Восстановления кремнезема

При порядке работы, предусматривающем немедленное начало восстановления отказавшего объекта, коэффициент готовности вычисляется по формуле

Такими критериями и количественными характеристиками могут быть: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, среднее время безотказной работы, частота отказов, опасность отказов и другие характеристики для систем (элементов), работающих до первого отказа, и функция восстановления, плотность восстановления, коэффициент готовности и другие характеристики для восстанавливаемых систем (элементов).

Кении от технических условий на >изготовление крепи, а также'об улучшении квалификации обслуживающего персонала. Для установления долговечности, ремонтопригодности и безотказности узлов крепи, выявления наименее надежных узлов, назначения очередности мероприятий по устранению причин отказов приняты следующие показатели надежности: наработка на отказ, среднее время восстановления, коэффициент готовности, удельный вес узла в ненадежности крепи. Численные значения этих показателей приводятся в табл. 2.

В стационарном (установившемся) режиме эксплуатации и при любом виде закона распределения времени работы между отказами и времени восстановления коэффициент готовности определяется по формуле:

а) коэффициент восстановления ресурса при ремонте

По причине конструктивных недостатков изделий, а также применяемых методов восстановления, коэффициент восстановления ресурса во многих случаях составляет 0,3 — 0,4 от первоначального. В то же время опыт ремонта некоторых видов машин, а также проведение ремонта на специализированных ремонтных заводах показывает возможность увеличения вторичного ресурса до 0,8 — 1 от первичного, а при проведении модернизации может быть даже больше единицы.

2. Коэффициент восстановления

где г — так называемый коэффициент восстановления.

Коэффициент восстановления зависит от физических свойств потока, режима течения, геометрической формы и физических свойств обтекаемой поверхности (измерителя). При этом предполагается, что теплообмен излучением пренебрежимо. мал. Температура, которая устанавливается на поверхности тела при отсутствии в нем каких-либо тепловых потоков (т. е. теплопередачи по нормали к обтекаемой поверхности и растечек тепла вдоль этой поверхности вследствие теплопроводности) называется равновесной температурой.

Равновесная температура стенки Т*т определяется формулой (12.6), причем коэффициент восстановления в этом случае зависит только от свойств потока и геометрии обтекаемой поверхности. Для газа при заданной форме тела коэффициент восстановления для равновесной температуры

В табл. 26 приведены коэффициенты восстановления при поперечном обтекании проволок для различных областей значений чисел Re по опытам В. С. Жуковского и Л. М. Зысиной-Моложен [2,3]. На фиг. 70 приведены расчетные зависимости коэффициента восстановления от числа Рг при обтекании плоской пластины. Как видно, у неметаллических жидкостей (Рг > 1) равновесная тем-

Кремний попадает в доменную печь либо в виде кремнезема SiO2, либо в виде силикатов.^ (соединений кремнезема с другими оксидами) в составе железной руды или агломерата, золы кокса, известяка. Кремний имеет сродство к кислороду значительно более высокое, чем железо, поэтому кремний восстанавливается по реакции прямого восстановления: SiO2+2C—Si + 2CO-f-+635 кДж, протекающей с поглощением тепла. В чистом виде такая реакция проходит при высоких температурах (~1500°С). Однако на практике в присутствии железа образуется силицид железа FeSi. Кремний выводится из сферы реакции. Равновесие реакции восстановления кремнезема сдвигается в правую сторону, т. е. в сторону образования кремния или силицидов, а сама реакция успешно протекает при значительно более низких температурах, например при 1050—1150°С.

Для этого подбирают руду с тугоплавкой пустой породой, чтобы создать над жидким сплавом «рудный слой», богатый оксидом хрома. Поскольку рудный слой очень вязкий, он не выходит из печи при выпуске сплава, но так как он примерно в полтора раза тяжелее шлака, то опускается в нижние слои шлака. При использовании легковосстановимых хромистых руд, избытке восстановителя и использовании кварцита получает значительное развитие реакция восстановления кремнезема. Содержание кремния в сплаве достигает 5—8 %. Для регулирования содержания кремния служит рудный слой, проходя через который кремний окисляется до 2—3%.

Восстановление кремнезема твердым углеродом в условиях электрической печи протекает по следующей суммарной реакции: 8Ю2(ж)-Ь2Ст = 51ш+2СОг, для которой по данным [36], AG = 666664—364,96 Т Дж и теоретическая температура начала ее равна 1554°С. Ряд авторов называют близкие температуры начала восстановления кремнезема углеродом. П. В. Гельд, О. А. Есин [53] считают, что заметный сдвиг равновесия в этой реакции в сторону восстановления кремнезема можно ожидать начиная с 1600°С. По наблюдениям Бруннера взаимодействие кремнезема с углеродом не происходит при 1500°С, но интенсивно протекает при 1670°С. В вакууме температура начала восстановления SiO2 углеродом снижается. Константа равновесия суммарной реакции может быть написана в следующем виде: ^Cp=Pcoasi/(acasio )> гДе Рсо—парциальное давление СО; aSi, asio.,, ас —активности кремния, кремнезема и углерода.

