Теорія і практика металургії (ДМетІ)

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/14518

ENG: Theory and practice of metallurgy, Institute of Industrial and Business Technologies (DMetI)

Browse

Now showing 1 - 40 of 161

Adjusting Properties of Electrode Pitch with Fractions of Coal Tar
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Starovoyt, Anatoly; Malyi, E.; Sorokin, E.; Starovoyt, Maria; Popova, O.
ENG: The paper presents the investigation results of the organic mass modification of the impregnating pitch of coal tar with low pyrolysis degree. The processes that form the pitch operational properties in the impregnation technology of graphitized electrodes were studied. Specific features of the modifying additive effect on the quality characteristics of the pitch and its group composition were established. Such technological approach makes it possible to intensify the impregnation process of blanks for graphitized electrodes.
Analysis of the Mechanism for the Occurrence of a Functional Response during Plastic Deformation of Metals and Their Alloys
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, 2023) Kuznetsow, E. V.
ENG: Purpose. Perfection the method for designing technological operations of metal pressure processing by establishing a functional connection between the parameters of force action and the characteristics of the natural deformation behavior of workpieces during their shape forming process. Methodology. A combined analytical approach, which is based on a synthesis of the results of fundamental and applied research in the field of physics of deformable solids, metal forming technology, as well as in related fields of natural science, is used. Findings. It is shown that the nature of the adaptive functional response of metals and their alloys to deforming influence is determined by the magnitude of possible changes in the thermodynamic potentials of the disturbed volume of the substance. From a technological point of view the most favorable response occurs when the deforming influence on the workpiece is carried out taking into account the natural ability of its substance to relaxation. Originality. The functional relationship between changes in the thermodynamic potentials of the volume of a metal or alloy and its adaptive behavior during the deformation process, as well as in the postoperative period, is described. Practical value. The findings make it possible to optimize the technological processes of machining of metals and their alloys by pressure, taking into account the natural properties and behavioral characteristics of each concrete material under concrete production conditions.
Calculation and Analytical Method for Determining the Force Parameters of a Crank-Slider Mechanism (Message 2. Kinetostatics)
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, 2023) Dobrov, Ihor V.; Semichev, Andrii V.; Pavlenko, O. M.
ENG: The purpose of the work is to develop an algorithm and a program for calculating the power parameters of the crank-slider mechanism, taking into account the proven in practice and well -recommended: analytical method of calculating the kinematics of the slider and the graph-analytical method of calculating the power parameters of the crank-slider mechanism. Research results. The new calculation method and an algorithm for determining the force parameters of the crank-slider mechanism. Scientific novelty. The new method for the analysis of force parameters of a crank –slider mechanism, which differs from the existing methods of graph-analytical and analytical methods by the use of a new calculation-analytical method of determining the linear and angular accelerations of each link of the mechanism for solving the kinetostatic equations of the mechanism as a whole. Practical value. The created algorithm makes it possible to perform a preliminary assessment of the force parameters of mechanisms and aggregates using crank-slider mechanisms at the stage of technological design, technical and economic calculation of new aggregates or modernization of existing equipment when changing technological regimes related with the production of modern competitive products, in particular, for the production of seamless pipes on mills with rollers for cold rolling of pipes.
Complex Solid-Phase Reduction in a Blast Furnace of Self-Healing Pellets of Cold Agglomeration Containing By-Product Carbon Materials of Metallurgical Production
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Vaniukov, Anton A.; Ivashchenko, Valerii P.; Ivanova, Liudmyla Kh.; Kovalov, M.; Tsybulia, Ye.
ENG: The reactions of direct and indirect reduction occurring during the heat treatment of self reducing pellets (SRP) have been studied. In this investigation Blast furnace (BF) sludge which contains particles of coke, has been included in the SRP blend as a source of solid reductant. In the SRP as a part ot the blast furnace burden occur the reactions simultaneously: inside of SRP-direct reduction by Csolid; gasification of carbon and indirect reduction by CO; and outside of SRP-indirect reduction of iron bearing oxides by reducing gas coming from the hearth of blast furnace through the column of charged materials. The experiments was performed continuously from the start temperature (~200 ˚C) to the experimental temperature (500 ˚C; 700 ˚C; 900 ˚C; 1100 ˚C) in argon free environment. Upon reaching the desired temperature argon was replaced by hydrogen during 30 minutes. After that the reduced probe of SRP was cooled in argon. The objective of the present work is to research a quantitate ratio of degree direct reduction inside of SRP and degree of indirect reduction outside of SRP on the top of the blast furnace.
Coordinated Control of the Composition of 01yut Steel and Deformation Processing Modes to Achieve Specified Mechanical Properties
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2024) Velychko, A. G.; Kamkin, V. Yu.; Proidak, Yurii S.
ENG: Purpose: to investigate the influence of the chemical composition of steel on the output from the chipboard and to establish rational parameters of deoxidation and deformation to ensure the specified values of mechanical properties. Methods: physicochemical modeling, thermodynamic calculations, experimental studies. Results: the carbon content and the degree of oxidation of the semi-finished product from the electric furnace for further vacuum treatment to obtain low-carbon steel were determined. With an increase in the oxygen flow rate supplied to the chipboard and exceeding the value required for the stoichiometry of fuel combustion reactions, the oxidation of the semi-finished product increases. To avoid the formation of calcium silicates, it is necessary to have an active oxygen content below 2.5 ppm, which is ensured by the residual content of dissolved aluminum in steel of 0.025-0.027%. Scientific novelty: The use of complex deoxidizers in steel production allows using the synergistic effect of the joint deoxidizing action of deoxidizing elements. The use of the methodology of physicochemical modeling made it possible to effectively solve the problem of predicting the properties of steel. To study the influence of modifier elements, as well as the main alloying components, a number of parameters characterizing the state of the alloy as a whole (Zу, d) were calculated. Based on information on the significant influence of the chemical composition of the steel on its properties, a database of 150 compositions was prepared to determine the optimal composition of ultra-low-carbon steels of the 01ЮТ, 01ЮТА type by the method of physicochemical modeling. Based on the calculations, the concentrations of elements for steels of the 01ЮТ and 01ЮТА grades were selected.
Determination of Residual Stresses in the Production of Welded Pipes by Magnetic Memory
(НМетАУ, Дніпро, 2023) Savkyn, S. V.; Balakin, Valerii F.
ENG: The article proposes the use of the metal magnetic memory method for the purpose of detecting and measuring residual stresses in welded seams and heat-affected zones of longitudinal welded pipes. The experimental study was divided into the following stages: measurement of residual stresses in the weld section of a pipe that has not undergone heat treatment; measurement of residual stresses in the weld section of the heat-treated pipe; analysis of the results obtained. The measurements were carried out in the cross section of the samples, which made it possible to obtain data on the residual stresses contained in the weld, the near-weld zone and the base metal of the pipe. The study confirmed the feasibility of using the metal magnetic memory method to measure residual stresses in welded pipes for further development and modernization of the technological process for the production of longitudinal welded pipes.
Heat Balance of Billets during Hot Extrusion of Nickel Alloy Pipes
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2026) Medvedev, M. I.; Bobukh, Oleksandr S.; Kuzmina, O. M.; Krasiuk, A. D.; Ivanova, Liudmyla Kh.
ENG: Among the problems encountered in the production of nickel-based alloy pipes by hot extrusion sleeves on horizontal hydraulic presses, one of the main ones is the high level of product surface defects. To reduce rejects on this basis, it is important to understand the changes in the temperature field of the pipe billet throughout the entire technological process, since this factor is the key to the formation of surface defects in such pipes. The purpose of the work is to establish the regularities of temperature changes in nickel alloy pipe billets at the main stages of pipe production, which are made by extrusion on presses with a force of 16.0 MN and 31.5 MN with the use of glass lubricants. Methodology. The work was performed based on the results of a systematic analysis of the main technological stages of the actual process of producing hot-extruded pipes made of nickel alloy 602CA on presses with a force of 16.0 MN and 31.5 MN. The selected production stages include: transporting the billet (liner) from the induction heater to the glass-filled table, applying glass-filled material to the billet surface, transporting the billet with glass-filled material to the press, holding the billet in a container before extrusion, and extrusion in the container. The calculation of the stepwise temperature loss by the billet was performed using known and own empirical equations obtained from the results of thermography of the billets. The chemical composition of the billets was determined using an Elvax plus spectrometer. The temperature of the outer surface of the workpiece was measured using chromium-aluminium thermocouples complete with an electronic potentiometer. Results. It was found that the total change in the temperature of the sleeves during the cooling process during auxiliary operations on presses with a force of 16.0 MN and 31.5 MN at the same initial heating temperature of the workpieces is inversely proportional to their wall thickness. At the same time, this dependence is almost linear in the range of 40...120 mm wall thickness of the sleeves and 1050...1250 °C heating temperatures of the workpiece. Scientific novelty. For the first time, a methodology for calculating the temperature of the sleeves at the main stages of their preparation for the extrusion process has been developed. Practical utility. The use of the developed methodology for calculating the temperature of the liner allows for a reasonable choice of glass lubricant for the initial technological operations of extrusion on presses with a force of 16.0 MN and 31.5 MN using glass lubricant, which in turn contributes to improving the surface quality of pressed pipes, reducing the level of pipe rejects and reducing the volume of their the volume of their further mechanical processing.
