Nowa wersja platformy, zawierająca wyłącznie zasoby pełnotekstowe, jest już dostępna.
Przejdź na https://bibliotekanauki.pl
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 14

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available remote Thermodynamic analysis of elementary processes in molten oxide slag reduction
100%
EN
The work deals with thermodynamic analysis applied to the elementary stages of the reduction of molten slag containing iron oxide. Reduction of liquid slag is possible through its interaction with solid carbon, gaseous carbon oxide and carbon dissolved in liquid iron. In the present work two chemical reactions of liquid slag with solid carbon and gaseous CO have been studied. The sets of thermodynamic equilibria in the systems: solid carbon-liquid slag-metallic iron-gas and liquid slag-metallic iron-gas were calculated by means of FACT software. Thus the simulation of the progress of reduction processes at the temperature 1800 K was obtained. The gaseous reduction products and solid iron were removed from consideration after each simulation step. The reduction with gaseous CO simulates the limiting case, where diffusion in gas is slow in comparison to surface reaction. The calculations revealed that consumption of reducing agent is much higher in the case of CO reduction. The dependences of FeO concentration in slag, CO2 concentration in gas phase and the amount of obtained iron on the reaction progress are approximately linear in the case of reduction with carbon and parabolic in reduction with CO. The geometry of the reaction of carbon grains with slag is suggested, in which the solid carbon – slag reaction is the predominant mode of process.
PL
Praca dotyczy analizy termodynamicznej stosowanej w podstawowych etapach redukcji ciekłych żużli zawierających tlenek żelaza. Redukcja ciekłych żużli jest możliwa przez ich współdziałanie ze stałym węglem, gazowym tlenkiem węgla i węglem rozpuszczonym w ciekłym żelazie. W tej pracy zostały zbadane dwie reakcje chemiczne ciekłego żużla ze stałym węglem i gazowym CO. Ustalenie termodynamicznych stanów równowagi w układach: stały węgiel – ciekły żużel – żelazo metaliczne – gaz oraz ciekły żużel – żelazo metaliczne – gaz zostało dokonane z wykorzystaniem oprogramowania FACT. Tym samym uzyskano symulację postępu procesów redukcji w temperaturze 1800 K. W kolejnych etapach symulacji nie rozpatrywano gazowych produktów redukcji i stałego żelaza z poprzedniego kroku. Redukcja gazowym CO symuluje proces limitujący, gdzie dyfuzja w gazie jest wolniejsza w porównaniu z reakcją na powierzchni. Obliczenia pokazują, że zużycie czynnika redukującego jest znaczne większe w procesie redukcji za pomocą CO. Zależności zawartości FeO w żużlu, zawartości CO2 w fazie gazowej i ilości uzyskanego żelaza na postęp reakcji są w przybliżeniu liniowe w procesie redukcji węglem i paraboliczne przy redukcji za pomocą CO. Została zaproponowana geometria reakcji węgla z żużlem, w której reakcja stały węgiel – żużel jest dominującym czynnikiem procesu.
EN
The activity of arsenic in liquid phase in the system As-Sn was studied by means of the isopiestic technique. The all-silica vertical cell sealed under vacuum was used in which two zones of temperature were maintained during the experiment. The arsenic vapour pressure in the system was set by solid arsenic in lower temperaturę zone, which temperature was varied in the range 585 - 790 K. The liquid As-Sn alloy was kept at the temperature 1173-1373 K. The equilibrium arsenic concentration in the alloy was determined from the mass balance. Next, the activities of arsenic in liquid solution referred to the pure liquid as a standard were calculated from the partial pressures of four arsenic species present in gas phase and the free energy change on melting. The experimental results regarding the excess free Energy of liquid solution were fitted to the Redlich-Kister formula with three parameters. The activities of both components of liquid solutions determined in the present work are low i.e. the solution shows strong negative deviation from ideal behaviour. These results agree well with these of Kaczmarczyk and Sukiennik, obtained by means of static method. However, two earlier publications suggested much weaker negative deviation from ideal behaviour.
