Расплавленный чугун: Ответы к игре Угадай слова. Уровень 5-33 — Monwall

расплавленный чугун — это… Что такое расплавленный чугун?

расплавленный чугун

расплавленный чугун

сущ., кол-во синонимов: 1

Словарь синонимов ASIS.
В.Н. Тришин.
2013.

.

• расписывавший при помощи трафарета
• расплаканный

Смотреть что такое «расплавленный чугун» в других словарях:

• МЕТАЛЛЫ ЧЕРНЫЕ — железо и его сплавы, важнейшие конструкционные материалы в технике и промышленном производстве. Из сплавов железа с углеродом, называемых сталями, изготавливаются почти все конструкции в машиностроении и тяжелой промышленности. Легковые, грузовые …   Энциклопедия Кольера

• Литая сталь — (L acier fondu, Flussstahl, cast steel) Всякий ковкий железный продукт, получаемый путем отливки, принято на заводах назыв. вообще Л. сталью. Такого определения мы будем здесь придерживаться, хотя многие делят Л. металл по способности его… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• МЕТАЛЛУРГИЯ — МЕТАЛЛУРГИЯ, добыча металлов из их природных соединении руд, распадается на два отдела: черную и цветную. Черная М. охватывает добычу чугуна, железа и стали. Чугун добывается из железных руд, именуемых железняками: красного (Fe203), магнитного… …   Большая медицинская энциклопедия

• Горн в металлургии — представляя самый древний род металлургических приборов, горны видоизменяются до бесконечности; в наиболее простом виде всем известны кузнечные Г. (см. Кузница). Г. употребляются доныне также для переплавки или сильного накаливания малых… …   Энциклопедический словарь Ф. А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Железо — (техн.) Ж. есть наиболее распространенный и наиболее употребительный из металлов. Ж. было известно еще египтянам во время постройки пирамид; у греков упоминается о нем в Илиаде Гомера, причем о нем говорится, как о трудно обрабатываемом металле,… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Литьё — (Casting) Технологический процесс изготовления отливок Уровень культуры литейного производства в средние века Содержание Содержание 1. Из истории художественного литья 2. Сущность литейного производства 3. Типы литейного производства 4.… …   Энциклопедия инвестора

• Список изобретений, сделанных в Китае — Колесница с зонтом в упряжке из четырёх лошадей из терракотовой армии …   Википедия

• БЕССЕМЕРОВАНИЕ — Обрабатывание стали посредством бессемерова способа. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БЕССЕМЕРОВАНИЕ пропускание в расплавленный чугун воздуха под очень сильным давлением, отчего сгорает определенное …   Словарь иностранных слов русского языка

• Бессемеровский процесс — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете …   Википедия

• Бессемер — I Генрих (Bessemer) родился в 1813 году в Гертфордшире, известен своими изобретениями и улучшениями в области механики и металлургии (в особенности по части железного производства). Способ переработки чугуна в сталь, носящий его имя,… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Расплавленный чугун — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Расплавленный чугун

Cтраница 1

Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть шахты, называемую горном 18, откуда непосредственной струей по наклонному поду через рукав 19 поступает в копильник 20 где металл собирается и получает более равномерный состав. На рис. 97 показан стационарный копильник как передний горн вагранки; часто применяют поворотный копильник, который уже не является частью вагранки. В вагранках же без копильника чугун собирают в горне и периодически выпускают в к овш.
 [1]

Расплавленный чугун поглощает водород, но, остывая, его выделяет. Растворение водорода металлами основывается на некоторой степени сходства его с металлами и может быть уподоблено растворению металлов во ртути и образованию сплавов. В химических свойствах водорода, как металла кислот, есть много металлического.
 [2]

Расплавленный чугун и шлак стекают в нижнюю часть домны. Шлак как более легкий собирается над чугуном, предохраняя его тем самым от окисления поступающим в домну кислородом. Чугун и шлак выпускают из доменной печи раздельно через расположенные на разных уровнях отверстия.
 [3]

Расплавленный чугун выпускают через одну-две чугунные летки по 10 — 18 раз в сутки. В ковшах-чугуновозах емкостью 80 — 100 т его по железнодорожным путям подают либо в сталеплавильный цех для передела в сталь, либо на разливочную машину. В первом случае чугун сливают в миксеры ( копильники) емкостью до 1500 т, отапливаемые газом. При выдержке в миксере выравниваются химический состав и температура чугуна, происходит дополнительное удаление серы.
 [5]

Расплавленный чугун по мере необходимости выпускают в разливочный ковш, при этом чугунную летку пробивают и снова заделывают огнеупорной массой вручную.
 [6]

Расплавленный чугун из дозировочного ковша / по желобу заливают во вращающуюся стальную форму 2, помещенную в кожух, наполненный циркулирующей водой. Применяют также схемы, согласно которым машина остается неподвижной, а при заливке перемещаются заливочный желоб и ковш.
 [7]

Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть шахты, называемую горном, и оттуда непрерывной струей по наклонному поду вагранки через канал 24 стекает в копильник 3, служащий для сбора металла. Из копильника по мере накопления металл выпускают в ковш. В вагранках без копильника накопление чугуна производится в нижней части шахты — горне.
 [8]

Расплавленный чугун выпускают через одну-две чугунные летки по 10 — 18 раз в сутки. В ковшах-чугуновозах емкостью 80 — 100 т его по железнодорожным путям подают либо в сталеплавильный цех для передела в сталь, либо на разливочную машину. В первом случае чугун сливают в миксеры ( копильники) емкостью до 1500 т, отапливаемые газом. При выдержке в миксере выравниваются химический состав и температура чугуна, происходит дополнительное удаление серы.
 [10]

Расплавленный чугун по мере необходимости выпускают в разливочный ковш, при этом чугунную летку пробивают и снова заделывают огнеупорной массой вручную.
 [11]

Расплавленный чугун из дозировочного ковша / по желобу заливают во вращающуюся стальную форму 2, помещенную в кожух, наполненный циркулирующей водой. Применяют также схемы, согласно которым машина остается неподвижной, а при заливке перемещаются заливочный желоб и ковш.
 [12]

Расплавленный чугун из зоны плавления через раскаленную холостую колошу кокса стекает в горн 3, находящийся в нижней части вагранки. Из горна по наклонному поду чугун через летку / стекает в копильник.
 [13]

Расплавленный чугун и образовавшийся шлак проходят между кусками топлива холостой колоши и накапливаются до выпуска в горне или в копиль-нике.
 [14]

Расплавленный чугун стекает по наклонной лещади через летку 13, желобу 14 в разливочный ковш или в ко-пильник. Подача воздуха & вагранку обеспечивает хорошее горение кокса.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Чугун. Особенности технологических процессов. На что обратить внимание.

Открытие металла человеком дало сильный толчок в истории человечества. Сначала появилась бронза, затем и железо, что в итоге в ходе эволюционных изменений привело к технологическому прогрессу. Несмотря на то, что первый из металлов, который научились обрабатывать, была бронза, железо и его сплавы стали лидирующими в производстве. Правда сейчас человек умеет обрабатывать практические любые металлы, может получать сверхлёгкие и сверхпрочные сплавы, железо и чугун занимаю одно из первых мест по значимости. Литье из чугуна — имеет собственные технологические особенности процесса.

Особенности производства чугуна

Первая выплавка железа была произведена примерно в 12 веке до н.э..  С того момента суть процесса изменилась не намного, но технологические решения стали более эффективные. Железо выплавляют последние 100 лет практически по одной и той же технологии. Железная руда в огромной доменной печи разогревается коксом, который горит с помощью подающегося воздуха. В результате реакции восстановления, оксиды железа из руды реагируют с частью угля. В реакции образуется чистое железо в расплавленном состоянии. Температура плавления железа примерно около 1600 С. Когда всё железо их руды восстановилось, его сливают в расплавленном состоянии, по специальным формам, где оно застывает. Чугун — это – собственно сплав железа и углерода (от 2,5 % до 5%). Получают чугун так же как и железо, в доменных печах, при этом процесс плавки ведут несколько иначе, таким образом сразу получая чугун из руды, миную повторную переплавку чистого железа. Чугун плавиться при меньшей температуре, от 1100 до 1300 С. Есть и другие методы получения железа из руды, они так же используются на различных металлургических заводах.

Чугун, в отличии от простого железа обладает своими уникальными качествами.