Improved Heat-Insulating Products for Ingot Hot-Tops in Molds without Extensions
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Akreiev, V.; Cherenkov, D.; Prykhodko, S.; Melnyk, S.; Ovcharuk, Anatolii M.
ENG: The fundamental principle of proper ingot solidification in metal molds - hop top part of ingot should cool and solidify slowly than the ingot body. To achieve this, typically hop top parts of ingots are insulated with special thermal insulation products. They are mounted either directly on the inner surface of the mold or installed in special hop top extensions of the mold. This approach effectively directs shrinkage defects away from the usable ingot section into hop top cut zone. For different steel grades (alloys), depending of the application, ingot design, and casting method, hop top cut ranges from 8% to 16% of the total ingot mass. This article presents experience in using an advanced thermal insulation insert design, which enables higher part of usable ingot metal, prevents subhead cracks in the ingot, simplify and lighten the lining of ingot hop top.
Improvement of Pig Iron Production Technology by Using the Useful Properties of the Potential of Secondary Resources of Raw Materials and Fuels
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2026) Mishalkin, A. P.; Ivashchenko, Valerii P.; Yaroshenko, O. V.; Petrenko, Vitalii O.; Chumak, D. D.
ENG: The scientific and technical relevance of the study lies in determining the directions for improving the ways of using the useful properties of secondary resources in order to intensify the blast furnace process, increase its energy efficiency and reduce pollutant emissions. At the same time, economic efficiency is achieved by reducing the cost of purchasing primary raw materials and reducing waste generation, which corresponds to modern concepts of sustainable development on the way to "green" metallurgy. Purpose of the study. Scientific and practical substantiation of directions for improving the technology of pig iron production through the use of useful properties of secondary resources of raw materials and fuels that have a man-made origin. It is aimed at increasing the level of energy efficiency and improving the slag regime of the blast furnace process, reducing the man-made load on the environment of industrially developed regions of Ukraine. To achieve this goal, the following theoretical and practical tasks will be solved in the study: 1. The analysis of the current state of use of secondary resources of mineral raw materials and fuel in blast furnace production in the conditions of world and domestic metallurgical enterprises has been carried out. 2. The physicochemical properties of the most common types of secondary resources (man-made wastes of metallurgical origin: dust, sludge, scale, production of metallurgical lime: fractions from gas cleaning devices and heat treatment products of waste of plant origin, which are sources of pyrocarbon) have been investigated. Further - determination of the spectrum of their probable purpose, impact on the features and indicators of the blast furnace process, as well as justification of rational ways of their preparation and use. 3. Rational shares of substitution of traditional raw materials and fuels with secondary materials in the blast furnace process are substantiated, the use of which will not reduce the quality of pig iron and will not increase the specific consumption of coke. Their influence on physicochemical and heat-gas-dynamic processes, which is reflected in the characteristic zones of the blast furnace, has been studied. 4. The optimal technological schemes and recommendations for the methods of introduction and rational specific consumption of innovative materials based on man-made wastes have been determined, which will ensure the maximum level of use of their useful properties in the material and thermal balances of the blast furnace process. 5. The technological and environmental advantages of introducing into the blast furnace process a monomaterial, the composition, physicochemical features and spectrum of purpose of which are formed by heat treatment of a mixture of man-made industrial waste, are evaluated and their prospects as a substitute for the corresponding part of pulverized coal fuel (PCF) and fluxes are determined. Research methods. When conducting a comprehensive study, the following methods will be used: - analysis and generalization of materials of scientific and technical literature and patent sources, coordination of their results in accordance with modern trends and the best results of the practice of using secondary resources in blast furnace production; - physicochemical methods of analysis chemical, thermogravimetric, to determine the composition, structure, metallurgical value, probable spectrum of purpose and reactivity of secondary resources of materials - substitutes for iron ore raw materials, coke and pulverized coal fuel (PCF); - thermodynamic forecasting and kinetic modeling of the behavior of experimental materials of secondary origin under the conditions of their heat treatment to assess the influence of their properties on the course of physical and chemical processes and transformations to the thermal and gas-dynamic regime of the blast furnace. The expected results of the study should also include: - development of scientifically grounded recommendations for the effective use of useful properties of the initial potentials of secondary resources of raw materials and fuel in blast furnace production; - establishment of quantitative ratios regarding rational levels of substitution of traditional fuel and raw materials with secondary ones, without reducing the productivity of the furnace and the quality of pig iron while reducing the specific consumption of lime and PCF; - development of a method for the implementation of a complex technological scheme for the preparation, heat treatment of experimental mixtures based on components of mineral raw materials and fuel, followed by the use of an innovative product in the conditions of blast furnace production of pig iron; Scientific novelty of the work. For the first time, systematically, on the basis of the results of an analytical and practical study, the energy efficiency of production and use in the blast furnace process of a two-component monomaterial based on dispersed waste from the production of lime and materials – waste of plant origin, obtained by implementing the effect of their pyrolysis under conditions of joint heat treatment of the initial mixture layer, was substantiated, tested on high-temperature models, poured thermal, in an inclined rotary drum-type furnace. For the first time, a resource-efficient and results-efficient approach has been used to assess the efficiency of the use of materials based on secondary resources of metallurgical and plant origin, based on an integrated combination of the results of thermodynamic forecasting, physical modeling and taking into account the provisions of the exergical methodology for assessing the energy efficiency of the objects of study. Methodological bases have been developed for the selection of rational schemes for the introduction of complex materials based on secondary materials into the blast furnace charge and in the air blast flow to stabilize gas-dynamic conditions in the charge layer, intensify recovery processes with a decrease in the specific consumption of coke per ton of liquid pig iron. The regularities of the influence of the composition and dispersion of secondary resources on the gas-dynamic and thermal parameters of blast furnace smelting have been revealed, which makes it possible to increase the accuracy of predicting the furnace course. It has been proved that the use of materials based on secondary resources of mineral raw materials and fuels can provide the effects of increasing the energy efficiency of pig iron production and reducing the environmental burden, which meets the requirements of sustainable development and the concept of "green metallurgy".
Improvement of Quality and Improvement of Technology of Production of Economic Alloyed Steels for Power Engineering
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Proidak, Yurii S.; Pidhоrnyi, Serhii; Tregubenko, Gennady; Polyakov, G.; Pidyash, Lyubov
ENG: Purpose. Investigate the effect of complex microalloying with nitrogen, titanium and aluminum on the structure and properties of cast steels at elevated temperatures. Methodology. Methods of optical microscopy were used for metallographic analysis of the microstructure of steels. The mechanical properties at room and elevated temperatures were determined for static tension, crease and impact bending. Results. The technology of carbonitride strengthening of silicon-manganese production steels has passed pilot testing. The results of mechanical tests indicate a favorable complex effect of nitrogen, titanium and aluminum on the properties of 20GSL steel in the entire range of operating temperatures. Scientific novelty. For the first time, the effect of nano-dispersed carbonitride phases (TiN, AlN) on the mechanical properties of low-alloy silicon-manganese steel of the GSL type at elevated temperatures (250-4500C) has been investigated. Practical value. The use of carbonitride technology for strengthening silicon-manganese heat-resistant electric steel provides an increase in operational reliability, an increase in the service life and reduce the metal consumption of equipment for power engineering.
On the 100th Anniversary of the Department of Electrometallurgy
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Sykhoy, K. M.; Proidak, Yurii S.
ENG: The article reflects the origin and development of the electrometallurgical industry in Ukraine. The emphasis is placed on the role of the Department of Electrometallurgy at the Dnipro Metallurgical Institute in this process. The Department of Electrometallurgy was established in 1925. This was facilitated by the leading role of scientists, professors, doctors of technical sciences Telnyi S. I., Khytryk S. I., Hasyk M. I., who made a significant contribution to the development of the electrometallurgical industry in Ukraine and the training of highly qualified specialists. In the article, the key stages of formation and development of electrometallurgy have been outlined, and the crucial role of scientists and teachers of the Department has been stated.
Oxygen Distribution between Phases during Ladle Processing of Aluminum Killed Bof Steels
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Boychenko, Serhii; Kirilenko, Yana; Stoianov, Oleksander M.; Niziaiev, Kostiantyn H.; Synehin, Yevgen V.; Sukhovetskyi, Serhii V.