PL
Zbadano aktywność arsenu w ciekłej fazie w układzie As-Sn za pomocą metody izopiestycznej. Zastosowano zamknięte pod próżnią naczynie pomiarowe ze szkła kwarcowego, w którym utrzymywano podczas eksperymentu dwie strefy temperatury. Ciśnienie par arsenu w układzie było zadawane przez stały arsen w strefie niższej temperatury, która była zmieniana w przedziale: 585-790 K. Temperatura ciekłego stopu As-Sn wynosiła 1173-1373 K. Równowagowe stężenie arsenu w ciekłym stopie określano z bilansu masy. Następnie obliczono aktywności arsenu w ciekłym roztworze względem czystego ciekłego arsenu jako stanu standardowego, posługując się wartościami ciśnień parcjalnych czterech rodzajów cząsteczek arsenu występujących w fazie gazowej oraz zmiany energii swobodnej topnienia. Wyznaczone z wyników pomiarów wartości nadmiarowej energii swobodnej dla ciekłego roztworu zostały opisane wzorem Redlicha-Kistera o trzech parametrach. Wartości aktywności obu składników ciekłego roztworu wyznaczone w obecnej pracy są niskie, a zatem roztwór wykazuje silne ujemne odstępstwo od zachowania idealnego. Wyniki te pozostają w dobrej zgodności z wynikami Kaczmarczyka i Sukiennika, którzy zastosowali statyczną metodę pomiaru ciśnienia pary arsenu. Dwie wcześniejsze publikacje sugerują natomiast znacznie słabsze odstępstwo od zachowania idealnego.
3
Content available remote Contribution of surface convection in melting of iron containing oxygen
100%
EN
The contribution of surface convection (Marangoni flow) into the process of melting was determined for iron samples of various oxygen concentrations. Oxygen strongly affects the dependence of surface tension versus temperature. It creates the flow that adds to natural convection. The computer simulations were carried out by means of finite elements method. The Fluent software was used in the simulations. The temperature and velocity fields of the melt were calculated. The impact of surface convention is strongly marked in surface region, where the occurrence and evolution of additional turbulences under surface were demonstrated. The distinct influence of surface convection on increase of total rate of melting was observed.
PL
Określono udział konwekcji powierzchniowej (przepływu Marangoniego) w procesie topienia dla przypadku próbki żelaza o zróżnicowanym stężeniu tlenu. Tlen silnie wpływa na zależność temperaturową napięcia powierzchniowego, wywołując przepływ, który dodaje się do konwekcji swobodnej. Komputerowa symulacja przy użyciu oprogramowania Fluent została wykonana metodą elementów skończonych. Wyznaczono pola temperatury i prędkości. Wpływ konwekcji powierzchniowej jest szczególnie wyraźny w strefie powierzchniowej, gdzie stwierdzono występowanie i rozwój dodatkowych wirów. Stwierdzono wyraźny wpływ konwekcji powierzchniowej na zwiększenie ogólnej szybkości procesu topienia.
PL
W pracy przedyskutowano problem oddziaływania przemieszczającego się frontu krystalizacji na cząstki wtrąceń niemetalicznych. Rozpatrzono, jak zachowuje się pojedyncza cząstka w pobliżu poziomego i pionowego frontu. Sformułowano warunek dla pochłaniania cząstki przez front, wyrażony przez krytyczną jego szybkość. Scharakteryzowano siły działające na cząstkę w pobliżu frontu i sformułowano warunek równowagi, z którego wynika szybkość krytyczna frontu. Rozważono deformację pola temperatury w sąsiedztwie cząstki, wynikającą z różnicy przewodnictwa cieplnego cząstki i jej otoczenia. Zilustrowano sposób, w jaki front pochłania cząstkę. Przedyskutowano, jak przepływ cieczy wzdłuż frontu wpływa na pochłanianie cząstek.
EN
The interaction of advancing crystallization front on the particles of non-metallic inclusions was discussed in the present work. The behaviour of single particle in the vicinity of horizontal and vertical front was considered. The condition was formulated of particle engulfment, which is expressed with critical front velocity. The forces acting on the particle were characterized and the equilibrium condition formulated, from which the critical velocity affront may be deduced. The deformation of temperature field in the neighbourhood of particle was considered. The course of engulfment process was illustrated. The influence of flow of the liquid along the front on the engulfment of particles was discussed.
5
100%
EN
The values of attractive forces acting between two spherical oxide particles placed at interphase surface liquid metal – liquid slag were calculated by means of the model of capillary interaction. The problem regards the particles of the dimensions in the range between several m and several tens of µm, and is related to the mechanism of oxide precipitates coagulation in liquid steel. It was found that in the case under consideration the attractive force is in the range 10-18 – 10-20 N and it depends mainly on the particle dimensions and the surface properties in the system: solid particle – liquid metal – liquid slag, which are represented with the contact angle.
PL
Przy pomocy modelu oddziaływania kapilarnego wyznaczono wielkość siły przyciągającej działającej pomiędzy dwoma stałymi cząstkami tlenkowymi o kształcie kulistym, zlokalizowanymi na powierzchni międzyfazowej ciekły metal – ciekły żużel. Problem dotyczy cząstek wielkości kilku – kilkudziesięciu µm i odnosi się do mechanizmu koagulacji wydzieleń tlenkowych w ciekłej stali. Stwierdzono, że w takim przypadku wielkość siły przyciągającej jest rzędu 10-18 – 10-20N i że zależy ona w głównej mierze od wielkości cząstek oraz własności powierzchniowych w układzie: stała cząstka – ciekły metal – ciekły żużel, wyrażających się kątem kontaktu.
PL
Przeanalizowano warunki, w jakich w niskowęglowej stali niskostopowej, zawierającej wydzielenia tlenkowe MnO-SiO2-TiO2 tworzy się ferryt iglasty, korzystny dla własności wytrzymałościowych. Stwierdzono, że decydującą rolę odgrywa skład chemiczny i temperatura likwidus fazy tlenkowej. Za pomocą własnego programu komputerowego obliczono ewolucję temperaturową stanów równowagi termodynamicznej między ciekłą stalą, zawierającą Fe, Mn, Si, Ti, O a ciekłą fazą tlenkową. Wyniki obliczeń wskazują, że program i zastosowana procedura obliczeniowa mogą służyć do projektowania procesu przygotowania stali o żądanym składzie chemicznym i ilości wydzieleń tlenkowych.
EN
The conditions relevant for acicular ferrite formation in low carbon low alloyed steel containing MnO-SiO2-TiO2 precipitates were analyzed. Acicular ferrite is beneficial for steel strength. It was concluded that the composition and liquidus temperature of oxide solution play a dominant role. The temperature evolution of thermodynamic equilibrium states between liquid steel containing Fe, Mn, Si, Ti, O and liquid oxide phase was determined by means of authors computer program. The results of calculations reveal, that the program and applied calculation procedure may by utilized in designinh the process of preparation of steel of required amount and chemical composition of oxide inclusions.
PL
Przeprowadzono numeryczną symulację ewolucji kształtu kropli ciekłej stali zanurzonej w ciekłym żużlu i spoczywającej na ceramicznej podkładce pod wpływem transportu siarki z żużla do metalu. Wyznaczono również pola stężenia siarki i prędkości. Obliczenia wykonano dla opracowanego zestawu własności powierzchniowych w układzie: stop Fe - 30% Cr-S - żużle CaO-Al2O3-SiO2 - stałe Al2O3 za pomocą programu Fluent, wykorzystując metodę objętości kontrolnych.
EN
Numerical simulation of shape evolution of liquid steel sessile droplet on ceramic substrate immersed in liquid slag under the action of sulfur transfer from slag to metal, was carried out. The concentration field of sulfur as well as the velocity field were determined. The calculations were made for compiled set of surface properties in the system: Fe - 30% Cr-S alloy - CaO-Al2O3-SiO2 slag - solid Al2O3 by means of Fluent computer program with the application of finite volume method.
