Brief information on the development and scope of its application

The development is based on the development of scientific ideas about the mechanisms of conduction electrocurrent processing of silumin melts in casting technologies.

As numerous experimental studies have shown, conduction electrocution (KETO) of molten metal in the liquid state and during crystallization in foundry production can be used as an effective tool for improving the operational properties of cast metal. 

The KETO method under certain conditions can successfully compete with ultrasonic treatment, heat treatment, magnetodynamic processing, etc., at the optimal "price-quality" ratio.  Although, as you know, there are no universal methods for treating molten metal.

 When electric current passes through the melt, complex processes arise (electrodynamic, thermal, acoustic, hydrodynamic and electric), which actively affect directly the atomic and electronic structure of the melt.  This can, first of all, ensure a positive change in the crystal structure of the metal.  As a result, the number of nucleation centers increases, the phase morphology improves, homogenization of the melt, degassing, etc.

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Значительные запасы различных месторождений каменного и бурого угля обосновывают возможность эффективной замены водно-угольным топливом местами дорогостоящих либо недоступных традиционных энергоносителей (природный газ и мазут).

Водно-угольная суспензия с необходимыми реологическими характеристиками, достаточными для ее сжигания в жидкотопливных и газовых водонагревательных котлах теплоэлектроцентралей или районных электростанций может быть приготовлена на основе тонко измельченного каменного и бурого угля.

По технико-экономическим показателям электроразрядный способ производства водно-угольного топлива имеет преимущества перед традиционными энергоемкими способами и может быть включен в состав крупных научно-технических инновационных проектов по переоснащению энергогенерирующих предприятий и предприятий жилищно-коммунального комплекса с целью перевода их на местные энергоносители вместо импортируемых мазута и газа.

Традиционно применяют следующую технологическую последовательностьх измельчения:

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Переход на эффективные уровни развития производств влечет за собой увеличение потребления энергии, а значит и истощение ее традиционных источников (угля, нефти, газа). В качестве их альтернативы значительное место отводится солнечной энергии.

Для эффективного ее использования требуются специальные преобразователи – солнечные батареи, основным элементом которых является чистый кремний. Его получение сопряжено с высокими требованиями по чистоте производства.

Выделяют три основных этапа производства чистого кремния:

• получение металлургического кремния путем переплава кварцита или песка, кокса и древесного угля с последующим преобразованием его как исходного материала в поликристаллический кремний;
• выращивание из поликристаллического кремния монокристаллических слитков методом Чохральского или зонной плавки;
• изготовление кремниевых пластин из слитков.

Все три этапа сопряжены с операциями измельчения или дробления, при этом:

• требуется минимизация переизмельчения;
• требуется минимизация загрязнения кремния.

В рамках инновационного проекта информация о проекте на сайте НАН Украины

в Институте был разработан электроразрядный способ дезинтеграции металлургического кремния, изготовлено и поставлено партнеру пилотное оборудование

Электрогидравлический пресс Т1226А – 40 кДж/импульс, вес 9000 кг.
Участие в выставках:

1988-1989 гг. ВДНХ, "Низкотемпературная плазма – основа новых технологий";
1989-1990 гг. Берлин, Выставочный стенд Торгово-промышленной палаты СССР;
1989 г. Выставка к 200-летию г. Николаева...

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Электроразрядное воздействие на призабойную зону скважин предназначено для интенсификации добычи углеводородных полезных ископаемых за счет увеличения системы трещин или каналов, очистки перфорационных отверстий и фильтров от кольматирующих осадков.

Элементы устройства "Скиф-100М" и работа с устройством на скважине

Электроразрядный способ реализуется в скважине, заполненной жидкостью, путем интенсивного импульсного воздействия на зону раскрытия продуктивного пласта циклических волн сжатия, генерируемых высоковольтным электрическим разрядом.

Способ реализуется электроразрядным погружным устройством  "Скиф-100 М" в скважинах, остановленных для подземного или капитального ремонта в породах любого типа с начальной проницаемостью более 0,1·10^-15 м².

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Углеродные наноматериалы полученные из газообразных углеводородов имеют в своём составе как наноуглерод луковичной структуры, так и графеновые структуры. 

Возможное применение – присадки к топливу, к смазочным материалам, покрытия для поглощения электромагнитного излучения.
Инновационной составляющая образца – возможность регулировать фазовый состав продукта в условиях высокой производительности и низких удельных энергозатрат

1 - силовой преобразователь; 2 - высоковольтный трансформатор; 3 - реактор; 4 - пылевой фильтр;
5 - устройство утилизации; 6 - баллон с исходным сырьём

Прогрессивность разработки в Мире

Результаты опытных обработок газовой смеси с применением электроразрядного воздействия показали возможность обеспечить производство 1 кг углеродного нанопорошка с энергозатратами до 85 кВт·ч с расходом сырья не более 500 дм3.

Ожидаемые характеристики пилотного образца:

• производительность синтеза углеродного порошка – 100 г/час;
• установленная мощность – 5 кВт;
• содержание Onion-Like в продукте – не менее 10 %.

По доступным литературным источникам аналоги с указанными характеристиками не обнаружены.