• Чугун практически не ржавеет, в отличие от нелегированного железа;




• Чугун хорошо выдерживает нагрев, вплоть до 1000 С, железо при такой температуре очень быстро покрывается окалиной, то есть, выгорает;




• Чугун имеет низкую пластичность, хрупок, но вместе с тем он хорошо обрабатывается электрическим и механическим инструментом;




• Литьё чугуна – это наиболее простой и недорогой процесс;




• У чугуна есть несколько разновидностей, которые так же легко получить, как и простой серый чугун.

Чугун для литья поступает на фабрики и заводы в чушках, здесь из него производят уже готовые изделия. Наиболее простой, и дешёвый способ литья чугуна производят в глиняно-песчаные формы. В детстве, наверное, каждый строил песочные замки и лепил фигурки из глины. Так же и здесь, в специально приготовленную форму из песка, глины и некоторых дополнительных компонентов выливают расплавленный чугун. Чугун обладает хорошей литьевой текучестью, чтобы избежать некоторой усадки металла, формы делают немного больше по размеру. Самый простой и наглядный пример литья чугуна – это чугунных батареи, которые 20-30 лет назад использовали повсеместно. Да и сейчас их делают и используют, потому как это наиболее недорогие батареи для отопления.

Литьё чугуна по ГОСТ

Несмотря на наличие других технологий литья чугуна, литьё в землю, или песчано-глиняные формы наиболее распространено. Есть и другие способы литья, они используются, когда нужно получить изделие с другими характеристиками. Не важно, по какой технологии идёт литьё чугуна, оно производится согласно установленному ГОСТу, и фиксируется чёткими, принятыми стандартами. Соблюдая стандарт качества, независимо от места производства, изделия из чугуна имеют одинаковые, заданные характеристики.

Литьё чугуна позволяет получить сотни тысяч разнообразных изделий, от небольших деталей дли станков и механизмов, до многотонных изделий для ледоколов и атомных станций. Чугун будет востребован ещё ближайшие 100 лет, пока его нечем заменить.

КАК СДЕЛАТЬ ЗАКАЗ?

Если у вас возникли вопросы или вы хотите узнать цены, обращайтесь в отдел сбыта по телефону:

+7 (4842) 75-10-21 (многоканальный) 

или на e-mail: 

[email protected]

Профессиональные сотрудники предоставят Вам дополнительную информацию и помогут оформить заявку.

Отправляя заявку я даю свое согласие на обработку моих персональных данных

подать заявку на заказ

Подать заявку на заказ продукции

Возникли вопросы?

Свяжитесь с нами по телефону +7 (4842) 75-10-21

Удобнее связаться по электронной почте?

Напишите нам на [email protected]

Чугуновозы для транспортировки жидкого чугуна

Чугуновоз — вид грузового вагона, используемый для транспортировки жидкого чугуна (в том числе на территории заводов и промышленных предприятий) к миксеру и доменной печи. Используется как технологический транспорт. Максимальная вместимость чугуновозов, производившихся в СССР, составляла 100—140 т.

Чугуновоз состоит из тележки и укрепленного на ней ковша (цилиндрической, грушевидной или конической формы), в котором перевозится жидкий (расплавленный) чугун. Изнутри ковш выкладывается огнеупорным кирпичом.

Робот жидкого чугуна

Наименование	Параметры
Робот жидкого чугуна. Предназначен для приема ковша с жидким чугуном, перемещения ковша по рельсовому пути, автоматического порционного слива жидкого чугуна в плавильную печь	Собственная масса, т   68,5 Масса ковша с чугуном, т  130 Скорость перемещения, м/мин   10 Диаметр ходового колеса, мм   900 Количество приводных колес, шт   2 Привод опрокидывания ковша  гидравлический

ЗАО «НПП «Машпром» предлагает проектирование, изготовление и поставку чугуновозов грузоподъёмностью до 350 тонн.

Остались вопросы? Хотите заказать чугуновоз?

Звоните и узнавайте характеристики, стоимость чугуновозов по телефону +7 (343) 247-81-32 или задайте вопрос на сайте.

Рекомендации по сварке чугуна

Сварка чугуна — это сложная, но выполнимая задача. В большинстве случаев она представляет собой восстановление чугунных изделий, а не соединение чугуна с другими металлами. Например, ремонт может проводиться на литейном производстве в ходе изготовления чугунных изделий или для устранения дефектов литья, обнаруженных при механической обработке. В частности, ремонт может потребоваться в случае неправильного расположения просверленных отверстий. Часто с помощью сварки восстанавливают сломавшиеся чугунные детали. Учитывая ломкость большинства видов чугуна, поломка чугунных изделий — это не редкость.

Хотя существует много типов чугуна, чаще всего используется серый чугун, и рекомендации в этой статье приведены именно для такого материала. 

Чтобы лучше понимать связанные со сваркой чугуна сложности, нужно знать несколько его особенностей. Содержание углерода в чугуне обычно составляет 2-4% — примерно в 10 раз больше, чем в большинстве марок стали. Высокое содержание углерода приводит к образованию графитовых включений. Именно они придают серому чугуну характерный внешний вид на изломе.

При литье расплавленный чугун заливают в форму и позволяют ему постепенно остыть. В случае материалов с высоким содержанием углерода медленное остывание позволяет избежать образования трещин. Об этом нужно помнить при сварке чугуна: во время и после сварки изделию нужно позволить медленно остыть или сохранять достаточно низкую температуру для того, чтобы скорость охлаждения не имела большого значения.

Критическая температура для большинства марок чугуна составляет около 788°C. При превышении этой температуры может начаться растрескивание. Хотя дуга в любом случае нагреет материал выше этого значения, очень важно, чтобы чугун не сохранял такую температуру в течение длительного времени.

Выбор электродов
Если после сварки детали предстоит подвергнуть механической обработке, потребуются сварочные материалы с содержанием никеля. Для однопроходной сварки с повышенной жидкотекучестью рекомендуются электроды Lincoln Softweld® 99Ni. Для многопроходной сварки более предпочтительны Softweld 55 Ni. Иногда для корневого шва используются Softweld 99 Ni, после чего следуют заполняющие проходы с применением Softweld 55 Ni. Если нужда в последующей механической обработке отсутствует и допускается ржавление наплавленного металла, можно использовать электроды Lincoln Ferroweld®.

Нагревать или не нагревать
Как правило, при сварке чугуна рекомендуется проводить предварительный нагрев — причем достаточно сильный. Еще один способ — сохранять чугун прохладным, но не холодным. Ниже будут описаны оба метода. Однако после того, как вы начнете процесс по одному из них, перейти с него на другой будет невозможно.

Техника сварки с предварительным нагревом
Предварительный нагрев чугуна перед сваркой позволит замедлить скорость остывания сварного шва и зоны вокруг него. По возможности всегда рекомендуется проводить нагрев всего изделия. Обычно температура нагрева составляет 260-650°C. Избегайте температуры выше 760 градусов, которая является для такого материала критической. Нагревание должно происходить медленно и равномерно. 

Проводите сварку на низких токах. Это поможет снизить остаточное напряжение и содержание примесей. В некоторых случаях может понадобиться ограничить длину швов до коротких, приблизительно 3-сантиметровых отрезков, чтобы избежать скапливания остаточного напряжения, которое может привести к растрескиванию материала. В этом также может помочь проковка шва.

После сварки дайте детали постепенно остыть, чтобы сократить скорость остывания и вероятность растрескивания детали.

Техника сварки без предварительного нагрева
Иногда в силу размера детали или других причин предварительный подогрев может быть невозможен. В таком случае деталь нужно сохранять прохладной, но не холодной.

Температуру детали рекомендуется поднять до примерно 38°C. Например, если деталь расположена рядом с двигателем, перед сваркой его можно запустить на несколько минут. Однако деталь должна оставаться достаточно прохладной, чтобы к ней можно было прикоснуться голыми руками.

Делайте короткие швы длиной примерно 2-3 см. При такой технике требуется проковка шва после сварки. Дайте сварному шву и детали достаточно времени остыть. Не охлаждайте деталь водой или сжатым воздухом. Вы можете начать сварку в другой зоне детали в то время, пока предыдущая остывает. Все сварочные кратеры должны быть заполнены. По возможности сварка должна вестись в одном направлении, а концы сварных швов — не сходиться вместе.

Заполнение трещин
Из-за особенностей чугуна даже при соблюдении всех правил сварки возле сварного шва могут возникать небольшие трещины. Это может оказаться важным, если деталь должна быть водонепроницаемой. В большинстве случаев протечки можно устранить каким-либо герметиком или позволить им заржаветь в ходе эксплуатации.  

Метод соединения шпильками
Одним из методов ремонта крупных поломок больших чугунных деталей является просверливание и нарезание резьбы в отверстиях в поверхностях со скосами для наплавленного металла. После этого в отверстия ввинчиваются стальные шпильки, оставляя над поверхностью 5-6 мм от длины шпильки. Пользуясь вышеописанными методами, шпильки завариваются, а вся поверхность зазора покрывается наплавленным металлом. После этого обе стороны трещины свариваются вместе.

Различия между чугуном и литой сталью

Одним из самых популярных способов изготовления долговечных и качественных материалов является литьё. Отливка обеспечивает высокий уровень детализации конструкции и не требует изготовления или сборки дополнительных элементов. Благодаря литью, можно изготовить множество различных материалов, однако, наиболее популярными являются сталь и чугун из-за их превосходных механических свойств и широкого спектра применения.

Чугун и сталь по внешнему виду могут практически не отличаться, однако, у каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Понимание этих преимуществ и недостатков помогут сделать правильный выбор и обеспечат вашей конструкции прочность, долговечность и устойчивость к повреждениям или деформации.

Основное отличие – содержание углерода

По химическому составу чугун и сталь практически не отличаются. Основное отличие заключается в содержании углерода. В чугунном литье содержание углерода более 2%, в стальном литье – менее 2%.

Характеристики

В данной таблице представлен общий обзор качеств каждого материала. Несмотря на то, что существует множество различных типов железа и стали, в этой таблице основное внимание уделяется серому чугуну и углеродистой стали – двум наиболее распространённым формам каждого металла.

Таб. 1. Основные качества материалов

Литейные качества

Большинство людей не видели чугун или сталь в расплавленном состоянии, что понятно, поскольку чугун плавится при температуре около 2300 °F, а сталь – при температуре 2600 °F, и оба они заливаются в формы при еще более высоких температурах. Люди, которые работают с жидким чугуном и сталью, часто отмечают, что они сильно различаются по степени текучести и усадки.

Чугун относительно легко лить, он легко разливается и не дает усадки так сильно, как сталь. Это означает, что он легко заполняет сложные пустоты в форме, и для этого требуется меньше расплавленного материала. Эта текучесть делает чугун идеальным материалом для архитектурных или декоративных металлоконструкций, например, таких, как ограждения и уличная мебель.

Заливка стали намного сложнее. Она менее жидкая, чем расплавленный чугун, и более реактивная к материалам форм. Сталь даёт большую усадку, когда охлаждается, а это означает что нужно налить больше расплавленного материала – обычно в запасной резервуар, называемый стояком, из которого вытягивается отливка при охлаждении.

Однако отливки обычно охлаждаются неравномерно. Внешние области и более тонкие части будут охлаждаться и сжиматься намного быстрее, чем внутренние области и более объемные части, часто создавая внутреннее натяжение или напряжение, которое можно ослабить только посредством термообработки. Сталь гораздо более восприимчива, чем чугун, к усадочным напряжениям, и в некоторых ситуациях эти напряжения могут привести к значительным внутренним и /или внешним пустотам и возможным переломам.

По этим причинам литейная сталь требует большего внимания и контроля в течение всего процесса литья, что делает производство более ресурсоёмким.

Простота обработки

Обрабатываемость – это мера того, насколько легко данный материал разрезать или шлифовать; некоторые материалы труднее обрабатывать, чем другие. Как правило, металлы с высоким содержанием добавок для улучшения механических характеристик имеют более низкую обрабатываемость.

Чугун обычно намного легче обрабатывать, чем сталь. Графитовая структура в чугуне разрушается легко и равномерно. Но существуют и твердые виды, такие как белый чугун, которые из-за их хрупкости обрабатывать гораздо сложнее.

Сталь режется не так легко как чугун, и это вызывает больший износ инструмента, что приводит к увеличению производственных затрат. Закалённые стали или стали с более высоким содержанием углерода также увеличивают износ инструмента. Однако мягкие виды стали по обрабатываемости не лучше: низкоуглеродистые стали, несмотря на то, что они мягче, могут стать смолистыми, с ними будет очень трудно работать.

Гашение вибрации

При выборе литейного материала следует учитывать демпфирующие свойства, так как отсутствие демпфирующей способности может привести к избыточной вибрации и шуму. В зависимости от того, где используется материал, эффективное демпфирование будет способствовать более надежной и долговечной работе.

Графитовые структуры в чугуне, особенно чешуйчатые образования в сером чугуне, очень хороши для поглощения вибрации. Это делает чугун идеальным выбором для блоков двигателя, корпусов цилиндров и станины, а также для других областей применения, где важны прочность и долговечность. Снижение вибрации помогает минимизировать напряжение и предотвратить износ движущихся частей.

Прочность на сжатие

Прочность на сжатие – это способность материала противостоять силам, которые уменьшают размер объекта. Она противоположна силам, направленным на разрыв материала. Прочность на сжатие важна в механических конструкциях, где давление и защитная оболочка являются значимыми факторами. Как правило, чугун имеет лучшую прочность на сжатие, чем сталь.

Ударопрочность

Пока что вам может показаться, что использование чугуна имеет больше преимуществ, чем использование стали, но у стали есть одно существенное преимущество: ударопрочность. Сталь отлично выдерживает внезапные удары без изгиба, деформации или разрушения. Это связано с её прочностью: её способностью выдерживать высокие нагрузки.

Прочность без пластичности приводит к тому, что хрупкий материал очень восприимчив к разрушению, а чугун является образцом для определения термина «прочность без пластичности». Из-за своей хрупкости чугун имеет ограниченную область применения.

Ударопрочность и несущая природа стали делают ее оптимальной для многих механических и конструкционных применений, поэтому сталь является наиболее широко используемым металлом в мире.

Устойчивость к коррозии

Чугун имеет лучшую коррозионную стойкость, чем сталь. Однако оба металла окисляются при взаимодействии с влагой.

Для предотвращения коррозии рекомендуется использовать краску или порошковое покрытие. Они хорошо защищают как чугунные, так и стальные поверхности.

Любой скол или трещина, которой подвергся основной металл, может привести к коррозии, поэтому регулярное техническое обслуживание важно для металлов с покрытием. Если коррозионная стойкость является важным фактором, то, вероятно, лучшим выбором будет легированная сталь, в частности нержавеющая сталь, в которую добавлены хром и другие сплавы для предотвращения окисления.

Износостойкость

Чугун, как правило, обладает большей устойчивостью к механическому износу, чем сталь, особенно в условиях износа при трении. Более высокое содержание графита в чугуне создает графитную сухую смазку, которая позволяет твердым поверхностям скользить друг против друга без ухудшения качества поверхности.

Сталь изнашивается легче, чем чугун, но все же может быть устойчивой к определенным типам истирания. Некоторые добавки из сплава также могут улучшить абразивные свойства стали.

Стоимость

Чугун часто дешевле, чем литая сталь, из-за более низких материальных затрат, энергии и труда, необходимых для производства конечного продукта. Необработанная сталь стоит дороже и требует больше времени и внимания для отливки. Однако при проектировании литых изделий стоит учитывать затраты на длительное использование и замену. Поэтому детали, которые являются более дорогими в производстве, могут в конечном итоге выйти дешевле.

В зависимости от сферы применения конечного продукта изготовление стальных изделий может быть экономически обоснованным вариантом.

Заключение

Мы сравнили качества только основных форм чугуна (серого чугуна) и литой стали (мягкой или углеродистой стали), но конкретный состав и фазовая структура чугуна и стали могут сильно влиять на механические свойства.

Сплавы могут быть добавлены как к чугуну, так и к стали для придания желаемых свойств. Например, марганец повышает ударную вязкость, а хром улучшает коррозионную стойкость. Различное содержание углерода — это то, что отличает низкоуглеродистые и высокоуглеродистые стали — более высокие количества приводят к образованию более твердых материалов.

В конечном счёте, выбор между чугуном и литой сталью будет зависеть от типа и сферы применения конечной конструкции.

Jotul

00

Jotul является владельцем одного из старейших производств в Норвегии, специализирующихся на изготовлении качественных чугунных топок и печей, а также разнообразных каминных аксессуаров. Компания, основанная в предместье города Осло в 1853 году, на сегодняшний день считается лидером в своей области. Jotul имеет дочерние предприятия во Франции, США, Великобритании, Дании, Испании, Польше и Италии. Производственные отделы норвежской компании располагаются в городах Фредрикстад и Хальден.

Jotul — особенности производства

Jotul неслучайно отдает предпочтение такому прочному и долговечному материалу, как чугун. Он прекрасно выдерживает резкие температурные перепады и обладает высокой пластичностью. На собственном современном заводе компания Jotul изготавливает по-настоящему качественный чугун. Все этапы производства этого уникального по своим техническим характеристикам материала строго контролируются. Чугун изготавливается из сырья, поступающего от местных компаний, занимающихся переработкой  металла. В расплавленный и очищенный от загрязнений чугун добавляются различные химические соединения, необходимые для получения нужного состава. Расплавленный чугун, доведенный до определенной температуры подвергается тщательному анализу в лаборатории  Jotul – перед использованием его качество тщательнейшим образом проверяется.

«Мой камин» предлагает Вам топки и печи от норвежского производителя Jotul по самым привлекательным ценам. Мы поможем Вам выбрать отопительный прибор для Вашего коттеджа, исходя из его размеров и особенностей планировки.  Если Вы ищете оборудование Jotul, купить его можно в одном из салонов компании «Мой камин»!

Контроль химического состава расплавленного чугуна и текучести металла | Mastermelt

Ингредиенты шихты, будь то электрическая печь или вагранка, разработаны для получения окончательного химического состава, необходимого для разливки отливок. К сожалению, составление шихты не определяет окончательный химический состав или качество расплавленного чугуна. Плавление — это не просто процесс переплавки существующих металлических материалов: воздействия шлака во время процесса плавления — вызванные или вызванные химической реакцией шлак / металл — играют важную роль в химии железа и качестве готового металла

Химия расплавленного железа вариации происходят из двух основных источников:
(1) Точность веса отдельных металлических и легированных ингредиентов в загрузке; и,
(2) Химические реакции (реакции шлака / металла), которые происходят в процессе плавления и вызывают непредсказуемые и широко варьирующие потери C, Si, MN и других необходимых элементов.

Потери в результате окисления вызывают 99% всех изменений химического состава жидкого чугуна. Нежелательные изменения веса ингредиентов загрузки, которые, как часто предполагается, приводят к изменениям химического состава, на самом деле оказывают незначительное влияние на большинство операций плавления. Вы должны испытать плавление без потери окисления, чтобы понять важность этого.

Значительные различия в химическом составе металлов, с которыми сталкиваются некоторые предприятия по производству черных металлов, вызваны потерей основных элементов при окислении. Это простое аналитическое сравнение: химический состав будет отличаться на 50% при 50% потере окисления.Окисление необходимо контролировать, чтобы достичь «прямолинейного» химического состава.

Можно ли контролировать углерод для получения химии с прямой линией? Однозначно да. Купольные печи производительностью 100 тонн в час работали в течение всего дня с изменением содержания углерода 0,01% C, и такой исключительный контроль химического состава возможен при любой плавильной операции.

Впрыск фурмы можно использовать для противодействия потерям окисления в вагранке, в дополнение к добавлению углерода и кремния в расплавленный металл, выходящий из вагранки.Во-первых, нужно решить проблему окисления. Затем можно ввести кремний и углерод в любых количествах, необходимых для уменьшения химического состава.

Вводимые материалы должны быть «пригодными для инъекций» и «качества для инъекций»: карбид кремния (SiC) и графит стандартного качества не подходят. Просто материалы более низкого качества не работают, и их использование дискредитирует фурменный впрыск как надежный инструмент плавления.

SiC должен обладать высокой скоростью растворения в расплавленном чугуне, и только несколько марок SiC подходят.Углерод должен обладать столь же высокой скоростью растворения в расплавленном чугуне, и ни один из широко доступных графитовых концентраторов углерода не соответствует этому квалификационному стандарту.

Химия обрезки — Для обрезки химического состава купольного металла можно вводить как углерод, так и карбид кремния. Инженеры Mastermelt потратили два года на разработку технологии и навыков, необходимых для определения конкретных материалов, которые можно эффективно вводить.

Бессмысленно вводить SiC и углеродные материалы, которые не обеспечивают полное извлечение углерода или кремния.Без полного восстановления химический контроль еще больше ухудшается.

И углерод, и SiC обычно вводятся через фурму, и оба материала уникальны: они не плавятся, а входят в расплавленное железо посредством атомного обмена на границе раздела расплавленный металл. Управляющие силы, управляющие скоростью поступления этих материалов в расплавленное железо, сложны, и лучше оставить их на усмотрение ученых и кристаллографов. Скорость проникновения углерода и карбида кремния в расплавленный чугун — неотъемлемые свойства материала.Свойства развиваются в процессе производства материала и сбрасываются по завершении производства.

Когда компания Mastermelt впервые представила систему впрыска SiC в фурму, многие поставщики и литейные предприятия последовали их примеру и начали вводить фурму; ни одна из конкурирующих систем впрыска SiC не оказалась успешной. Многие из этих систем вводили «инжекционный уголь», который оказался коксовой мелочью. К сожалению, многие (если не все) из этих пользователей однозначно доказали, что коксовая мелочь неэффективна для контроля химического состава железа, хотя некоторые поставщики по-прежнему рекомендуют ее.

Когда впрыскиваемый углерод или карбид кремния приводит к полному извлечению расплавленного чугуна, плавильный персонал получает очень жизнеспособный инструмент для точной регулировки химического состава. Один из руководителей плавления сообщил, что впрыск фурмы Mastermelt DeOX переводит купол в режим «круиз-контроля» для химического контроля на протяжении всей кампании плавления.

Непонимание химии — Многие объяснения появляются, когда химический состав расплавленного железа не соответствует спецификации. При плавлении в вагранке классическим оправданием низкого уровня углерода и кремния является «сегодня в вагранке происходит окисление» или «должна была произойти двойная зарядка». «При плавлении в электропечи« бедный углерод »или« карбид кремния низкой чистоты »являются стандартными объяснениями.

Ни одно из этих оправданий не является точным. Вариации химического состава, тепло в тепло, возникают в результате окислительных потерь. DeOX останавливает окисление углерода и кремния за счет стабилизации химического состава как в EF, так и в вагранке. Нейтрализация всего оксида железа в покровном шлаке стабилизирует химический состав, поскольку оксид железа превращается в инертные побочные продукты. Окислительные процессы остановлены.

Небольшие количества оксида железа (например,g., 1,5% FeO) кажутся несущественными для отрицательного воздействия на расплавленное железо, но это далеко не так: содержание FeO должно быть менее 0,2% FeO.

Типичный приемлемый уровень 1,5% FeO в вагранках приводит к потере кремния при окислении 20–30%, что неприемлемо. При уровне 0,2% FeO исключаются потери, связанные с окислением кремния, и достигается невообразимое качество железа.

Содержание оксида железа должно быть уменьшено почти до нуля, чтобы прекратить окислительные потери. Многие литейные заводы проверяют химический состав шлака, но мало кто понимает, что оксид железа необходимо контролировать на уровне ниже 0.2% FeO.

Цвет шлака указывает на уровень загрязнения оксидом железа: типичный черный или очень темный шлак указывает на проблему. Зеленоватый цвет, указывающий на более низкие уровни FeO, начинает появляться на уровне 1,0% и переходит в светло-зеленый при содержании FeO 0,2%.

Цвет шлака представляет собой отличную систему оценок для оценки процессов плавления. При плавке EF цвет шлака указывает на произошедшие потери от окисления. При вагранке цвет шлака указывает на склонность дутьевого воздуха к образованию оксида железа в дополнение к серьезности происходящих потерь от окисления.Проверка цвета шлака является неотъемлемой частью всех систем контроля качества жидкого чугуна.

Текучесть металла — В прошлом текучесть металла обычно контролировалась путем регулирования температуры разливки. Добавление «перегрева», означающего, что температура железа превышает температуру затвердевания, увеличивает текучесть металла. Когда повышение температуры оказалось недостаточным для контроля текучести, в железо были добавлены небольшие количества феррофосфора.

Плохая текучесть создает много проблем для литейного производства.Повышение температуры разливки вызывает множество проблем с качеством в процессе литья. Такие вещи, как пригорание и повышенная усадка, приводят к большим проблемам.

Химический состав металла важен для определения текучести расплава. Железо образует эвтектику, самую низкую температуру плавления, поскольку химический состав приближается к 4,3% CE (процентное содержание C и Si рассчитано уникальным способом). Химический состав железа, варьирующийся выше и ниже 4,3% CE, имеет более высокие температуры затвердевания. Иногда незначительные изменения химического состава могут снизить текучесть в достаточной степени, чтобы вызвать дефекты «неправильного хода».