EN
The present work analyses the thermodynamic properties of liquid solutions and the phase relations in the systems As-Ti, As-Zr, As-Cu-Ti and As-Cu-Zr. The determination of the compositions of phases existing in equilibrium under controlled arsenic pressure at the temperatures above the melting point of copper was carried out in two independent experiments. The compositions of phases were determined from X-ray microanalyses of quenched samples. On the basis of obtained results and the literature data the thermodynamic description of the system was carried out according to Calphad procedure. From the obtained results the activities of components in binary liquid solutions as well as the arsenic activity in ternary liquid phase were calculated. The provisional versions of metal-rich part of binary phase diagrams As-Ti and As-Zr as well as the isothermal sections of As-Cu-Ti and As-Cu-Zr systems were determined.
PL
Praca analizuje własności termodynamiczne ciekłych roztworów i zależności fazowe w układach As-Ti, As-Zr, As-Cu-Ti i As-Zr-Ti. Przy pomocy dwóch niezależnych eksperymentów określono składy faz pozostających w równowadze pod ustalonym ciśnieniem par arsenu w układzie w temperaturze powyżej punktu topnienia miedzi. Składy faz wyznaczono w schłodzonych próbkach metodą mikroanalizy rentgenowskiej. Na podstawie uzyskanych wyników i danych literaturowych opracowano termodynamiczną charakterystykę rozpatrywanych układów według procedury Calphad. Stąd obliczono aktywności składników ciekłych roztworów binarnych oraz aktywności arsenu w trójskładnikowej fazie ciekłej. Opracowano również wstępna wersję fragmentów o dużym stężeniu metalu układów równowag As-Ti i As-Zr oraz przekroje izotermiczne układów As-Cu-Ti i As-Cu-Zr.
9
80%
EN
The work deals with the determination of the composition of liquid oxide solution MnO-SiO2-TiO2-Al2O3, present as an inclusion in liquid steel during its solidification. The region of compositions at which oxide solution remains entirely liquid at the temperatures 1523 K and 1673 was calculated by means of FACT program. The evolution of oxide phase chemical composition in thermodynamic equilibrium with liquid steel during its equilibrium solidification was calculated. The procedure of calculations may be applied in the determination of the conditions for acicular ferrite formation, which nucleates at oxide inclusions.
PL
Praca zajmuje się określeniem zmian składu ciekłego roztworu tlenkowego MnO-SiO2-TiO2-Al2O3 znajdującego się w postaci wtracenia w ciekłej stali w trakcie jej krzepnięcia. Obliczono przy pomocy programu FACT zakres składów roztworu tlenkowego, przy jakim pozostaje on całkowicie ciekły przy temperaturach 1523 i 1673 K. Wyznaczono ewolucje składu chemicznego fazy tlenkowej pozostającej w równowadze termodynamicznej z ciekłą stalą w trakcie jej równowagowego krzepnięcia. Procedura obliczeniowa może być zastosowana do określania warunków tworzenia ferrytu iglastego zarodkującego na wydzieleniach tlenkowych.
10
Content available remote Filtration of nonmetallic inclusions in steel
80%
EN
A model of the adhesion between two inclusion particles in liquid metal, which corresponds to metal filtration by means of ceramic filters, have been developed. The adhesion originates from gas neck formation in the region of particles contact due to the poor wetting between metal and inclusions. The neck radius is the main geometric parameter of the model, which correlates the collision efficiency coefficient with the adhesion force. The method of calculation of the neck radius from particles dimensions and surface energies in the system was elaborated, and the dependence between adhesion force and collision efficiency coefficient was proposed. The experimental data from literature were used to check the model by calculation the adhesion force for various combinations of inclusions sizes. This force is of the order 10-5 N for particles bigger than 10-6 m and it grows with particle size. The results of calculations show, that attraction is stronger if one particle is much larger than another. This means, that interaction of particle is stronger with filter wall, than with another particle.
