Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, г. Днепр, Украина:

С. В. Ващенко, старший научный сотрудник ИЧМ, канд. техн. наук, эл. почта: sergeyvaschenko.sv@gmail.com
А. Ю. Худяков, старший научный сотрудник ИЧМ, канд. техн. наук, эл. почта: khudyakovsashko@gmail.com
К. В. Баюл, старший научный сотрудник ИЧМ, канд. техн. наук, эл. почта: baiulkonstantin@gmail.com

Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины, г. Днепр, Украина¹ ; ООО «Научно-техническое предприятие ДЧМ», г. Днепр, Украина²:
Ю. С. Семенов, старший научный сотрудник ИЧМ¹; директор ДЧМ², канд. техн. наук, эл. почта: yuriy.semenov.isi@gmail.com

В рамках развития направления разработки аналитических методов прогнозирования прочностных характеристик брикетов, полученных в процессе прессования мелкофракционных материалов, проанализированы механизмы межфазных взаимодействий в сыпучих средах, что явилось основой к формированию теоретических представлений об образовании прочностных связей в брикетах за счет адгезионного сцепления и созданию локальной модели адгезионных процессов для одной из базовых схем межчастичного взаимодействия — «частица + частица». Для данной модели установлены разновидности протекающих адгезионных процессов, а также обоснованы факторы, которые определяют возникновение и интенсивность протекания адгезионного сцепления. В лабораторных условиях проведены экспериментальные исследования, позволившие оценить характер и степень влияния выбранных факторов на изменение прочностных характеристик прессовок. На основании анализа результатов экспериментальных исследований для схемы межчастичного взаимодействия «частица + частица» установлены и описаны аналитическими выражениями зависимости прочностных характеристик прессовок от интегральных показателей формирования адгезионных связей с учетом приложенных давлений прессования. Полученные зависимости легли в основу предложенного метода прогнозирования прочностных характеристик брикетов, полученных из мелкофракционных материалов с нулевой влажностью в технологическом диапазоне давлений брикетирования от 50 до 220 МПа. Предложенный метод был использован в процессе разработки технологии производства брикетов из железосодержащих отходов при выполнении работы для металлургического предприятия Украины, посвященной переработке сухих пылей газоочистных установок в смеси с другими железосодержащими отходами. В частности, метод прогнозирования прочности прессовок был использован при аналитическом определении рациональных силовых режимов прессования, обеспечивающих получение брикетов с требуемыми прочностными характеристиками.

1. Bizhanov A., Chizhikova V. Agglomeration in metallurgy. — Switzerland : Springer International Publishing, 2020. — 454 p.
2. Semenov Y. S., Gorupakha V. V., Kuznetsov A. M. et al. Experience of using manganese-containing materials in blast-furnace charge // Metallurgist. 2020. Vol. 63, Iss. 9-10. P. 1013–1023.
3. Котенев В. И. Брикеты из мелкодисперсных отходов металлургического и коксохимического производств — экономически выгодная замена традиционной шихты металлургических переделов // Металлург. 2002. № 10. С. 19–22.
4. Gonik I. L., Lemyakin V. P., Novitskii N. A. Features of the use of briquetted iron-bearing wastes // Metallurgist. 2011. Vol. 55. — 397 p.
5. Носков В. А. Подготовка и переработка железосодержащих отходов в металлургическом производстве Украины // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. № 2. С. 109–113.
6. Курунов И. Ф., Малышева Т. Я., Большакова О. Г. Исследование фазового состава железорудных брикетов с целью оценки их поведения в доменной печи // Металлург. 2007. № 10. С. 41–46.
7. Sommer K., Hauser G. Flow and compression properties of feed solids for roll-type presses and extrusion presses // Powder Technology. 2003. Vol. 130, Iss. 1-3. P. 272–276.
8. Бабайлов Н. А., Логинов Ю. Н., Полянский Л. И. Определение приведенного угла захвата при валковом брикетировании мелкодисперсных материалов // Черные металлы. 2020. № 2. С. 52–56.
9. Muliadi A. R., Litster J. D., Wassgren C. R. Modeling the powder roll compaction process: comparison of 2-D finite element method and the rolling theory for granular solids (Johanson’s model) // Powder Technology. 2012. Vol. 221. P. 90–100.
10. Bembenek M., Krawczyk J., Frocisz Ł., Śleboda T. The analysis of the morphology of the saddle_shaped bronze chips briquettes produced in the roller press // Materials. 2021. Vol. 14, Iss. 6. Р. 1455.
11. Loginov Y. N., Babailov N. A., Polyanskii L. I. Effect of the precompaction pressure on the density distribution in a metallurgical briquette during roller pressing // Metallurgist. 2018. Vol. 61, Iss. 9-10. P. 849–852.
12. Ожогин В. В. Основы теории и технологии брикетирования измельченного металлургического сырья — Мариуполь : ПГТУ, 2010. — 442 с.
13. Ковалев Д. А., Ванюкова Н. Д., Иващенко В. П. и др. Теоретические основы производства окускованного сырья. — Днепропетровск : ИМА-пресс. 2011. — 476 с.
14. Korchevskii A. N., Zviagintseva N. A. Experimental study of briquetting technology for iron-bearing metallurgical waste treatment // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 9. С. 122–130.
15. Diez M. A., Alvarez R., Cimadevilla J. L. G. Briquetting of carbon-containing wastes from steelmaking for metallurgical coke production // Fuel. 2013. Vol. 114. P. 216–223.
16. Бабайлов Н. А. Логинов Ю. Н., Полянский Л. И. Изучение механических свойств брикетов из хромовых концентратов // Обогащение руд. 2019. Т. 384. № 6. С. 31–35.
17. Lohmeier L., Thaler C., Harris C. et al. Briquetting of fine-grained residues from iron and steel production using organic and inorganic binders // Steel Research International. 2020. № 12, Iss. 91. P. 202–238.
18. Polyansky L. I., Babailov N. A., Loginov Y. N. The optimal content of liquid glass in the raw material mixtures in the briquettes production // Material Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 678–683.
19. Vashchenko S. V., Khudyakov A. Yu., Baiul K. V., Semenov Yu. S. Selecting the batch composition in briquetting // Steel in Translation. 2018. Vol. 48, Iss. 8. P. 509–512.
20. Дебройн Н., Гувинка Р. Адгезия, клеи, цементы, припои : пер. с англ. — М. : Издательство иностранной литературы, 1954. — 582 с.
21. Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П. Адгезия твердых тел. — М. : Наука, 1973. — 280 с.
22. Зимон А. Д. Адгезия пыли и порошков. — М. : Химия, 1976. — 432 с.
23. Кокорин В. Н., Булыжев Е. М., Терешенок Е. П. Процессы переработки металлосодержащих отходов производств черной металлургии и прокатки стального листа с использованием процессов ОМД : учеб. пособие. — Ульяновск : УлГТУ, 2011. — 64 с.
24. Ожогин В. В. Взаимосвязь показателей механической прочности брикетированных материалов // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2006. Вып. 16. С. 17–21.
25. Ващенко С. В. Худяков А. Ю., Баюл К. В., Семенов Ю. С. Создание локальных моделей адгезионного сцепления частиц при брикетировании // Сталь. 2019. № 5. С. 4–8.
26. Маймур Б. Н., Муравьева И. Г., Петренко В. И., Ващенко С. В. Исследование влияния свойств мелкофракционных шихтовых материалов на их уплотнение в валковых брикетных прессах // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2014. Вып. 28. С. 310–325.
27. Ващенко С. В. Худяков А. Ю., Баюл К. В. Разработка метода прогнозирования прочностных характеристик брикетов, полученных из сухих мелкофракционных материалов // Компьютерное моделирование: анализ, управление, оптимизация. — Днепр. С. 184–185.
28. ГОСТ 19440–94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. — Введ. 01.01.1997. — М. : Издательство стандартов, 1994.