ENG: The modern state of secondary metallurgy is characterized by the sustainable development of technologies that ensure high metal quality by reducing the number of non-metallic inclusions, the which is closely related to the oxygen content in steel after smelting. Therefore, the issues of regularities of oxygen distribution between phases at the stage, BOF - CCM. Purpose. The aim of the research was to determine the conditions of redistribution of oxygen dissolved in the metal depending on the stages of steel processing, to determine the degree of approach of deoxidation processes to thermodynamic equilibrium. Methodology. Research was carried out in industrial scale. Steel grades 34Cr and 36CrB were smelted in BOF of 170–t capacity. Processing of crude steel was carried out in a LF unit with further vacuum degassing and without it and transfer of steel to CCM. At each stage of steel treatment, metal and slag samples were taken using an automatic sampler to determine the chemical composition, and the temperature. Oxygen content were monitored using a "Celox" analyzer. Findings. The carried-out studies showed that before the end of metal processing in the ladle, it is possible to detect individual reoxidation processes caused by unwanted ingress of oxygen from the air and from ladle slag oxides. According to calculations, in the second half of processing in the ladle and during casting, there is a slight deoxidation of steel with aluminum due to a decrease in temperature. Even if during this time due to the exchange reaction between steel and slag, a small amount of Mn and Si is recovered from the ladle slag, while its composition is practically constant throughout the period of steel processing in the ladle, while the metallurgical reactions proceed in the region of thermodynamic equilibrium. Originality. It has been determined that oxygen activity in steel varies unevenly over time and decreases to 3 ppm by the end of treatment in the ladle. While in each case it is in the Fe – a[O] – Al system near the calculated values of thermodynamic equilibrium. Practical value. The use of the obtained regularities makes it possible to obtain the specified content of aluminum in steel for the studied assortment and to predict the burning of deoxidizers and alloying elements, ensuring the reliability of obtaining the required chemical composition of steel with a high degree of purity.
Physical and Chemical Audits and Comparative Analyses of Scrap Remelting Technology Indicators for High-Alloyed Steel with Special Purposes Using the Duplex-Slag Process and the Resource-Saving Mono-Slag Process
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Projdak, Yurii S.; Gorobets, Anton P.; Zhadanos, Oleksandr V.; Kamkina, Liudmyla V.; Yaroshenko, Y. O.
ENG: The goal. The research purpose is a physicochemical audit and comparative analysis of the indicators of the technologies for remelting scrap of high-alloy special-purpose steels using a two-slag process and a resource-efficient single-slag process to create an innovative technology for the electric steelmaking process. Methodology. The research used miscellaneous methods and modern equipment for studying the physical chemistry of metallurgical processes, including optical metallography methods on the “Neophot-24” installation, to assess the microstructure of the metal and the mineralogical composition of the slags. Experimental and industrial smelting was carried out to determine the balance of alloying elements by certified chemical and spectral analysis of the metal and slag. Results and scientific novelty. To ensure the rational composition of the slag of reduced basicity during melting, a mixture with the following composition was synthesized from oxides classified as "chemically pure": 50%СаО-35%SiO2-5%Al2O3-5%MgO-5%FeO. This allows for the reduction of the loss of alloying elements and increases the efficiency of remelting. According to the results of the analysis conducted by the requirements of DSTU 8966:2019 regarding the contamination of the metal with non-metallic inclusions and their crystalline and chemical composition, it was found that the vast majority of inclusions are represented by silicates with a size of 7-10 μm. These indicators depend on the size and conditions of crystallization of the ingot. Changes in the content of alloying elements due to the remelting process were analyzed. It was confirmed that the losses of expensive alloying elements (Cr, Mo, W, V) depend not only on their chemical affinity for oxygen but also on the formation of compounds of the type СаО*МеО in the slag, where МеО oxide has an acidic nature of interaction. New knowledge has been obtained regarding the physical properties and phase composition of lime-iron slag of the CrO-FeO-SiO2-(Ме)O system where Me-Mn, Cr, V, Mo. The obtained scientific results significantly complement the research of domestic and foreign scientists due to the novelty of the approach and practical orientation to the needs of specific industries. Practical value. The developed technological solutions for predicting the optimal composition of the metal dump for metal scraps of alloyed special-purpose steels will increase the technical and economic performance of steelmaking in electric furnaces and promote the reuse of valuable materials. This is important in the context of the constant increase in the cost of raw materials and efforts aimed at reducing the impact on the environment, as well as on the sustainable development of Ukraine (solving environmental problems, reducing greenhouse gas emissions, reducing the consumption of ferroalloys, etc.).
Physico-Chemical Justification and Experimental Verification of a Waste-Free Method of Oxidative Dephosphorization of a High-Phosphorus Manganese Alloy
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2024) Kamkina, Liudmyla V.; Velychko, K. A.; Velychko, A. G.; Jiang, Zhouhua
ENG: The purpose of the study: physicochemical justification of the process conditions and development of a rational algorithm for a single-stage waste-free method of oxidative dephosphorization of a high-phosphorus manganese alloy. Methods: thermodynamic analysis of the main reactions during oxidative refining of manganese alloys with a high phosphorus content. Experimental verification of the main stages of refining. Results: The physicochemical essence of the refining process of a high-phosphorus manganese alloy, which consists in creating conditions for oxidation in the alloy of manganese, carbon and silicon, is considered. The thermodynamic forecast of the course of reactions under the given conditions of oxidative refining of the associated metal confirms the possibility of obtaining three products: low-phosphorus manganese slag, ferric melt and phosphorus-containing slag with a phosphorus oxide content of 18-20% (phosphorus fertilizer). Scientific novelty: Based on the results of high-temperature mathematical modeling, it was established that the most rational oxygen consumption, which ensures the achievement of the tasks, is ~ 13 m3. As an oxidant, it is advisable to use oxygen blown by air, which is introduced into the converter bath using an inflatable nozzle from above. In this case, the total air consumption per 100 kg of alloy should be about 50 m3. Practical value: In the work, based on the thermodynamic forecast of the behavior of the elements of the accompanying alloy in oxidizing conditions, assessment of the thermal side of the process and further experimental verification, results were obtained that confirm the possibility of creating a waste-free technological scheme for refining a high-phosphorus alloy. In this case, it is advisable to carry out the refining of the alloy in conditions close to the conditions of modern production of low-phosphorus manganese slag, in which the temperature of the accompanying alloy is 1320...1350°C.
Promising Metal-Thermal Technologies for Titanium Production
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Ignatiev, Volodymyr S.; Holovachоv, Artem M.; Kolbin, Mykola O.; Yaroshenko, Ya. O.
ENG: This review discusses existing and new titanium production technologies, their advantages and disadvantages. The current global production of titanium metal is based on the production of titanium sponge by reducing titanium tetrachloride with liquid magnesium and then purifying it by electric arc remelting (Kroll's metallothermal method). The Kroll method has some disadvantages: periodicity of the process, low speed, and high cost of raw materials. The paper analyzes a number of fundamentally new technological schemes for titanium production: magnetism in salt melts; magnetism in a liquefied layer of magnesium particles (TIRO process); sodium jet thermionic (Armstrong process); steam process. In the near future, we can expect a breakthrough in titanium technology that will reduce its cost.
Regularities of Solid-Phase Reduction of Iron Oxides under Conditions of Combined Chemical-Catalytic and Energetic Influence
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Grishin, Oleksandr M.; Projdak, Yurii S.
ENG: Purpose. The purpose of the work is a physicochemical analysis of the intensification of the process of solid-phase iron reduction under the conditions of the joint influence of catalytic additives and an electromagnetic field (EMF). Methodology. The experiments were conducted in an alternating magnetic field with a frequency from industrial to ultrasonic using the thermogravimetric method. The process of reduction of various iron ore materials was studied in the temperature range of 873-1373 К Results. The results of laboratory experiments indicate the influence of the electromagnetic field and intensifying catalytic additives on the process of solid-phase reduction of various iron ore materials. The non-additivity of the results of the joint influence of additives and an intensifying EMF is shown. The study of the influence of various process parameters on the rate and degree of reduction of iron ore materials is carried out. Scientific novelty. The joint intensifying effect of catalytic additives and EMF on the process of solid-phase iron reduction is experimentally shown. A physicochemical justification of the non-additivity of the joint influence on the kinetics of the reduction process is proposed. Practical significance. Intensification of the processes of solid-phase reduction of iron ore raw materials provides a significant increase in the productivity of direct iron production technologies - process intensification and process productivity.
Regulation of Carbon and Phosphorus Content in Manganese Alloys when Processed in an Oxidizing Gas Environment or Oxide System
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2024) Velychko, K. A.; Mianovska, Ya. V.; Kamkina, Liudmyla V.