До сих пор контроль или изменение химического состава и добавление фосфора, наряду с повышением температуры заливки, были единственными инструментами, доступными инженерам по литью для решения проблемы неправильного запуска. Теперь DeOX предоставляет совершенно новый и эффективный способ улучшить текучесть металла.

Как отмечалось в предыдущем отчете, удаление свободных атомов кислорода из расплавленного железа останавливает процесс окисления. В процессе окисления образуются «оксиды», которые в конечном итоге остаются взвешенными в металлической матрице.Твердые оксиды, такие как SiO ₂ и MNO, и газообразный оксид CO, накапливаются в матрице и в конечном итоге объединяются с другими подобными оксидами, достигая критической массы, которая позволяет частице оксида «всплывать» из расплава.

Нет больше свободного кислорода — Этот процесс коалесценции осажденных оксидов дает более чистый металл. Важное открытие инженеров Mastermelt заключалось в том, что после прекращения подачи свободных атомов кислорода взвешенным оксидам требуется около двух минут, чтобы всплыть из ванны расплавленного железа. Этот факт коррелирует с практикой плавки стали, которая допускает одинаковый двухминутный интервал между раскислением и разливкой.

Одной из важных особенностей гораздо более чистого металла с низким содержанием оксидов является резкое улучшение текучести. Когда металл очищается, происходит почти невероятное увеличение текучести: это почти дневная и дневная разница. Добавки фосфора исключаются, температура разливки может быть снижена, а дефекты неправильной работы исчезают.

В одной заявке на литье, производящей чугунную трубу диаметром два дюйма, которая отливается длинными тонкостенными секциями, неправильный ход или отсутствие заполнения металлической формы по всей длине были устранены как дефект брака.Мастер заливки пола не поверил своим глазам. Отливка двухдюймовых труб на всю длину производилась на постоянной основе.

Нет необходимости в испытании «спирали текучести» при отливке чугунной трубы диаметром два дюйма в вращающейся металлической форме. Применение литья служит лучшим испытанием из всех, но при плохой текучести оно обходится дорого.

Улучшенная текучесть чугунных труб диаметром два дюйма используется также для производства труб из высокопрочного чугуна.В течение многих лет директор завода по производству труб на Среднем Западе рекламировал улучшенную текучесть вагранки Mastermelt с фурмовым литьем во всех размерах труб из высокопрочного чугуна.

В другом применении необходимость в добавке фосфора была устранена с помощью впрыска Mastermelt SiC в фурму. Когда эта техника впрыска прекратилась через семь лет и был введен другой инъекционный материал, сразу же появились дефекты неправильной работы, и добавление фосфора возобновилось. Замещающий материал SiC не нейтрализовал оксид железа в вагранке, следовательно, уровни свободного кислорода были выше, что приводило к более высоким уровням взвешенных оксидов и снижению текучести.

Таким образом, чистота металла становится новым и очень важным свойством расплавленного чугуна.

Изучая, как ваш любимый повар готовит соус, можно имитировать чистоту металла. Соус начинается с прозрачного, очень жидкого и жидкого бульона, в который добавлен загуститель. Конечный результат — загустевшая медленно движущаяся жидкость. Оксиды наноразмеров, взвешенные в матрице расплавленного железа, являются загустителем в расплавленном железе. Чистота металла связана с его текучестью. «Грязное» железо трудно успешно отлить, но когда подача свободных атомов кислорода прекращается, чистота может улучшиться в 10 раз и более; соответственно стремительно растет текучесть.

Чистоту металла можно измерить и сравнить, определив содержание кислорода в затвердевшем образце металла. Все оксиды содержат атом кислорода с общим содержанием кислорода, представляющим общий уровень оксида. Результаты по общему содержанию кислорода могут быть скомпилированы для создания системы оценки текучести для конкретных применений литья в литейном производстве.

Необходимо определить уровень оксидного загрязнения в расплавленном металле, который приводит к дефектам, связанным с текучестью. Содержание кислорода напрямую связано с текучестью чугуна, и ему могут быть назначены пределы, аналогичные химическому составу и температурам металла, в общей программе контроля качества литейного производства.

Теперь температура, химический состав металла и чистота могут быть использованы для определения текучести расплавленного чугуна, что существенно снижает потенциальный риск отливки металлолома. Программа качества каждого чугунолитейного завода должна учитывать эту технологию в своих общих методах контроля качества.

Рон Бейерштедт — президент Mastermelt LLC . Свяжитесь с ним по телефону [email protected]

Это третий в серии отчетов, посвященных влиянию кислорода на плавление железа.

1. Вредные эффекты окисления расплавленного металла , FM&T июнь 2020 г.
2. Контроль оксида железа для остановки потерь углерода и кремния , FM&T июль 2020 г.

расплавленный железо в предложении

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете.Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.

Огромные форсунки проталкивают кислород в ванну расплава стали и поднимают его вверх, чтобы привести расплавленный железо в контакт с кислородом.

На восточной стороне здания для доменных печей находилось здание, в котором расплавленному железу придавали различные формы.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Когда расплав железо заливали в литейную форму, вода закачивалась через меньшую трубку на дно большей трубки.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Женщины разрабатывают тележку, которая везет расплав чугун в сталеплавильную печь и значительно упрощает их работу.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Расплав чугун разливали в металлические кокильные формы.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

У нас есть доказательства наличия высокотехнологичных взрывчатых веществ, обнаруженных во всей пыли, у нас есть доказательства термитов, обнаруженных в расплавленных образцах железа .

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Фосфор и сера могут быть сожжены из расплавленного железа , но при этом также выгорает углерод, который необходимо заменить.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Иногда можно увидеть поезда, перевозящие расплав чугун из доменных печей.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Это важное открытие заставило его полностью изменить конструкцию своей печи, чтобы она пропускала воздух под высоким давлением через расплавленный железо с помощью специальных воздушных насосов.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Он сделал свое открытие, экспериментируя с расплавом , , , железом, и магнием.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Поэтому он пропустил воздух через нагретую камеру на пути к расплавленному железу .

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Доменная печь основана на том факте, что нежелательный кремний и другие примеси легче, чем расплавленный чугун , который является основным продуктом.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Сталелитейные заводы добавляли известняк к расплавленному железу в доменных печах.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Расплав железо затем быстро охлаждали путем погружения в воду.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Расплав чугун из ковша добавляется по мере необходимости для баланса загрузки.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

В центре мероприятия — эффектная заливка раскаленного добела расплавленного железа в формы для скульптур.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Затем капли расплавленного железа стекают по стенке печи в то место, где горлышко расширяется в бутылку.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Жидкие стали содержат растворенный кислород после их преобразования из расплавленного железа , но растворимость кислорода в стали уменьшается с температурой.

Из

Википедия

Этот пример взят из Википедии и может быть повторно использован по лицензии CC BY-SA.

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Cambridge Dictionary, Cambridge University Press или его лицензиаров.

Обнаружена река из расплавленного железа, протекающая под Россией и Канадой

Энди Коглан

Река магмы течет под мантией Земли

Mick Roessler / Getty

Глубоко под поверхностью нашей планеты набирает скорость струя расплавленного железа, почти такого же горячего, как поверхность Солнца.

Этот поток жидкости был впервые обнаружен по контрольным показаниям магнитного поля на 3000 километров ниже Северной Америки и России, снятых из космоса.

Реклама

Обширный реактивный поток шириной около 420 километров с 2000 года утроился в скорости и теперь движется на запад со скоростью от 40 до 45 километров в год в глубине под Сибирью и движется в направлении под Европой (см. Диаграмму ниже). Это в три раза быстрее, чем типичная скорость жидкости во внешнем ядре.

Никто еще не знает, почему струя стала быстрее, но команда, открывшая ускоряющуюся струю, считает, что это естественное явление, возникшее миллиард лет назад, и которое может помочь нам понять формирование магнитных полей Земли, которые удерживают нас. защищен от солнечных ветров.

Прямо к сердцу

«Это замечательное открытие», — говорит Фил Ливермор из Университета Лидса, Великобритания, возглавлявший группу. «Мы знали, что жидкое ядро ​​движется, но наших наблюдений до сих пор было недостаточно, чтобы увидеть эту значительную струю».

«Мы знаем о Солнце больше, чем ядро ​​Земли», — говорит другой член группы, Крис Финли, из Технического университета Дании в Конгенс Люнгби. «Открытие этого джета — захватывающий шаг в изучении внутреннего устройства нашей планеты.”

Открытие стало возможным благодаря объединенной мощности мониторинга трех спутников Европейского космического агентства под названием Swarm, которые были запущены в 2013 году. С орбиты они могут измерять вариации магнитного поля на глубине до 3000 километров под поверхностью Земли, где расплавленное ядро ​​встречается с твердой мантией.

«Наличие всех трех означало, что мы можем убрать магнитные поля из других источников, таких как ионосфера и кора, обеспечивая наше самое четкое изображение флуктуаций только на границе ядра и мантии», — говорит Ливермор.

Включение новых данных в модели также позволило команде выяснить, как колебания меняются с течением времени.

Невидимая река

Магнитное поле Земли создается движением расплавленного железа во внешнем ядре, поэтому изучение магнитного поля может выявить детали поведения ядра, которое его поддерживает.

Открытие джета включало отслеживание двух массивных, но необычно сильных лепестков магнитного потока, исходящих от границы ядро-мантия , расположенных ниже Канады и Сибири соответственно, но движущихся вместе с потоком расплавленного железа.Поскольку их движение могло происходить только из физического движения расплавленного железа, лепестки служили маркерами, позволяя исследователям отслеживать поток железа.

Ливермор сравнивает это с возможностью отслеживать течение реки ночью, наблюдая за свечами, плавающими на поверхности. «Когда железо движется, оно увлекает за собой магнитное поле», — говорит он. «Мы не можем видеть поток самого железа, только движение лепестков потока».

Он говорит, что может быть южный аналог джета, но поскольку на юге нет отслеживаемых лепестков потока, любой поток магмы там не может быть захвачен геомагнитно.

Цилиндры вращающиеся

Ливермор и его коллеги говорят, что струя создается движением расплавленного железа вокруг внутреннего твердого железного ядра.

Рядом с внутренним ядром есть параллельные цилиндры закрученного расплавленного железа во внешнем ядре, идущие с севера на юг. Там, где эти вращающиеся цилиндры встречаются с твердым сердечником и прижимаются к нему, они действуют как пара роликов, выдавливая дополнительное количество расплавленного железа вбок, создавая струйную струю.

Это создает и перемещает два лепестковых магнитных поля, которые спутники обнаруживают и отслеживают.

Почему реактивный самолет становится все быстрее, остается загадкой. Это может быть связано с вращением внутреннего ядра, которое, как было обнаружено в 2005 году, вращается немного быстрее земной коры, говорит Сяодун Сун из Университета Иллинойса в Шампейне, штат Иллинойс.

Сяодун был членом команды, которая использовала сейсмологические данные, чтобы сделать это открытие 2005 года. «Если эти сейсмологические и геомагнитные наблюдения можно связать вместе с общим процессом в жидком ядре, это будет действительно захватывающе», — говорит он.

Ливермор считает, что ускорение струи связано с отталкиванием от магнитных полей. Поток железа создает магнитное поле, но, по его словам, магнитное поле может тогда влиять на поток железа.

Изучение джета должно позволить геофизикам лучше понять, как ведет себя ядро ​​планеты и какие факторы влияют на напряженность магнитного поля Земли.

Поменяйте полярность

«Если мы сможем понять, как создается поле, мы поймем, как оно меняется со временем, и когда оно ослабнет и обратится», — говорит Ливермор.

Другие геофизики согласны. «Чем больше мы понимаем поведение ядра в различных временных и пространственных масштабах, тем больше мы можем надеяться понять начало, обновление и будущее нашего магнитного поля», — говорит Уильям Браун из группы геомагнетизма Британской геологической службы.

Магнитное поле Земли, кажется, ослабевает, особенно с 1840 года , примерно на 5 процентов за столетие. Поток магмы должен помочь геофизикам более точно предсказать , если и когда магнитное поле ядра планеты изменится на , а северный и южный магнитные полюса поменяются местами, что происходит каждые несколько сотен тысяч лет.

И благодаря системе спутникового мониторинга, говорит Сяодун, теперь мы открыли новое окно для просмотра в «реальном времени» активности расплавленного железа глубоко в ядре Земли.

Ссылка на журнал: Nature Geoscience , DOI: 10.1038 / NGEO2859

Подробнее: Огромный «океан» обнаружен в направлении ядра Земли

Статья изменена на
10 января 2017 г.

Исправление: Эта статья была обновлена, чтобы исправить частоту, с которой северный и южный полюса магнитного поля Земли меняются местами.

Еще по этим темам:

Дождь из расплавленного железа падает на раскаленной экзопланете

Новый претендент на звание «самой экзотической экзопланеты».

Корона, возможно, какое-то время покоилась на голове HD 189733 b, кобальтово-синего инопланетного мира, где дождь из расплавленного стекла хлестает по воздуху со скоростью до 5400 миль в час (8790 км / ч). Но новое исследование сообщает, что железный дождь, вероятно, падает через густой турбулентный воздух WASP-76 b, причудливого «сверхгорячего Юпитера», который находится примерно в 640 световых годах от Солнца в созвездии Рыб.

WASP-76 b облетает свою звезду-хозяин каждые 1,8 земных дня — орбита настолько узкая, что газообразная планета «запирается приливно-отливными путями», всегда показывая звезду одно лицо. По словам исследователей, температура на этой дневной стороне поднимается выше 4350 градусов по Фаренгейту (2400 градусов по Цельсию), что достаточно для испарения металлов, в то время как на ночной стороне намного холоднее (но все же нелепо) 2730 F (1500 C).

«Это, вероятно, самый экстремальный климат, который мы когда-либо могли найти на планете», — сказал ведущий автор исследования Дэвид Эренрайх, доцент астрономии Женевского университета в Швейцарии.

«Мы должны расширить наше понимание того, что такое климат, что такое планетарная атмосфера, чтобы понять этот объект», — сказал Эренрайх Space.com.

WASP-76 b был открыт в 2013 году. Планета пришельцев примерно такая же массивная, как Юпитер, но почти в два раза шире, вероятно, потому, что массивные радиационные нагрузки, которые экзопланета получает от своей звезды-хозяина, значительно раздувают ее атмосферу. (И одно небольшое примечание о расстоянии до объекта: некоторые источники говорят, что WASP-76 b находится на расстоянии около 390 световых лет от нас, но это число неточно, сказал Эренрайх.Он и его коллеги рассчитали расстояние до WASP-76 b, используя данные европейского сверхточного космического корабля Gaia.)

Для нового исследования ученые изучили WASP-76 b с помощью спектрографа Эшелле для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений (ESPRESSO), инструмента, установленного на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории в Чили.

ESPRESSO обнаружил сильную сигнатуру паров железа на «вечерней» границе, которая отделяет дневную сторону WASP-76 b от ее ночной.Но на «утренней» границе на другом конце планеты, где ночная сторона сливается с днем, такой подписи не обнаружено.

«Что-то должно происходить на ночной стороне, что заставляет железо исчезать», — сказал Эренрайх.

Лучшее объяснение, добавил он, состоит в том, что ветры и вращение WASP-76 b переносят испаренное железо с дневной стороны на ночную. Ночная сторона достаточно прохладна, чтобы пары железа конденсировались в облака, которые затем выплескивали дождь в воздух. Этот дождь может состоять из таких соединений, как сульфид железа или гидрид железа.

Но, «с учетом условий наиболее вероятным [сценарием] является то, что железо конденсируется в жидкие капли чистого железа», — сказал Эренрайх. (Этот железный дождь, вероятно, в конечном итоге снова возвращается на дневную сторону через атмосферную циркуляцию, сохраняя цикл, добавил он.)

И этот дождь, вероятно, не проливается легким туманом, потому что большая разница температур между двумя половинами WASP-76b порождает ветры поразительной жестокости. Железо в дневном воздухе планеты, например, летит в ночную сторону со скоростью около 11 000 миль в час (18 000 км / ч), сказал Эренрайх.

Экзотика

WASP-76 b на этом не заканчивается. По словам исследователей, дневная атмосфера может быть намного более надутой, чем ночная, из-за более высоких тепловых нагрузок. Таким образом, «вечерняя» и «утренняя» границы между двумя полушариями могут быть отмечены высокими облаками, которые падают от света к темноте.

«И этот дождь будет моросить не каплями воды, а каплями железа», — сказал Эренрайх.

Безумие WASP-76 b имеет больше, чем просто привлекательность.По словам Эренрайха, новая информация об этой странной экзопланете должна помочь ученым уточнить и протестировать модели климата и глобальной циркуляции, что приведет к лучшему пониманию экзопланетных атмосфер в целом. И WASP-76b также служит убедительным напоминанием для исследователей о необходимости сохранять непредвзятость, потому что природа порождает головокружительное разнообразие миров.

«Экзопланеты — настоящая сокровищница, полная сюрпризов», — сказал Эренрайх. «Чем больше смотришь, тем больше находишь».

Он и его коллеги стремятся найти больше таких сюрпризов.Новые результаты, которые были опубликованы в Интернете сегодня (11 марта) в журнале Nature, основаны на самых первых научных наблюдениях, когда-либо сделанных с помощью ESPRESSO, еще в сентябре 2018 года. В настоящее время исследователи проводят широкий обзор атмосфер экзопланет с помощью ESPRESSO, который может выявить, является ли WASP-76 b выбросом или членом очень странного класса миров.

«То, что у нас есть сейчас, — это совершенно новый способ проследить климат самых экстремальных экзопланет», — говорится в заявлении Эренрайха.

Copyright 2020 Space.com , Компания будущего. Все права защищены. Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять.

Зависимость окислительно-восстановительной структуры расплавленных оксидов железа

Проникновение расплавленного сплава железа в нижнюю фазу мантии

Осуществлено Джеймсом Бадро

Реферат

Граница ядро ​​– мантия — единственная граница раздела, где металлическое ядро ​​и силикатная мантия взаимодействуют физически и химически. На дне мантии наблюдались многие геофизические аномалии, такие как низкая скорость сдвига и высокая электропроводность. Возмущения скорости вращения Земли в десятилетние периоды времени требуют существования тонкого проводящего слоя с проводимостью 10 ⁸ С.Существенные добавки расплавленного железа из внешнего ядра в мантию могут вызвать эти геофизические аномалии. Хотя обогащение железом путем проникновения наблюдалось только в (Mg, Fe) O, втором доминирующем минерале в нижней мантии, процесс проникновения, приводящий к обогащению железом в силикатной мантии, не был экспериментально подтвержден. В этом исследовании были проведены эксперименты при высоком давлении и высокой температуре для изучения проникновения расплавленного сплава железа в нижние фазы мантии; постшпинель, поликристаллический бриджманит и поликристаллический (Mg, Fe) O.На границе раздела между агрегатом (Mg, Fe) O и расплавленным железным сплавом жидкий металл проникал в агрегат (Mg, Fe) O по границам зерен и образовывал тонкий слой, содержащий богатые металлом капли. Напротив, проникновение расплавленного сплава железа не наблюдалось на границе раздела между расплавленным сплавом железа и силикатными фазами. Проникновение жидкого сплава железа в агрегат (Mg, Fe) O вызвано явлением капиллярности или неустойчивостью Маллинза – Секерка. Ни один из механизмов не происходит на границе чистого поликристаллического MgO, что указывает на то, что FeO в (Mg, Fe) O играет существенную роль в этом явлении.Инфильтрация расплавленного сплава железа по границам зерен (явление капиллярности) является доминирующим процессом и предшествует проникновению из-за нестабильности Маллинза – Секерка. Явление капиллярности определяется балансом сил между поверхностным натяжением и силой тяжести. В случае, когда зона сверхнизких скоростей (ULVZ) с низкой скоростью сдвига состоит из обогащенного Fe (Mg, Fe) O, максимальное расстояние проникновения расплавленного сплава железа путем капиллярного подъема ограничивается 20 м. Таким образом, добавление богатого железом расплава к основанию мантии вряд ли будет основной причиной высокой проводимости области реликтового излучения, предсказанной на основе десятилетних изменений продолжительности дня.Кроме того, отсутствие проникновения расплавленного сплава железа в силикатные фазы не позволяет существенно модифицировать химический состав мантии за счет взаимодействия ядро-мантия.

Ключевые слова

Капиллярный подъем

Граница ядра и мантии

Расплавленный железный сплав

Морфологическая нестабильность

Проникновение

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2018 Académie des Sciences. Опубликовано Elsevier Masson SAS.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Межфазные явления между расплавленным железом и расплавленным шлаком — Влияние азота на конвекцию Марангони

Наблюдение рентгеновских лучей

Некоторые типичные рентгеновские изображения капли расплавленного железа, которая погружена в расплавленный шлак показан на рис. {\ circ} = 192000 — 88.7T Дж / моль — BN $$

(1)

Следовательно, при 1873 К бор и азот растворятся в расплавленном железе, так что оно удовлетворяет условию \ (a _ {{\ underline {\ text {B}}}} a _ {{\ underline {\ text {N}}} } = 0,190 \), где \ (a \) — активность, а нижняя черта обозначает растворенный элемент.

Что касается скорости растворения BN в расплавленном железе, согласно Айенгару и Пельке [35], скорость растворения при 1873 K для расплава нелегированного железа постоянна примерно до 30 мин, а после этого становится умеренной.Эта продолжительность соответствует времени, когда движение капли стало умеренным (время, необходимое для повышения температуры от точки плавления железа (1811 K) до экспериментальной температуры (приблизительно 6 мин), не учитывается). Исходя из этого факта, на движение лежащей капли влияет поведение азота как поверхностно-активного элемента; другими словами, изменение межфазного натяжения. Точнее, движущими силами движения сидячей капли являются:

1. (1)

   Разница силы (межфазного натяжения) между одной стороной и другой стороной (напр.грамм. слева и справа) капли из-за разницы в распределении азота и краевом угле смачивания.

2. (2)

   Конвекция Марангони в капле, которая вызвана градиентом концентрации азота (градиент межфазного натяжения) между нижней и верхней частью капли.

В данном исследовании азот подается из нижней части капли.Однако на практике распределение азота не является симметричным, и существует разница в распределении азота (здесь и далее для простоты обсуждается количество азота на левой и правой сторонах капли). Например, известно, что межфазное натяжение между расплавленным чугуном и расплавленным шлаком уменьшается с увеличением содержания поверхностно-активных элементов [36]. Следовательно, как показано на рис. 3, если концентрация азота на левой стороне выше, чем на правой стороне, межфазное натяжение на левой стороне (\ ({\ upsigma} _ {{\ text {L}}} \)) становится ниже, чем у правой стороны \ ({\ upsigma} _ {{\ text {R}}} \), и итоговая горизонтальная сила будет определяться этими межфазными натяжениями и углом контакта каждой стороны ( \ ({\ uptheta} _ {{\ text {L}}} \) и \ ({\ uptheta} _ {{\ text {R}}} \)), как описано в уравнении Юнга.{- 2} \) что относительно мало.

Движение капли также может быть вызвано конвекцией Марангони в капле расплавленного металла из-за градиента межфазного натяжения, вызванного градиентом концентрации азота вместе с контуром капли. Во время эксперимента азот растворяется со дна тигля с BN, т.е. концентрация азота на дне капли относительно выше, чем в верхней части капли. Следовательно, конвекция Марангони будет генерироваться из нижней части, где межфазное натяжение низкое (\ ({\ upsigma} _ {{\ text {L}}} \), \ ({\ upsigma} _ {{\ text {R}}} \)) в верхнюю часть капли, где межфазное натяжение (\ ({\ upsigma} _ {{\ text {T}}} \)) выше, чем \ ({\ upsigma} _ {{\ text {L}}} \) и \ ({\ upsigma} _ {{\ text {R}}}} \) вместе с поверхностью раздела шлак-металл капли (см. рис.3). Как следствие генерации конвекции Марангони, нисходящая конвекция будет формироваться в центральной части капли, и циркуляция будет иметь место до тех пор, пока градиент межфазного натяжения не исчезнет. На практике асимметричные конвекции потока Марангони будут формироваться в капле из-за асимметричного распределения азота, и капля будет перемещаться за счет асимметричных конвекций.

Трудно оценить вклад каждой упомянутой выше движущей силы из эксперимента, но движение капли будет определяться этими двумя факторами.В следующих разделах были выполнены некоторые расчеты для оценки скорости конвекции Марангони.

