе производства на новое сырье (приложение А).

2. Разработана методика расчета краевых углов смачивания, позволяющая получать значения с точностью в пределах ±1°. Методика использована в НИР отдела № 9 ФГУП "НИИграфит" (приложение Б).

3. Разработана методика испытаний фильерных материалов на длительную стойкость в контакте с базальтовыми расплавами и кислородом воздуха. Методика использована в НИР лаборатории № 8 ФГУП "НИИграфит" (приложение В).

4. Разработан новый углеродкарбидокремниевый материал марки СГ-П-0,1, удовлетворяющий ряду свойств, предъявляемых к фильерным материалам. Показана принципиальная возможность использования материала СГ-П-0,1 в качестве филь-ерного как при производстве отдельных марок стекловолокна, так и базальтовых волокон. На монофильере из материала СГ-П-0,5 получена опытная партия БНВ, по уровню свойств удовлетворяющего техническим условиям ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические". Испытания монофильер из углеродкарбидок-ремниевых материалов проводились в лаборатории № 8 ФГУП "НИИграфит" (приложение В).

5. Сконструирована и изготовлена фильерная пластина из материала марки СГ-П-0,5 для использования на печи разработки ФГУП "НИИграфит". Фильерная пластина изготовлена в НПК "Базальт" (приложение В).

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

1. Всероссийской научно-практической конференции "Инновации в машиностроении - 2001", Пенза, 2001.

2. Международной конференции общества SAMPE "SAMPE EUROPE Students' Conference, 2002", Париж, 2002.

3. Неоднократно на секциях НТС отделов №№7, 8 ФГУП "НИИграфит", Москва, 2001-2004.

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах, среди которых 7 статей, 2 отчета по НИР, 1 тезис доклада, 1 патент. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов. Работа изложена на 179 страницах, включает 97 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 16 таблиц, список использованных источников из 119 наименований, 3 приложения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана и реализована программно математическая модель процесса течения базальтовых расплавов по фильерному каналу, учитывающая температурную зависимость их вязкости, гидростатический напор, температуру формования волокон, геометрию каналов течения и скорость вытяжки волокон. На основе модели сформулированы и решены две оптимизационные задачи по расчету оптимальных размеров фильерных отверстий, значений температуры формования и скорости вытяжки волокон, соответствующих критериям снижения обрывности и увеличения объемов выпуска волокон д иаметром 9 мкм для двух месторождений базальтовых горных пород, применяемых в промышленном производстве в условиях ИКФ "БЭИМ".

2. На основе математического анализа сплайновых кривых разработана методика и программа компьютерного расчета краевых углов смачивания, обеспечивающая точность измерения в пределах ±1°.

Установлено существенное влияние химического состава и температуры базальтовых расплавов семи используемых в промышленных целях месторождений на характер взаимодействия с материалами на основе платины. Показано, что увеличение суммарного содержания оксидов железа и содержания никеля приводит к уменьшению краевого угла смачивания сплава ПлРд-10. Установлено, что при гомогенизации базальтовых расплавов происходит частичное уменьшение содержания оксидов железа. Обоснован и предложен критерий оценки пригодности базальтового сырья для формования БНВ по содержанию никеля (10-92 ррш) и суммарному содержанию оксидов железа (4,7-11,4 % мае), обеспечивающих значения краевых углов смачивания в пределах 40°-60°, необходимых для осуществления установившегося процесса выработки волокон.

Установлена значительная разница в характере взаимодействия и смачивании расплавами Е- и Си-стекол подложки из сплава ПлРд-10, определяемая различием в химическом составе.

3. Разработаны опытные композиции углеродкарбидокремниевых материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315 и СГ-П-0,5, отличающихся по гранулометрическому составу и содержанию карбида кремния, кремния и углерода. В результате исследования смачивания композиций СГ-П-0,1 и СГ-П-0,5 расплавами Е- и Си-стекла установлено, что расплав Е-стекла менее активно взаимодействует с углеродкарби-докремниевыми материалами.

Исследование смачивания отдельно взятых фаз, составляющих углеродкарби-докремниевые материалы, показало, что ответственными за смачивание фазами являются кремний и карбид кремния. Углеродные материалы не смачиваются расплавами стекол, однако наблюдаемое увеличение объемов капли свидетельствует о возможном атомарном растворении углерода в капле.

4. Установлено существенное влияние химического состава и температуры базальтовых расплавов семи используемых в промышленных целях месторождений на смачивание и характер взаимодействия с углеродкарбидокремниевыми материалами и составляющими их фазами. Показано, что гомогенизированные базальты смачивают карбид кремния и кремний с наличием максимумов и минимумов на температурных зависимостях краевого угла смачивания, свидетельствующих о прохождении процессов взаимодействия, интенсивность которых определяется химическим составом базальтов. Аналогично стеклам базальтовые расплавы не смачивают углеродные материалы.

5. По результатам исследования окислительной стойкости углеродкарбидокремниевых материалов СГ-П-0,1, СГ-П-0,2, СГ-П-0,315 и СГ-П-0,5 показано, что наибольшей стойкостью к окислению обладает самый мелкозернистый материал марки СГ-П-0,1. Разработаны и определены технические требования к углеродной крошке для получения прессованной углеродной основы для пропитки жидким кремнием материала СГ-П-0,1 для фильерных питателей.

6. В соответствии с предложенной технологией получения углеродкарбидокремниевых фильерных питателей из материала марки СГ-П-0,5 изготовлены монофильеры, при помощи которых была получена опытная партия БНВ по уровню свойств удовлетворяющего техническим условиям ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические".

С учетом положительных результатов предварительных испытаний из сили-цированного графита СГ-П-0,5 изготовлены фильерные пластины и предложена конструкция фильерного питателя для производства БНВ ФГУП "НИИграфит".

1. Международная публикация WO 92/21628, МКИ 6 С 03 В 37/02. Method and device for making continuous mineral fibre / A.A. Medvedev, A.V. Kravchenko, M.A. Sokolinsky, J.L. Tsybulya (UA), A.A. Ezhov, L.N. Smirnov (RU).-13 е.: ил.

2. Пат. 2111181 РФ, МКИ 6 С 03 В 37/09. Способ выработки непрерывного волокна из базальтового сырья и устройство для его осуществления / Б.К. Громков,

3. A.Н. Трофимов, А.И. Жаров, Н.И. Комков, H.H. Шустров, Г.В. Анисимов, Л.И. Клочков, В.А. Дмитриев, Н.И. Тимофеев, В.Д. Бородин (РФ).-З е.: ил.

4. Пат. 2056378 РФ, МКИ 6 С 03 В 37/09. Устройство для получения волокна из термопластичного материала / Р.Г. Черняков, Л.С. Белоусова, И.Н. Лебедь (РФ).-4 е.: ил.

5. Пат. 2125544 РФ, МКИ 6 С 03 В 37/09. Фильерный питатель для получения волокон из термопластичных материалов, в частности из расплава горных пород /

6. B.Е. Савченков, Б.К. Громков, В.И. Цыганков, В.П. Лущенко (РФ).-З е.: ил.

7. Пат. 2087435 РФ, МКИ 6 С 03 В 37/09. Многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород / В.Д. Бородин,

8. C.Б. Чиркин, В.Ф.Кибол, В. А. Дмитриев, Н.И.Тимофеев, А.И. Жаров (РФ).-11 е.: ил.

9. Пат. 2039715 РФ, МКИ 6 С 03 В 37/02. Способ получения базальтовых волокон / В.П. Лущенко, Д.И. Иванов, В.В. Рыжов (РФ).-З е.: ил.

10. Пат. 2000277 РФ, МКИ 5 С 03 В 37/09. Стеклоплавильный сосуд для получения волокна / В.Е. Хазанов, С.С. Гордон, Л.И. Клочков, В.Н. Стройцев, Ю.А. Краснов, А.П. Шаронов (РФ).-4 е.: ил.

11. Пат. 2012542 РФ, МКИ 5 С 03 В 37/09. Стеклоплавильный сосуд для выработки стекловолокна / Б.К. Громков, С.Г. Чебряков, Н.И. Комков, C.B. Киселев (РФ).-4 е.: ил.