ма восстановления кремнезема до кремния: SiO2-»-SiO-^ ->Si. По Я. В. Дашевскому и С, И. Хитрику, восстановле ние кремнезема осуществляется углеродом, кремнием i карбидом кремния по схеме:

На ход реакции восстановления кремнезема в значительной степени влияет присутствие железа, которое, растворяя кремний, выводит его из зоны реакции, улучшая термодинамические условия ее протекания и снижая потери кремния. Отсутствие в шихте железа приводит к исключению из приходной части теплового баланса процесса тепла растворения кремния в железе, составляющего 2,5—3 % прихода тепла. Присутствие железа значительно снижает температуру начала процесса восстановления кремнезема. Расчетная температура начала его в зависимости от содер*-жания кремния в сплаве составляет:

Содержание кремния в сплаве, % 10 20 45 75 90 100 Температура начала восстановления кремнезема, °С .....1225 1257 1400 1510 1530 1579

Благотворное влияние железа также определяется тем, что оно легко разрушает карбид кремния, являющийся одним из промежуточных продуктов восстановления кремнезема, способствуя сдвигу реакции в сторону образования кремния. Ниже приведена температура (К) начала реакций взаимодействия карбида кремния с кремнеземом и монооксидом кремния и испарения (или разложения) его по различным реакциям (числитель) по данным [39,54] (знаменатель— результаты расчета). Для реакции непосредственного разложения карборунда SiCT = Sir+CT температура, по данным [39, 54], колеблется в пределах от 2423 до 3125 К.

Выпуск ферросилиция из печи производится периодически по мере его накопления. Слишком частые выпуски сплава приводят к большим потерям тепла и понижению температуры в районе выпускного отверстия, что затрудняет выход сплава и шлака, а также к увеличению потерь сплава при выпуске и разливке его. При слишком редких выпусках замедляется процесс восстановления кремнезема, уменьшается глубина посадки электродов в шихте и увеличиваются потери кремния в улет. Обычно при выплавке ФС20 и ФС25 производят шесть — семь и при выплавке ФС45, ФС65, ФС75 и ФС90 —четыре —пять выпусков в смену через равные промежутки времени. Вскрытие летки производится простреливанием ее из специального ружья, прожитом электрической дугой или кислородом, пробиванием железным прутом или при помощи бура.

Я. С. Щедровицкий [5] делает вывод, что решающее значение имеют реакции 2Al2O3-f9C->Al4C3-i-6CO от 1948 °С, затем Al4C3+SiO2=SiC-f 4А1+2СО; 2А14С3+ -f3SiO2 = 8Al + 3Si+6CO; 3SiO2+Al4C3 = 3Si+4Al+3CO и А12О3+ЗС = 2А1+ЗСО от 2094 °С. Такой ступенчатый характер процесса является наиболее вероятным. Ограничение содержания алюминия в сплаве, как указывает М. Б. Рапопорт, определяется реакцией разрушения карбида алюминия кремнеземом: 2Al4C3+3SiO2 = 8Al + 3Si + +6СО, по которой образуется сплав с 72 % А1 и 28 % Si. Присутствие в системе железа улучшает условия для восстановительного процесса, поскольку оно облегчает начало восстановления кремнезема и глинозема. Железо, а также марганец и хром образуют тройные фазы с алюминием и кремнием: от FeAl4,5Si до FeAISi, Al2Mn3Si5, Al9Mn3Si, Al3CrSi и др., что также облегчает восстановление алюминия и кремния.

При благоприятных условиях (применении легковое1 становимых руд, избытке восстановителя и использовании в качестве флюса кварцита) получает значительное развитие и реакция восстановления кремнезема, причем содержание кремния в сплаве достигает 2—4 %, что желательно при производстве передельного феррохрома. Восстановление кремнезема осуществляется твердым углеродом по

Низкокремнистый ферросиликоцирконий был получен одностадийным процессом путем восстановления концентрата антрацитом в электропечи, причем Ким Ен Хый и Ли Сен Су считают, что в этом случае сначала удаляется кремний по реакции SiO2+C = SiO-f-CO, а затем происходит восстановление циркония. Для обеспечения хорошей газопроницаемости шихты порошкообразный цирконовый концентрат подвергают окомкованию или брикетированию. Одним из важнейших условий осуществления этого процесса является точная дозировка углеродистого восстановителя в шихте. Несоблюдение этого условия приводит к нарушению хода печи вследствие заполнения ванны печи тугоплавкими карбидами или оксидами. Успешному осуществлению этого процесса будет способствовать проведение его в печи с вращающейся ванной, что улучшит условия разрушения карбидов. Высокое извлечение циркония (<:95°/о) и использование дешевого восстановителя делают этот процесс очень перспективным. Был предложен способ выплавки кальцийциркониевого сплава путем восстановления кремнезема и бадделеитового концентрата карбидом кальция и древесным углем. В настоящее время за рубежом большую часть богатых циркониевых сплавов получают восстановлением руд 90%-ным ферросилицием в электропечах. По этому способу смесь из оксида циркония или силиката циркония (ZrO2-SiO2) расплавляют вместе с известью или смесью извести и соды и в расплав вводят ферросилиций. Полученный сплав содержит 40—45 % Zr и 40—45 % Si. Широкое распространение получил алюми-нотермический способ производства силикоциркония с использованием в качестве восстановителя алюминия и кремния. Восстановление ZrO2 алюминием протекает по реакции: