Визначення механізму термопластичної деформації реакторів відновлення титану і рекомендації щодо збільшення їхнього ресурсу використання

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265577

Ключові слова:

титанова губка, реактор відновлення тетрахлориду титану, моделювання процесу термопластичного деформування реактору, метод скінченних елементів

Анотація

Об’єктом дослідження в даній роботі був напружено-деформований стан реакторів при отриманні титанової губки магнієтермічним методом з урахуванням умов їхньої експлуатації та фізико-механічних властивостей матеріалів.

Розглядається проблема пластичного деформування реактору в процесі відновлення тетрахлориду титану. Для вирішення цієї проблеми була створена вісесиметрична геометрична модель реактору за допомогою CAD модуля програмного пакета Comsol Multiphysics. Для розрахунку використовували модуль Nonlinear Structural Materials. Завдяки методу скінченних елементів було визначено критичні параметри формування смуги пластичного деформування реактору.

Моделювання процесу термопластичного деформування реактора в умовах отримання титанової губки дозволило визначити градієнт температури у верхній частині стінки реактору, що призводить до локальної пластичної деформації стінки. Вирішенням проблеми продовження служби реактору було б недопущення перегріву (переохолодження) стінки реактора в межах отриманої температури. Також визначено фізико-механічні параметри матеріалу стінки реактора, необхідні для запобігання виникнення кільцевої смуги пластичного деформування. Показано, що при ∆T˃∆Tcrit=60 °C стінки 10-ти тонного реактора в процесі відновлення тетрахлориду титану магнієм сприймають пластичну деформацію, максимальна величина якої може досягати 

Визначено механізми деформації, що призводять до зміни форми бічної стінки реакторів магнієтермічного виробництва губчастого титану під дією неоднорідного температурного поля. Запропоновані технологічні рішення усунення локальних змін діаметру у верхній частині стінки реактору. Це надасть можливість не тільки збільшити термін використання реакторів, але зменшить натікання компонентів сплаву в титанову губку нікелю, хрому та заліза.

Біографії авторів

Валерій Григорович Міщенко, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра нарисної геометрії, інженерної та комп’ютерної графіки

Степан Васильович Лоскутов, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра фізики

Альона Олександрівна Кріпак, Запорiзький нацiональний унiверситет

Кафедра загальної та прикладної фiзики

Посилання

  1. Mishchenko, V. H., Yevsieieva, N. O. (2012). Vplyv povzuchosti metalu na termin ekspluatatsii reaktoriv mahniietermichnoho vyrobnytstva tytanu. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, 2, 119–122.
  2. Tytan hubchastyi. Available at: https://ztmc.zp.ua/uk/титан-губчастий/ Last accessed: 11.04.2022
  3. Tekhnolohiia vyrobnytstva tytanovoi hubky. Available at: https://ztmc.zp.ua Last accessed:16.05.2022
  4. Mamutova, A. T., Ultarakova, A. A., Kuldeev, E. I., Esengaziev, A. M. (2018). Modern condition and proposed solutions for processing chloride waste of titanium-magnesium production. Complex Use of Mineral Resources/Mineraldik Shikisattardy Keshendi Paidalanu, 307 (4), 173–180. doi: https://doi.org/10.31643/2018/6445.44
  5. Tankeev, V. P., Riaposov, Iu. A., Rymkevich, D. A. (2009). Stanovlenie i razvitie proizvodstva gubchatogo titana v gorode Berezniki. Titan, 2 (24), 4–7.
  6. Myshchenko, V. H., Tverdokhleb, S. V., Omelchenko, O. S. (2004). Razvytye razrushenyia apparatov vosstanovlenyia y prymesy v hubchatom tytane. Visnyk dvyhunobuduvannia, 3, 135–137.
  7. Putina, A. O., Kochergin, V. P., Nechaev, N. P. (1984). Izmenenie svoistv stali 12Kh18N10T v protcesse ekspluatatcii v magnietermicheskom proizvodstve i ee zashchita. Zashchita metallov, 20 (5), 772–775.
  8. Fuwa, A., Takaya, S. (2005). Producing titanium by reducing TiCl2-MgCl2 mixed salt with magnesium in the molten state. JOM, 57 (10), 56–60. doi: https://doi.org/10.1007/s11837-005-0153-7
  9. Mishchenko, V. G., Evseeva, N. A. (2012). Polzuchest kak opredeliaiushchii faktor uvelicheniia sroka ekspluatatcii reaktorov magnietermicheskogo proizvodstva titana. Fіziko-khіmіchna mekhanіka materіalіv, 48 (2), 119–122.
  10. Shejko, S., Sukhomlin, G., Mishchenko, V., Shalomeev, V., Tretiak, V. (2018). Formation of the Grain Boundary Structure of Low-Alloyed Steels in the Process of Plastic Deformatio. Materials Science and Technology Conference and Exhibition 2018, MS and T 2018, 1, 746–753. doi: https://doi.org/10.7449/2018/mst_2018_746_753
  11. Sposoby proizvodstva iz poroshkovogo titana. Available at: https://extxe.com/5918/sposoby-proizvodstva-iz-poroshkovogo-titana/ Last accessed: 08.05.2022
  12. Sidorenko, S. A. (2017). Аbout the complex processing of chloride waste from the titanium tetrachloride production. Іntellectual potential of the xxi century. Intellectual potential of the XXI century ‘2017. Available at: https://www.sworld.education/konferu7-317/74.pdf
  13. Comsol Multiphysics-programnaia sreda. Available at: https://www.comsol.com/products Last accessed: 29.05.2022
  14. Lunov, V. V., Bielikov, S. B., Ulitenko, O. M., Yevsieieva, N. O. (2011). Fizyko-matematychna model ta alhorytm rozrakhunku teplofizychnykh protsesiv tverdinnia zlyvka u vylyvnytsi. Teoryia y praktyka metallurhyy, 1-2, 26–32.
  15. Kobayashi, S., Oh, S., Altan, T. (1989). Metalforming and the Finite-Element Method. Oxford University Press, 377. doi: http://doi.org/10.1093/oso/9780195044027.001.0001
  16. Jiang, Z., Xie, H. (2018). Application of Finite Element Analysis in Multiscale Metal Forming Process. Finite Element Method – Simulation, Numerical Analysis and Solution Techniques. doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.71880
  17. Golovanov, A. P., Tiuleneva, O. N., Shigabutdinov, A. F. (2006). Metod konechnykh elementov v statike i dinamike tonkostennykh konstruktcii. Moscow: Mir, 392.
  18. Rumiantcev, A. V. (1995). Metod konechnykh elementov v zadachakh teploprovodnosti. Kaliningradskii Gosudarstvennyi Universitet, 170.
  19. Hot and corrosion-resistant steel (2010). Pat. Application Publication Pub.: No. US 2010/0008813 A1 Pub. Date: 14.01.2010.
Determining the thermoplastic deformation mechanism of titanium reduction reactors and recommendations to increase the reactor service life

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-31

Як цитувати

Міщенко, В. Г., Лоскутов, С. В., & Кріпак, А. О. . (2022). Визначення механізму термопластичної деформації реакторів відновлення титану і рекомендації щодо збільшення їхнього ресурсу використання . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (119), 14–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265577

Номер

Том 5 № 7 (119) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Valeriy Mishchenko, Stephan Loskutov, Alona Kripak

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.