PL
Opracowano model adhezji między dwoma cząstkami wtraceń niemetalicznych w ciekłym metalu, co odpowiada filtracji metalu z użyciem filtrów ceramicznych. Przyczyną adhezji jest powstanie szyjki wypełnionej gazem w miejscu kontaktu wtrąceń, co jest spowodowane słabą zwilżalnością między metalem a wtrąceniami. Promień szyjki jest głównym parametrem geometrycznym modelu, który wiąże współczynnik skuteczności zderzeń z siłą adhezji. Opracowano metodę obliczania promienia szyjki na podstawie promieni cząstek i energii międzyfazowych w układzie oraz zaproponowano zalezność między siłą adhezji a współczynnikiem skuteczności zderzeń. Na podstawie danych doświadczalnych z literatury dokonano weryfikacji modelu poprzez obliczenie siły adhezji dla różnych kombinacji rozmiarów cząstek. Siła ta jest rzędu 10-5 N dla cząstek większych niż 10-6 m i rośnie wraz ze wzrostem rozmiarów cząstek. Wyniki obliczeń wskazują, że siła adhezji jest większa, gdy jedna z cząstek jest znacznie większa, niż druga. Oznacza to, że oddziaływanie cząstki ze ścianą filtra jest silniejsze, niż z druga cząstka o podobnych rozmiarach.
EN
Oxygen is the surface active component of steel. Its uneven distribution in the vicinity of solid-liquid boundary during solidification is the reason of surface convection, which, in addition to free (temperature driven) and forced convection is the third mode of heat and mass transfer. This work presents an attempt of mathematical modelling of metal solidification with the contribution of surface convection. The cylindrical sample of iron with free surface of liquid phase contained in crucible was chosen as the calculation domain. This sample was subjected to a slow crystallization with radial heat transfer, at which the oxygen dissolved in liquid iron was accumulated in the region of solid-liquid boundary due to segregation. Oxygen concentration gradient resulted in surface (Marangoni) convective flow. Mathematical model consisted of the equations of continuity, momentum balance, thermal energy balance and oxygen mass balance in convective-diffusive flow. Shear stress resulting from concentration gradient and temperature gradient was introduced as a boundary condition. As a result of numerical calculations, executed by means of ADINA-F® program, the temperature, concentration and velocity fields were determined as a function of time. The Marangoni flow was found to be active generally in opposite direction to thermal convection flow and its action was restricted to small surface area in the neighbourhood of advancing freezing front.
PL
Tlen jest powierzchniowo aktywnym składnikiem stali, a jego nierównomierny rozkład w sąsiedztwie granicy faza stała – faza ciekła powoduje konwekcję powierzchniową, która jest dodatkowym, oprócz konwekcji swobodnej i wymuszonej, sposobem transportu ciepła i masy. W obecnej pracy przedstawiono próbę matematycznego modelowania procesu krzepnięcia metalu z udziałem konwekcji powierzchniowej. Domenę obliczeniową stanowiła cylindryczna próbka ciekłego żelaza o swobodnej powierzchni, znajdującego się w tyglu. Została ona poddana powolnej krystalizacji z radialnym odprowadzeniem ciepła, przy której tlen rozpuszczony w ciekłym żelazie gromadził się przed frontem krzepnięcia na skutek segregacji. Gradient stężenia tlenu powodował konwekcje powierzchniową Marangoniego). Model matematyczny zawierał równanie ciągłości, bilansu pędu, bilansu energii cieplnej i bilansu masy tlenu w przepływie konwekcyjno-dyfuzyjnym. Naprężenie styczne wywołane gradientem stężenia i temperatury zostało wprowadzone jako warunek brzegowy. W wyniku obliczeń numerycznych zrealizowanych za pomocą programu ADINA-F® wyznaczono pola temperatury, stężenia i prędkości w funkcji czasu. Przepływ Marangoniego zachodzi w kierunku przeciwnym do temperaturowego przepływu konwekcyjnego, a jego oddziaływanie ogranicza się do małego fragmentu powierzchni w pobliżu przemieszczającego się frontu krzepnięcia.
