Специалисты НИТУ МИСИС провели комплексное исследование, изучив поведение различных примесей, которые тем или иным образом попадают в чугун при плавлении в печи. Понимание этих процессов позволит не только лучше прогнозировать свойства получаемого сплава, но и оценивать влияние выбросов тяжелых металлов на окружающую среду.
До сих пор подобные исследования системно не проводились. Были лишь отдельные работы, которые затрагивали частные случаи. В то же время вопрос весьма актуальный, поскольку само наличие и пропорции микроэлементов в итоговом продукте могут играть существенную роль в его свойствах и должны контролироваться.
Предварительный анализ металлургического сырья и продукции, выпускаемой в центральной России, показал наличие до 40 элементов из таблицы Менделеева в концентрации до 5 частей на миллион. Углубленные исследования на крупнейших металлургических комбинатах позволили установить, что разные виды российского чугуна содержат от 20 до 28 элементов-примесей массой от 0,55 до 1,6 кг на тонну продукта.
Каждая из примесей ведет себя по-своему в процессе переработки. Именно изучение этого поведения позволило авторам исследования создать прогнозную модель, описывающую характеристики продукта. Например, медь, хром, никель, олово и молибден постепенно накапливаются в нем в процессе производственного цикла от стали к металлолому и обратно. Другие элементы могут улетучиваться в газообразной форме в печи (ванадий, фосфор, мышьяк), попадать в состав шлаков и пыли, осаждаться внутри.
Удалось проследить целые круговороты, которые проходят те или иные компоненты. Все их поделили на четыре группы. Первая группа переходит в оксидный состав подобно алюминию, кальцию и магнию. Вторая группа аналогично марганцу и кремнию распределяется между металлической и шлаковой частью или переходит в газообразную фазу, а четвертая попадает в печь в качестве минеральной части и также распределяется между чугуном и газами.
Ранее мы рассказывали, что в России создали технологию 3D-печати жаропрочных титановых сплавов.