12. Получение непрерывных стеклянных волокон: обзор иностр. патентов / Сер. Стеклянное волокно и стеклопластики: Обзор, информ; НИИТЭХИМ; ВНИ-ИСПВ.-М., 1975.-47 е.: ил.

13. Gliksman L.R. The Dynamics of a Hated Free Jet of Variable Viscosity Liquid at Low Reynolds Number. Trans of the ASME, j-1 of Basic Engng. Sept., 1968, P. 343354.

14. ГориновА.С., Магомедов K.M., ЦенциперБ.Л. Численное исследование вытягивания нити из вязкого расплава // Проблемы вязких течений.-Новосибирск: СО АН СССР, ИТПМ, 1981.-С. 24-29.

15. MatovichM.A., Pearson R. A. Spinning a Molten Threadline. Ind. & Engng Chemistry Fundam, 1969, 8, № 3, P. 512-520.

16. Лаботинский M.E., ФойгельА.В. И Журнал прикладной механики и технической физики.-1976.-№ 2.-С. 167.

17. RadevS., GospodinovP. Numerical treatment of the steady flow of a liquid compound jet.-Int. J. Multiphase flow, vol. 12, № 6,1986, P. 997-1007.

18. Непрерывное стеклянное волокно. Основы технологии и свойства / Под ред. М.Г. Черняка.-М.: Химия, 1965.-320 е.: ил.

19. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber. 1979, 52, № 4, S. 82-91.

20. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber. 1979, 52, № 5, S. 105-115.

21. Улыбышев B.B., Кан Т.Н. // Стекло и керамика.-1984.-№ 6.-С. 11-13

22. Боровинский С.В., ЧувашевА.А. О моделировании процессов вытягивания стеьслоизделий из расплава.-СПб., 1993.-20 е.: ил.

23. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber. 1981, 54, № 7, S. 205-215.

24. Homsy G.M., Walker K.-Glass Technology, 1979,20, № 1, P. 20-26.

25. Paek U., Kurkjian C.-J.Am.Cer.Cos. 1975, 57, № 7-8, P. 330.

26. Anderson O.-J. Appl. Phys. 1958,20, № 9, P. 9.

27. Стеклянные волокна / Асланова M.C., КолесовЮ.И., ХазановВ.Е. и др.; Под ред. М.С. Аслановой.-М.: Химия, 1979.-256 е.: ил.

28. Черняк М.Г., БлохК.Н. // Тр. ин-та / ВНИИСПВ.-1959.-№ 6.-М.: Гизлегпром, 1959-С. 33.

29. Manfre G.-Glass Technol., 1969,10, № 4, P. 99.

30. Горинов A.C., Шматкова Г.А., ЛюбутинО.С., Моисеев Л.К. Оптимизация теп-лообмеиных аппаратов, используемых в производстве стеклянных волокон // Теоретические основы химической технологии—1983.-№ 4.-М.: Наука, 1983.

31. Козлов А.И. Вопросы переноса тепла в расплаве стекла // Научные и прикладные проблемы энергетики: вып. 1.-Минск: Вышейшая школа, 1974.-С. 94-97.

32. Эрир Н., Гликсман Л. Экспериментальное и теоретическое исследование совместного переноса тепла излучением и теплопроводностью в расплавленном стекле // Теплопередача.-19722.-С. 109-117.

33. Oh S.M.-Amer. Ceram. Society Bulletin, 1979, 58, № 11, P. 1110.

34. ХазановВ.Е., ДоржиевД.Б., Мишура A.C. и др. Механизмы релаксационных процессов в стеклообразных системах // Материалы П Всесоюзного семинара-совещания-Улан-Удэ, 1985-С. 95-97.

35. Ключков Ю.А., Афинеевская С.А., Шевелевич P.C. К вопросу оценки скорости охлаждения расплава кристаллического материала в зоне формования волокна // Стеклянные волокна и стеклопластики: сб. науч. статей / Под ред. В.Е. Шейко-М„ 1970.