Скорость конвекции Марангони

В системе, где существует градиент температуры, градиент концентрации и / или электрическая капиллярность (градиент электрического потенциала \ (\ psi \)) вдоль x-направления границы раздела, поверхностный / межфазный сдвиг напряжение \ (\ tau _ {{\ text {s}}} \), вызванное градиентом поверхностного / межфазного натяжения, выражается как

$$ \ tau _ {{\ text {s}}} = \ frac {d \ sigma} {{dx}} = \ frac {\ partial \ sigma} {{\ partial T}} \ cdot \ frac {dT} {{dx}} + \ frac {\ partial \ sigma} {{\ partial c}} \ cdot \ frac {dc} {{dx}} + \ frac {\ partial \ sigma} {{\ partial \ psi}} \ cdot \ frac {d \ psi} {{dx}} $$

(4)

где \ (\ sigma \) — поверхностное / межфазное натяжение, T — температура, \ (c \) — концентрация, а ψ — электрический потенциал [1].

Поток жидкости, создаваемый этим касательным напряжением, получается путем решения уравнений движения (уравнений Навье – Стокса) и уравнения теплопроводности или уравнения диффузии при граничном условии, которое дает поверхностную / межфазную касательную силу [1].

Конвекция Марангони, вызванная градиентами концентрации азота вместе с контуром металлической капли, была изучена с помощью совместного моделирования переходных процессов, включая двухфазный ламинарный поток и движущуюся границу раздела.Полусимметричная FE-модель металлической капли была создана в коммерчески доступной версии COMSOL Multiphysics 5.4. Исходная форма и размеры капель взяты из экспериментальных наблюдений. Радиус капли был установлен равным 2 мм, а угол контакта с горизонтальной смачиваемой поверхностью составлял 100 °. Начальная температура шлака / газа была установлена ​​на 1873 К.

В настоящих экспериментах азот подавался с нижней стороны капли расплавленного железа, и, таким образом, в расчетах нижние значения поверхностного натяжения были даны для нижней части. капли и более высокие значения поверхностного натяжения для верхней части капли.Предполагается, что распределение азота и форма капли симметричны, а при расчете учитывалась половина капли. Пример формы капли показан на рис. 4. Синяя область — это расплавленный чугун, а красная область — расплавленный шлак. Чистая белая кривизна — это контур капли, который соответствует разделяющей поверхности Гиббса. Форма капли была выбрана так, чтобы она удовлетворяла уравнению Лапласа, в котором учитывается баланс между гравитацией и перепадом давления (уравнение.{\ beta} \) — внешнее давление, \ (\ sigma \) — поверхностное / межфазное натяжение, а \ ({r} _ {1} \) и \ ({r} _ {2} \) — два главных радиуса кривизны поверхности / интерфейса.

Рис. 4

Пример формы капли в расчетах

Обратите внимание, что контур черного цвета на рис. 3 — это всего лишь начальный контур для расчета, который не удовлетворяет уравнению. 5.

Скорость конвекции Марангони (система Газ-Металл)

Для расчета скорости конвекции Марангони градиент поверхностного натяжения, т.е.е. должен быть известен градиент концентрации азота. Однако узнать градиент концентрации азота вместе с контуром капли во время эксперимента практически невозможно. Поэтому, прежде всего, была предпринята попытка рассчитать скорость конвекции Марангони для случая системы газ-металл капля, чтобы оценить градиент поверхностного натяжения путем сравнения расчетной скорости с литературными значениями.

В расчетах давления жидкого чугуна и газовой фазы устанавливаются таким образом, чтобы выполнялось уравнение.{- 1} \) [41].

Теоретическая обработка поверхностного / межфазного натяжения в неравновесном состоянии, обнаруженная в настоящем эксперименте, не была установлена, и даже смысл поверхностного / межфазного натяжения в неравновесном состоянии четко не определен. Поэтому в настоящем обсуждении предполагается, что значения поверхностного / межфазного натяжения такие же, как и в состоянии равновесия для простоты.

Согласно термодинамическим данным [42], растворимость азота в расплавленном железе при 1873 К равна 0.{- 1} \). Это максимальная разница поверхностного натяжения, но даже если бы это произошло, этого можно было бы достичь только на очень ранней стадии процесса. После диффузии азота и массопереноса за счет конвекции Марангони градиент поверхностного натяжения станет меньше.

Расчеты скорости были выполнены с учетом разницы поверхностного натяжения \ ({\ Delta} \ sigma \) между верхом капли и нижней частью капли. Hirashima et al. [43] измерили поверхностную скорость конвекции Марангони, вызванной градиентом концентрации азота на поверхности расплавленного железа.{- 1} \), показан на рис. 5. Как и ожидалось, конвекция от области с более низким поверхностным натяжением (нижняя часть капли) к области с более высоким поверхностным натяжением (верхняя часть капли) вместе с поверхностью была обнаружена капля, т. {- 1} \), и это значение соответствует с литературными значениями (экспериментальными значениями), т.е.{- 1} \). Кроме того, конвекция в газовой фазе также была обнаружена вместе с поверхностью капли, хотя и в микромасштабе. Такая конвекция может влиять на массоперенос в газовой фазе и, следовательно, на скорость удаления азота (и других компонентов) из расплавленного железа.

Скорость конвекции Марангони (система шлак-металл)

Поскольку метод расчета поверхностной скорости верифицирован с системой газ-металл, была предпринята попытка применить этот метод для системы шлак-металл.{- 1} \)

В случае системы шлак-металл необходимо учитывать денитрификацию шлаком [45]. Однако в данном случае, даже если происходит определенный уровень денитрификации, она будет происходить равномерно на границе раздела шлак-металл. Следовательно, градиент концентрации азота вместе с контуром капли будет поддерживаться постоянным. Как видно из уравнения. 6, поверхностное натяжение линейно уменьшается с увеличением содержания азота, т.е. градиент постоянен во всем диапазоне концентраций.Отсюда можно сделать вывод об отсутствии значительного влияния денитрификации на градиент поверхностного натяжения.

Кажущийся коэффициент массопереноса

В случае настоящей системы поглощение азота каплей расплавленного железа можно описать следующим образом:

1) Химическая реакция на границе твердого BN и расплавленного железа

$$ {\ text {BN}} = \ underline {\ text {B}} + \ underline {\ text {N}} \ left ({{\ text {Interface}}} \ right) $$

2) Перенос атомов азота из интерфейса в массив

$$ \ underline {\ text {N}} \ left ({{\ text {Interface}}} \ right) = \ underline {\ text {N}} \ left ({{\ text {Bulk}}} \ right) $$

Айенгар и Пельке [35] предположили, что реакция 1 является достаточно быстрой по сравнению с процессом диффузии, и создали кинетическую модель, и экспериментальные результаты были разумно объяснены.{\ prime}} \), т. е. более слабая конвекция Марангони означает, что реакция 2 является этапом, определяющим скорость (она становится более доминирующей), другими словами, скорость поглощения азота расплавленным железом из твердого BN под влиянием массы перевод в металле.

Межфазное натяжение между расплавленным металлом и расплавленным шлаком

Метод лежащей капли для измерения поверхностного или межфазного натяжения хорошо известен, но для измерений требуется механически и термодинамически равновесное состояние капли.В настоящем эксперименте азот всегда подается к расплавленному металлу, вызывается конвекция Марангони, а количество азота и его распределение меняются со временем. Следовательно, легко представить, что капля не достигается в механически и термодинамически равновесном состоянии. Тем не менее, межфазное натяжение было измерено с использованием рентгеновской фотографии, которая была сделана на более поздней стадии наблюдения (после 30 минут наблюдения), предполагая, что капля достигла состояния равновесия.{0,5} $$

(9)

где \ (\ sigma _ {{{\ text {Metal}}}} \) — поверхностное натяжение металла, \ (\ sigma _ {{{{\ text {Slag}}}} \) — поверхностное натяжение шлака. , а \ (\ phi \) — характеристика системы.

\ (\ phi \) для Al ₂ O ₃ -CaO-SiO ₂ система определяется следующим уравнением [48, 49].

$$ \ phi = 0.00 {46} \ left ({\% {\ text {Al}} _ {{2}} {\ text {O}} _ {{3}}} \ right) + 0.00 { 5973} \ left ({\% {\ text {SiO}} _ {{2}}} \ right) + 0.00 {58} 0 {6} \ left ({\% {\ text {CaO}}} \ right) $$

(10)

где (% Al ₂ O ₃ ) — массовый% Al ₂ O ₃ , (% SiO ₂ ) — массовый% SiO ₂ , (% CaO) — масса % CaO.

В случае шлака в данной системе \ (\ phi = 0,5395 \)

Поверхностное натяжение шлака, которое требуется для расчета по соотношению Гирифалько-Гуда, было получено из литературы как 0.