ENG: Purpose: Determination of rational methods for reducing the carbon and phosphorus content in manganese alloys. Research methodology: thermodynamic calculations and experimental studies of decarburization and dephosphorization of a high-phosphorus manganese alloy. Research materials: As a high-carbon ferromanganese with a high phosphorus content, an associated metal (manganese alloy) obtained during the production of low-phosphorus slag at the Nikopol Ferroalloy Plant was used. Rolling scale was used as an oxidant (composition, wt. %: FeO – 59.5; Fe3O4 – 38.9). Research results: The features of dephosphorization of manganese alloys were considered. According to the adopted “classical” technology, a useful product of dephosphorization of manganese concentrates is manganese slag with a low phosphorus content. Oxidation of phosphorus dissolved in the metal can occur as a result of its interaction with oxygen in the gas phase, while the oxidation of this slag, the higher its basicity, the greater the probability of phosphorus oxidation. Considering the basicity of the slag, the higher the FeO content in it, the better the conditions for removing phosphorus from the metal. The process of dephosphorization of the associated metal includes the oxidation of phosphorus, the binding of phosphorus oxide into strong compounds (phosphates) and their transition to the slag phase. Scientific novelty: The composition of the associated metal includes silicon, which has a much higher affinity for oxygen than phosphorus; Then, naturally, it will first be oxidized with the formation of silicon oxide with a melting point much higher than the temperature of experimental studies. Practical significance: The results obtained show that when oxidizing the associated metal with iron scale at a specific consumption of 114 kg/t of metal, the total degree of extraction: silicon 88.16%, phosphorus 71.03%. At the same time, the manganese content in the metal decreased by 6.48% due to the reduction of rolling scale.
Research into the Possibility of Producing Ferrosilicoaluminum from Recycled Materials
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Taran, O.; Ovcharuk, Anatolii M.; Maliy, E.
ENG: The technology of electrothermal production of ferrosilicoaluminum using recyclable material from abrasive production has been developed, studied and tested in laboratory and semi-industrial conditions. The following were used as burden components: "old charge" from silicon carbide production, sludge from abrasive electrocorundum and silicon carbide, magnetic fraction from electrocorundum production and gas coal. As a result, an alloy containing 61−69% Al+Si was obtained.
Research of the Ore Reducing Furnaces Electrical Modes for Ferronicel Production
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Shevchenko, D. V.; Ovcharuk, Anatolii M.; Gladkih, V. A.; Bezugliy, Anatolii V.; Nikolenko, Anatolii V.
ENG: The paper presents the results of a study of the electrical modes of ferronickel furnaces OTF-1 and OTF-2 at the Pobuzhsky ferronickel plant. It was found that the furnaces operate in arcless mode. An asymmetrical voltage mode is observed: electrode casing - under, which indicates an unbalanced mode of the furnace. As a result of measurements, a significant transfer of power was detected in the area of the electrical circuit of the 4th, 5th, 6th electrodes. An analysis of the electrical mode of a 48 MVA round ferronickel furnace in the city of Hua-Hua (China) showed that the use of a furnace transformer without a voltage booster and an autotransformer makes it possible to provide the necessary electrical mode of ferronickel furnaces. An analysis of the electrical mode of a 90 MVA round ferronickel furnace in Guatemala showed the possibility of operating these furnaces in a combined mode, i.e. in the presence of an electric arc, which is controlled by the resistance of the electrodes and the power ratio in the electric arc and slag.
Research on the Properties of Ferronickel Production Slags and Development of Technological Schemes for their Enrichment
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Shevchenko, D.; Ovcharuk, Anatolii M.; Nadtochii, Anzhela A.; Prykhodko, S.; Shutov, V.