36. Бартенев Г.М. Строение и механические свойства неорганических стекол.-М,: Литература по строительству, 1966.

37. Асланова М.С., Хазанов В.Е. Влияние скорости охлаждения на прочность кварцевых и стеклянных волокон // Стекло и керамика.-1968.-№ 9.

38. Шевелевич P.C., Ключков Ю.А. Параметрическое представление движения стекломассы в зоне формования стеклянного волокна // Стеклянные волокна и стеклопластики: сб. науч. статей / Под ред. В.Е. Шейко-М., 1970.

39. Улыбышев В.В., КанГ.Н. О напряжениях в поверхностном слое стекломассы при формовании стекловолокна // Исследования в области технологии непрерывного стеклянного волокна: сб. науч. тр. / Науч.-произв. об-ние "Стеклопластик" .-М., 1988.-С. 26-33.

40. Улыбышев В.В., КанГ.Н. Исследование характеристик формования непрерывного стекловолокна // Исследования в области технологии непрерывного стеклянного волокна: сб. науч. тр. / Науч.-произв. об-ние "Стеклопластик".-М., 1988.-С. 44-50.

41. Ят -Ван Цзу. Конвективный теплообмен при вынужденном ламинарном течении жидкостей в трубах в случае переменной вязкости // Теплопередача—1962.-№ 4.-С. 95-105.

42. Шматкова Г.А., Анисимов Я.Я., Ходаковский М.Д. К тепловому расчету фильер стеклоплавильного сосуда // Производство стекловолокна М.: ВНИИСПВ, 1974.

43. Шматкова Г.А., ГориновА.С., ЛюбутинО.С. Теплообмен и гидродинамика стекломассы при истечении ее через фильеры // Исследования в области производства стеклянного волокна и стеклопластиков.-М.: ВНИИСПВ, 1981.

44. Применение математических методов для исследования процессов производства стекловолокна / Сост. JI.K. Моисеев, A.C. Горинов, Л.Ф. Ельчанинова, Г.А. Шматкова.-М.: НИИТЭХИМ, 1983.-34 е.: ил.

45. Томашевский М.В. О механике формования стеклянного волокна // Стеклянные волокна и стеклопластики: сб. науч. статей / Под ред. В.Е. Шейко.-М., 1970.

46. КанГ.Н., Каратаева JI.И. К вопросу исследования намоточного натяжения при получении непрерывного стеклянного волокна // Исследования в области производства стеклянного волокна и стеклопластиков.-М.: ВНИИСПВ, 1981.

47. Асланова М.С., ХазановВ.Е. Оптимизация процесса формования волокна с применением экспериментально-статистических методов (ЭСМ) // В сб. "Труды сипозиума по стеклянному волокну".-М.: 1968.

48. Асланова М.С. Влияние технологических параметров процесса выработки на разброс метрического номера стеклонити в производственных условиях.-М.: НИИТЭХИМ, 1972.

49. Асланова М.С., Гордон С.С., ХазановВ.Е. Применение экспериментально-статистических методов оптимизации для установления зависимости диаметра стекловолокна от условий формования // Стекло и керамика.-.966.-№ 11.

50. Горинов A.C., Магомедов K.M., Ценципер Б.Л. Исследование устойчивости процесса вытягивания нити из вязкого полупрозрачного расплава // Численные методы динамики вязкой жидкости.-Новосибирск: СО АН СССР, 1979.

51. Mhasker R.D., Shah Y.T. Stability Analysis of Glass Fibre Spinning-Glass Technol., 1977, 18, P. 152-158.

52. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber. 1980, 53, № 5, S. 130-139.

53. Glicksman L.R. A Prediction of the Upper Temperature Limit for Glass Fibre Spin-ning.-Glass Technol, 1974,14, P. 16-20.

54. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber. 1981, 54, № 3, S. 65-81.

55. Школьников Я.А. К вопросу формования штапельных стеклянных волокон. // Материалы I Всесоюзного симпозиума по стеклянному волокну-М., 1969.-ч.П.