12
Content available remote Kinetics of arsenic removal from liquid copper by means of titanium
80%
EN
The article analyses the process of copper alloy refining by means of chemical bonding; arsenic dissolved in liquid copper reacts with pieces of titanium and a new phase TiAs is being formed. Numerical simulation of the kinetics of this process was performed. It was assumed, that the process is diffusion controlled. Calculations consisted in simultaneous solution of a non-stationary diffusion of Ti and As at variable concentration field of both reagents, variable position of the reaction zone and variable radius of the spherical particle of titanium. The rate of the process and the time of arsenic removal for different size of titanium particles were calculated.
PL
Praca przedstawia analizę procesu rafinacji ciekłego stopu miedzi. poprzez wiązanie chemiczne; arsen rozpuszczony w miedzi reaguje z kawałkami tytanu tworząc nową fazę TiAs. Przeprowadzono symulacje numeryczną kinetyki tego procesu, oparta na założeniu o kontroli dyfuzyjnej. Obliczenia polegały na równoczesnym rozwiązaniu równan dyfuzji niestacjonarnej obu reagentów, Ti i As, przy zmiennym polu stężenia obu reagentów, zmiennym położeniu strefy reakcji i zmiennym promieniu sferycznej czastki tytanu. Wyznaczono szybkość reakcji i czas potrzebny na usunięcie arsenu dla różnych wielkości ziaren rafinatora.
EN
Production of silicon for solar cells application in metallurgical reactor under atmospheric pressure is possible only under conditions, which promote simultaneous formation of SiC. To assure appropriate in the presence of carbon as a fuel and reducing agent, the process has to proceed with gaseous as the intermediary product. Liquid silicon is finally obtained according to the reaction: 2 SiO(g) -> SiO2 + Si. In the present work the equilibrium between condensed phases and two-component gas phase (SiO + CO) has been evaluated for the system Si-C-O. Based on the literature data, the temperature dependencies of Gibbs free energy for five chemical reaction occuring in the system have been estimated. Next, the three-dimensional phase predominance diagram (Kellog's diagram) was constructed for temperature range 1800herm2300 K, in the coordinate system: PSiO3PCO3T. The domestic siliceous materials of the best purity available were used in the reduction tests. The experiments were carried out in small induction furnace, with various carbonaceous materials as the reducers. The products obtained were examined by means of X-ray microanalysis and phase analysis. It was found that silicon carbide and silicon are the final products of reduction process. On the basis of experimental results and thermodynamic considerations the directions of the process design have been outlined.
PL
Produkcja krzemu, przeznaczonego na ogniwa słoneczne w reaktorze metalurgicznym, pod ciśnieniem atmosferycznym jest możliwa jedynie z równoczesnym wytwarzaniem SiC. Aby zapewnić odpowiednie warunki otrzymywania krzemu, proces musi przebiegać za pośrednictwem gazowego SiO, jako produktu finalnego. Ciekły krzem powstaje ostatecznie w wyniku reakcji: 2 SiO(g) -> SiO2 + Si. W obecnej pracy dokonano charakterystyki stanu równowagi pomiędzy fazami skondensowanymi i dwuskładnikową fazą gazową (SiO + CO) w układzie Si-C-O. Na podstawie danych literaturowych wyznaczono zależności energii swobodnych Gibbsa od temperatury dla pięciu reakcji chemicznych przebiegających w układzie. Następnie skonstruowano trójwymiarowy diagram pierwszeństwa faz (diagram Kelloga) w układzie współrzędnych: Pso> POT, T dla przedziału temperatur 1800herm2300 K. Badaniom doświadczalnym redukcji poddano krajowe surowce o najwyższej dostępnej czystości. Próby wykonano w miniaturowym piecu indukcyjnym, przy użyciu różnych materiałów węglowych jako reduktorów. Produkty reakcji poddano mikroanalizie rentgenowskiej oraz analizie fazowej. Stwierdzono, że w wyniku redukcji otrzymuje się krzem krystaliczny oraz węglik krzemu. Na podstawie wyników eksperymentu oraz analizy termodynamicznej przedstawiono wytyczne do zaprojektowania tego procesu.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.