Исследование влияния схемы и режимов прессования стальной и чугунной стружки на энергосиловые параметры процесса брикетирования

В работе приведены результаты экспериментального исследования процесса горячего брикетирования мелкофракционных отходов черных металлов в пресс-форме с подвижной матрицей. Установлено, что для достижения требуемого значения плотности готовых брикетов 90–95 % (один из основных критериев качества современного металлургического производства) в температурном диапазоне нагрева шихты 700–850 °С давление прессования достигает значений 470–500 МПа. Применение пресс-форм с подвижной матрицей обеспечивает снижение давления и усилия прессования пластичных низко- и среднеуглеродистых сталей до 45 %, высокоуглеродистых малопластичных и труднодеформируемых – до 35 %, чугунов – до 25 %. Удельная работа деформации (энергетические затраты) при нагреве отходов черных металлов до температур неполной горячей деформации снижается в 2,3–2,5 раза. По сравнению с брикетированием в неподвижной матрице при тех же температурах удельная работа деформации снижается на 15–20 %. Процесс деформационного уплотнения дискретного пористого тела протекает при минимальном воздействии сил бокового контактного трения, так как фронт уплотнения (уплотненный слой стружки) перемещается совместно с матрицей в одном и том же направлении при минимальном относительном сдвиге поверхностей трения. Характер деформационного уплотнения и уровень сопротивления деформированию зависят от исходного состояния материала: чем выше пластичность металла, тем интенсивнее увеличивается плотность прессовки; чем больше начальная плотность и предел текучести, тем большее давление прессования необходимо приложить для достижения одного и того же значения плотности. Мелкофракционные добавки металлического или неметаллического происхождения заполняют пустоты между более крупными фракциями стружки и таким образом повышают начальную плотность прессовки и градиент роста давления по мере увеличения плотности.

1. Дьяконов, О. М. Задача осесимметричного прессования дискретных металлических материалов / О. М. Дьяконов, А. А. Литвинко // Наука и техника. 2024. Т. 23, № 1. С. 21–32. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2024-23-1-21-32.

2. Литвинко, А. А. Технология горячего брикетирования отходов черных металлов в пресс-формах с подвижной матрицей / А. А. Литвинко // Наука и техника. 2023. Т. 22, № 5. С. 368–375. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2023-22-5-367-375.

3. Дорофеев, Ю. Г. Динамическое горячее прессование пористых материалов / Ю. Г. Дорофеев. М.: Наука, 1968. 120 с.

4. Рудевский, С. Г. Исследование и внедрение процесса статического горячего прессования стружки черных металлов. Изучение структуры и свойств полученных материалов: дис. … канд. техн. наук / С. Г. Рудевский. Новочеркасск, 1973. 199 с.

5. Дьяконов, О. М. Комплексная переработка стружки и металлосодержащих шламов / О. М. Дьяконов. Минск: Технология, 2012. 262 с.

6. Дьяконов, О. М. Горячее прессование стружки и стружко-порошковых смесей / О. М. Дьяконов // Порошковая металлургия. Минск, 2010. Вып. 33. С. 25–35.

7. Равич, Б. М. Брикетирование в цветной и черной металлургии / Б. М. Равич. М.: Металлургия, 1975. 229 с.

8. Fawcett, R. A. The Recycling of Cast Iron Borings and Steel Swarf / R. A. Fawcett // Conservation & Recycling. 1978. Vol. 2, No 3–4. P. 205–210. https://doi.org/10.1016/0361-3658(78)90013-9.

9. Schulz, A. C. The Recycling of Metallic Incinerator and Machine Shop Waste for Remelting by Foundries and Steel Mills / A. C. Schulz // Conservation & Recycling. 1981. Vol. 4, No 3. P. 153–159. https://doi.org/10.1016/0361-3658(81)90019-9.

10. Свидунович, Н. А. Проблемы получения и использования брикетированных металлоотходов / Н. А. Свидунович [и др.] // Литье и металлургия. 2003. № 3. С. 110–112.