56. Киреев П.С., Рябов В.А., Федосеев Д.В. Влияние условий формования стеклянного волокна на его диаметр // Материалы I Всесоюзного симпозиума по стеклянному волокну.-М., 1969-ч.П.

57. Тобольский Г.Ф. О дебите силикатного расплава из фильер стеклоплавильной печи и его влиянии на обрывность волокон // Стекло и керамика-1966.-№ 11-С. 19-24.

58. Stehle V.M., Brückner R.-Glastechn. Ber., 1977, 50, № 12, S. 307-318.

59. Машины для формования химических и минеральных волокон / Под ред. Х.Э. Регельмана.-Л.: Машиностроение, 1972.

60. Вопросы исследования и экономии платиновых сплавов в производстве стекловолокна / Хим. пром-стъ. Сер. Стеклянное волокно и стеклопластики: Обзор, информ.; НИИ техн.-экон. исслед.-М., 1986.-60 е.: ил.

61. МармерЭ.Н., ГурвичО.С., МальцеваЛ.Ф. Высокотемпературные материалы-М.: Металлургия, 1967.-215 е.: ил.

62. Джигирис Д.Д., МаховаМ.Ф. Основы производства базальтовых волокон и изделий-М.: Теплоэнергетик, 2002.-416 е.171

63. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров-М.: Химия, 1965.-442 е.: ил.

64. Лесин В.В., ЛисовецЮ.П. Основы методов оптимизации.-М.: Изд-во МАИ, 1998.-344 с.

65. Ландау Л.Д., Лифтттиц Е.М. Гидродинамика // Теоретическая физика: учебное пособие в 10 т-3-е изд., перераб.-М.: Наука, 1986.-Т. VI:.-736 е.: ил.

66. Физико-химические методы исследования металлургических процессов / С.И. Филиппов, П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев, М.Г. Крашенинников—М.: Металлургия, 1968.-552 е.: ил.

67. Швидковский Е.Г. Некоторые вопросы вязкости расплавленных металлов.-М.: Гостехтеоретиздат, 1955.-206 е.: ил.

68. Цибуля Ю.Л. Високотемпературш фшьтрувальш i композищйт матер1али на основ1 неперервных волокон з базальтових прьских порщ: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.23.05 Кшв, 2003-На укр. яз.

69. Сырье, свойства расплавов и волокон, технология производства / С.А. Мелкунян, Н.Я. Чебыкин, О.О. Разумовский и др.-Киев, 1991.-33 е.: ил.

70. BottingaY., Weill D.F. The viscosity of magmatic silicate liquids: a model for calculation-American Journal of Science, Vol. 272, May, 1972, P. 439-475.

71. Перчаткин П.Н. Физические свойства и вспенивание мартеновских шлаков // Физическая химия поверхностных явлений в расплавах.-Киев: Наукова думка, 1971.-С. 189-193.

72. БайдовВ.В., КунинЛ.Л. Поверхностное натяжение и сжимаемость шлаковых расплавов // Поверхностные явления в расплавах.-Киев: Наукова думка, 1968 -С. 303-306.

73. Хантадзе Д.В., Оникашвили З.Г., Тавадзе Ф.Н. Некоторые приложения теории капиллярности при физико-химическом исследовании расплавов-Тбилиси: Мецниереба, 1971 118 с.

74. Harkins W.D. The physical chemistry of surface films-New York: Reinhold publ. corp.-1952.-413 p.

75. НайдичЮ.В. Контактные явления в металлических расплавах.-Киев: Наукова думка, 1972.-196 с.

76. Ченцов В.П и др. Исследование смачивающих характеристик германиевых припоев / В.П Ченцов, В.Ф. Ухов, H.A. Ватолин, И.И. Метелкин // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел—Киев: Наукова думка, 1972.-С. 298-301.

77. Попель С.И., Захарова Т.В., Павлов В.В. Растекание свинцово-оловянистых расплавов и цинка по поверхности железа // Адгезия расплавов-Киев: Наукова думка, 1974.-С. 53-58.

78. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В., Щукин Е.Д. Закономерности растекания жидких металлов по поверхности твердых тел // Физическая химия поверхностных явлений при высоких температурах.-Киев: Наукова думка, 1971-С. 133-139.