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Искро-плазменное спекание (ИПС) – это перспективный метод консолидации порошковых материалов, который обеспечивает сохранение ультрадисперсной структуры зерна и позволяет добиться высокого качества соединения зерен по границам, приводит к возможности получения высокоплотных порошковых композиций с повышенными физико-механическими свойствами. ИПС делает возможным целенаправленный контроль скорости роста зерен и таким образом – образует наноструктурные, микрогетерогенные, многофункциональные композиции материалов с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами

Комплекс ИПС "Гефест"

  

Микроструктура спеченных образцов (исходные компоненты Fe-Ti-C-(B))

Прогрессивность разработки в Мире

Использование метода консолидации ИПС обеспечивает скорость нагревания в пределах от 10 ºС/c до 30 ºС/c и позволяет получить композитные материалы высокой плотности (почти до 100 %) при высокой равномерности с крепкими связями между частицами.

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Разработка основана на развитии научных представлений о механизмах кондукционной электротоковой обработки расплавов силуминов в литейных технологиях

Как показывают многочисленные экспериментальные исследования, кондукционная электротоковая обработка (КЭТО) расплавленного металла в жидком состоянии и при кристаллизации в литейном производстве, может использоваться в качестве эффективного инструмента для улучшения эксплуатационных свойств литого металла.
Метод КЭТО при определенных условиях может успешно конкурировать с ультразвуковой обработкой, термообработкой, магнитнодинамической обработкой и т. при оптимальном соотношении «цена-качество».
Хотя, как известно, универсальных методов обработки расплавленного металла не существует.

При прохождении электрического тока через расплав возникают сложные процессы (электродинамические, тепловые, акустические, гидродинамические и электрические), которые активно влияют непосредственно на атомную и электронную структуру расплава. Это может, в первую очередь, обеспечить положительное изменение кристаллической структуры металла.
В результате чего увеличивается число центров зародышеобразования, улучшается фазовая морфология, достигается гомогенизация расплава, дегазация и т. д.

Основная идея проекта: обобщить и систематизировать известные результаты по КЭТО расплавов силуминов, которые демонстрируют широкие функциональные возможности КЭТО. Определить условия для получения отливок с высокими служебными свойствами из сплавов на основе Al в фасонных отливках с использованием КЭТО, включая использование таких модификаторов как , например Al + Ti + B и соли на основе Na.

Основной мотив для достижения такой цели – пути и способы оптимизации электротехнологических параметров КЭТО для создания экономичных, эффективных и экологичных технологий электротоковой обработки расплавов силуминов для условий современного литейного производства.

Основная информация о приложении

Пилотный образец оборудования для производства заготовок с подготовленной недендритной структурой из сплавов А356,357 для технологий тиксолитья.

Краткая информация о приложении и сфере его применения 

Пилотный образец оборудования будет адаптирован для промышленного использования в литейном производстве. При изготовлении методами тиксолитья деталей с недендритной структурой используют два этапа. На первом этапе получают заготовки с уже подготовленной недендритной структурой. Традиционные способы, используемые для этого в Мировой практике, предусматривают расплавление сплава, активное длительное электромагнитное перемешивание и быструю закалку.

В пилотном образце оборудования будет реализовано воздействие на цилиндрические заготовки с неподготовленной структурой суперпозицией постоянного и импульсного тока с заданными параметрами, что позволит нагревать заготовку до температуры плавления эвтектики и осуществить изотермическую выдержку с последующей закалкой в воде.

Основная информация о приложении

Развитие научных основ и расширение технологической применимости электрогидроимпульсной обработки расплавов в литейных технологиях.

Краткая информация о приложении и сфере его применения 

Как показывают многочисленные экспериментальные исследования и опыт использования электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО) в технологиях литейного производства, такая обработка, применяемая для обработки расплавов металлов в жидком состоянии как в печи, так и вне печи в предразливочной стадии активно влияет на формирование благоприятной структуры и свойств получаемых отливок. Метод ЭГИО может не только успешно конкурировать с ультразвуковой обработкой, термообработкой и магнитогидродинамической обработкой, но и находить решения для ряда специфических задач, в которых не удается достигнуть положительного результата с помощью других методов при приемлемом соотношении «цена-качество». При электрогидроимпульсном воздействии на расплав в нем возникает ряд сложных гидродинамических процессов (воздействие волны давления разрежения, перемешивание расплава, кавитация) которые обуславливают достигаемые положительные эффекты в литом состоянии. В частности, увеличивается число центров зародышеобразования, улучшается фазовая морфология, достигается гомогенизация расплава, дегазация и т. д.Основная идея проекта: Расширить технологическое применение метода ЭГИО и продвигать на рынок данную технологию как для обработки традиционных так и при создании специальных (новых) на основе Al, а также создание новых экономичных, эффективных и экологичных электротехнических комплексов для ЭГИО.

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

Электроразрядные технологии, формирующие интенсивное кратковременное (импульсное) воздействие на объект обработки, широко применяются в современной промышленности. Среди них магнитно-импульсная сварка, импульсная обработка металлов давлением, электроимпульсные технологии в точном литье, технология спекания абразивных металлосодержащих порошков, электроимпульсная технология обеззараживания природной и сточной воды, и многие другие.

Особое место среди них занимают технологии, основанные на использовании электрических разрядов в жидкостях и газах. Основным узлом установок, формирующих воспроизводство электрических разрядов, являются генераторы импульсных токов (ГИТ), обеспечивающие необходимые энергетические и эксплуатационные параметры электроразрядных технологий

Традиционный комплект генератора импуьльсных токов

                                               

Краткая информация о разработке и сфере ее применения

ВИК предназначены для работы в качестве накопителя электрической энергии в генераторах импульсного напряжения (ГИН) и генераторах импульсного тока (ГИТ) электрофизических установок различного технологического назначения

             

        ИКЭ-100-0,17                                ИКЭ-100-0,17                        ИКП-30-3,3/1,2                       ИМП-50-1