79. Горюнов Ю.В. Физико-химические закономерности распространения жидкого металла по твердой металлической поверхности // Успехи химии.-1964.-т. 33, вып. 9.-С. 1062-1084.

80. ЩукинЕ. Д., Сумм Б.Д. Роль процессов распространения адсорбционно-активной среды по поверхности твердых тел в проявлении адсорбционного понижения прочности // Поверхностная диффузия и растекание.-М.: Наука, 1969 — С. 161-187.

81. Горюнов Ю.Д., Сумм Б. Д. Кинетические закономерности растекания ртути по поверхности твердых металлов // Вестник МГУ, Химия.-1973.-т. 14.-№ 3-С. 259-270.

82. Сорокин Ю.В., Хлынов В.В., ЕсинО.А. Скорость растекания шлака по оксидным материалам // Поверхностные явления в расплавах и возникающих их них твердых фазах.-Нальчик: Каб.-Балк. кн. изд-во, 1965.-С. 558-564.

83. Выродов И.П. О некоторых закономерностях растекания жидкостей по поверхности твердых тел // Ученые записки Кабардино-Балкарского Государственного Университета, Вып. XXXI. Серия физическая-Нальчик: Каб.-Балк. кн. изд-во, 1966.-С. 19-22.

84. Елютин В.П., Костиков В.И., Маурах М.А. Кинетика растекания титана по графиту //Изв. ВУЗов. Черная металлургия-1964 .-№ 11.-С. 5-10.

85. Рытвин Е.И. Платиновые металлы и сплавы в производстве стеклянного волок-на.-М.: Химия, 1974.-261 е.: ил.

86. Рытвин Е.И., ДриленокЮ.С. и др. Сплавы благородных металлов для новой техники.-Свердловск: Изд-во АН СССР, 1983 С. 40-48.

87. Рытвин Е.И., Спортсмен Л.А. Материалы на основе платиновых металлов для стеклоплавильных устройств. / Сер. Стеклянное волокно и стеклопластики: Обзор. информ; НИИТЭХИМ; ВНИИСПВ.-М., 1982.

88. Новиков И.И. и др. //Цветные металлы -1982.-№ 8.-С. 63-66.

89. Черняк М.Г., Найдус Г.Г. ЖТФ.-1951.-Т. 25-вып. 9.-С. 1212.

90. Pask I.A., Fulrath R.M., IACS, 1962, v. 45, № 12, P. 592.

91. Тыкочинский Д.С., Рытвин Е.И., Пелекис Л.Л., Тауре И.Я. // Изв. ВУЗов, Цветная металлургия-19751.-С. 44-48.

92. Слотинцев Н.М. и др. // В кн.: Сплавы благородных металлов.-М.: Наука, 1977.-С. 24-30, 86-87, 251-253.

93. Шикин Е.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения.-М: ДИАЛОГ-МИФИ, 1995.-228 с.

94. Композиционные материалы: справочник / Под ред. Д.М. Карпиноса.-Киев: Наукова думка, 1985.-592 с.

95. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник в 3 т. / Под общ. ред. Н.П. Лякишева.-М.: Машиностроение, 2000.-Т. З.-Кн. 2.-448 е.: ил.

96. Zreid Z.W., Poznyak, Merwin H.F., SosmanR.B. // Oxygen. 1935. V. 30. P. 299-316.174

97. Хансен M., АндеркоК. Структуры двойных сплавов / Под ред. И.И. Новикова, И.Л. Рогельберга-М.: Металлургиздат, 1962.-Т. П-1488 е.: ил.

98. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник в 3 т. / Под общ. ред. Н.П. Лякишева.-М.: Машиностроение, 1996-Т. 1.-992 е.: ил.

99. ГлинкаН.Л. Общаяхимия.-изд. 16-е., перераб-Л.: Химия, 1974.-728 е.: ил.

100. Berzellius J.J.-"Ann. Phys. Leipz.", 1824, Bd 1, s, 169-230.

101. SchützenbergerP., Colson A.-"Compt. Rend.", 1881, y. 92, p. 1508-1511.

102. Moissan H.-"Compt. Rend.", 1983, v. 117, p. 423-425.

103. Acheson E.G.~"Chem. News", 1893, v. 69, p. 179.

104. КайнарскийИ.С., Дегтярева И.В. Карборундовые огнеупоры.-М.: Металлургиздат, 1963.-263 е.: ил.

105. Тарабанов A.C., Костиков В.И. Силицированный графит.-М.: Металлургия, 1977.-208 е.: ил.

106. Свойства конструкционных материалов на основе углерода: справочник / Под ред. В.П. Соседова.-М.: Металлургия, 1975.-335 е.: ил.

107. Костиков В.И., Кошелев Ю.И., Понкратова Р.Н. Влияние вида углеродного материала на характер взаимодействия с жидким кремнием // Разработка и исследование конструкционных углеродных материалов: сб. науч. статей.-М.: Металлургия.

108. ОКП 22 5713, УДК Гр. Л27. "Связующее фенольное порошкообразное марок СФП-015В, СФП-033, СФП-470": Технические условия ТУ 6-07-30-90 (Взамен ОСТ 6-05-441-78).-25 с.

109. Г.Р. № 1612023, УДК 62-762.444. Гр. И35. "Кольца и втулки уплотнений вращающихся валов и подшипников скольжения из силицированного графита марки СГ-П-0,5": Технические условия ТУ 48-20-81-89.-28 с.

110. Федоров В.Б., Шоршоров М.Х., Хакимова Д.К. Углерод и его взаимодействие с металлами.-М.: Металлургия, 1978.-208 е.: ил.

111. Ш.РудикТ.В., Корсаков В.Г., Мясникова A.A., Алексеев В.П., Мельник А.П. Прогнозирование реакционной способности углеграфитовых материалов при взаимодействии с кварцем // Журнал прикладной химии-1988—№ 2.-С. 410-412.175

112. Елютин В.П., Павлов Ю.А., Поляков В.П. Исследование процессов взаимодействия окислов тегоплавких металлов с углеродом //В сб. "Высокотемпературные материалы" / Под ред. В.П. Елютина.-М.: Металлургия, 1968.-С. 3-22.

113. ПЗ.Рекристаллизованный графит / H.H. Шипков, В.И. Костиков, Е.И. Непрошин, A.B. Демин.-М.: Металлургия, 1979.-184 с.

114. Неметаллические тугоплавкие соединения / Г. Л. Косолапова, Т.В.Андреева, Т.Е. Бартницкаия, Г.Г. Гнесин и др.-М.: Металлургия, 1985.-79 е.: ил.

115. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы.-М.: Металлургия, 1977.-216 с.

116. КокушкинБ.Я., Кравецкий Г.А., Шуршаков А.Н., КошелевЮ.И., Коноко-тинВ.В. Гипотетическая схема разрушения силицированного графита при окислении // Структура и свойства углеродных материалов: сб. науч. статен-М.: Металлургия, 1984.-С. 101-107.

117. Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллические соединения.-М.: Мир, 1965.-256 е.: ил.

118. Зам. директора ООО ИКФ «БЭИМ»1. Члены комиссии:1. УТВЕРЖДАЮ1. Актиспользования методики определения краевых углов смачивания при проведении НИР

119. Методика определения краевых углов смачивания и компьютерная программа их расчета, разработанные Кошелевым В.Ю., использованы в НИР отдела № 9 ФГУП "НИИграфит" при исследовании взаимодействия жидкого никеля с углеродными материалами.

120. На монофильере из материала СГ-П-0,5 получена опытная партия базальтового непрерывного волокна, удовлетворяющего требованиям технических условий ТУ У 002922729.001-96 "Жгуты базальтовые технические".

121. Из материала марки СГ-П-0,5 сконструирована и изготовлена фильерная пластина для использования на установке ФГУП "НИИграфит".

122. Зам. директора ФГУП "НИИграфит'1. Т.Д. Фирсова

123. Нач. участка "Базальт" цеха № 81. Нач. цеха № 8