ENG: Objective. Determination of the physicochemical properties of slags, phase composition, and forms of nickel presence in them, development of enrichment modes and equipment parameters. Research Methods and Equipment. X-ray spectral microanalysis (RSMA) on the SELMI REM-106I installation was used to determine the distribution of nickel between the metallic and oxide phases in the presented slag samples. Dry and wet gravity and magnetic separation using modernized magnetic separators established the possibility of slag enrichment and the distribution of nickel between the enrichment products. Research Results. This work has conducted research on the gravitational-magnetic separation of electro-furnace and refining slags of ferronickel production in the conditions of the Pobuzhsky ferronickel plant. The efficiency of implementing the developed technological schemes in production was shown, providing additional extraction in the amount of 119 tons or 9.8% of the total annual nickel production at the plant. Slag samples were ground in experimental ball mills to fractions of –0.16; 0.16÷1.6 and +1.6 mm and subjected to enrichment by gravity and magnetic separators with a magnetic induction on the drum surface of 0.3-0.6 T (Tesla) of the MBS-300 and MS-500 types with a total metal phase yield of up to 30%. Scientific Novelty. RSMA established that nickel, both in electric furnace granulated slags and in refining slags, is in the metallic phase and is represented by metal nuggets in combination with iron of various shapes and sizes. Enrichment of electric furnace and refining slags by a combined method using a high-intensity magnetic field will allow obtaining a metal concentrate containing 0.9-38% nickel. The combined enrichment method using high-intensity magnetic separators is one of the most promising for enriching both primary mineral raw materials and secondary materials of ferrous and non-ferrous metal production. Practical Significance. The developed and proposed for implementation technological schemes for enrichment of electric furnace slags using the “wet” technology and refining slags using the “dry” technology allow for the utilization of about 1200 tons of nickel per year or the extraction of 31.6% and 94.65% of nickel from slags, respectively.
Roll Drive Mechanism with Planetary Gearbox for Cold Pilger Pipe Rolling Mills
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Danchenko, V. M.; Dobrov, Ihor V.; Semichev, Andrii V.
ENG: Purpose. Creation and study of a roll drive mechanism with a planetary gearbox, which will ensure a reduction in axial forces in the production of thin-walled pipes and it will expand the range of pipes obtained on cold pilger rolling mills. Methodology. The work includes research on determining the parameters of the roll drive of cold pilger rolling mills using the graph-analytical method of studying the kinematics of mechanisms. Results. The roll drive mechanism with a planetary gearbox will ensure regulation of the angular speed of rotation of the rolls and a reduction in axial forces. Scientific novelty. The influence of the geometric parameters of the roll drive on the value of the angular speed of the rolls, which ensure a reduction in axial forces, has been determined. Practical significance. The roll drive mechanism with a planetary gearbox allows obtaining high-quality thin-walled pipes with the possibility of expanding the range.
Study of the Effect of Gaseous Elements on Metal Macrostructure during Cooling
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Holub, Iryna V.; Bila, Оlena V.
ENG: The article presents a study of the influence of gas elements (oxygen, hydrogen and nitrogen) during metal processing with a mixture of gases (argon, nitrogen) on the macrostructure of the metal after cooling. One of the most common methods of ladle processing of steel is the process of blowing metal with inert gases and its vacuuming. A mathematical model has been developed that allows us to consider the process of gas removal and calculate the quantitative indicators of the removal of dissolved gases from the metal during its processing. Taking into account the thermodynamic and kinetic features of the dissolution of gases in the metal during blowing metal in the ladle with inert gases and during vacuuming allowed us to clarify the physicochemical processes of gas behavior in the metal, which will lead to the possibility of developing a new technology of ladle processing of metal using mixtures of inert gases.
Ukrainian Steel and Ferroalloys in 2022-2024: How Russian Aggression Has Impacted on the Work of the Country's Metallurgical Industry
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2025) Gryshchenko, S. G.; Proydak, Yurii S.; Ponomarennko, R. V.; Kravchenko, А. P.; Kalenkov, O. F.; Kudryavtsev, S. L.
ENG: In April 2025, the centennial of the establishment of the Department of Electrometallurgy of the Ukrainian State University of Science and Technology (at the time of its establishment - the Dnipropetrovsk Metallurgical Institute) will be celebrated. It will not be an exaggeration to say that it was the Department of Electrometallurgy, for many of us - the "alma mater", that became the founder of the world-famous school of Ukrainian electrometallurgy, the educator of a galaxy of many thousands of ferroalloy and electric steelmakers who held and hold leading positions at industry enterprises, the developer of many highly efficient technological processes of world class. Congratulating our native department on its anniversary, we sincerely wish to continue to firmly hold the banner of domestic electrometallurgical science in our hands, which is especially important now, in the difficult conditions in which the metallurgical industry of Ukraine found itself with the beginning of large-scale Russian aggression in February 2022. The Ukrainian metallurgy, taking into account the acceleration of Ukraine's European integration with the EU: on June 23, 2022, Ukraine acquired the status of a candidate for membership in the European Union and now we will have to accelerate reforms in order, including in the environmental sphere, to truly enter the European family Maintaining and developing ties with the world metallurgical and ferroalloy community, Ukrainian metallurgists will continue to look for ways to stabilize the situation, first of all - to stop Russian aggression, and in this regard we count on the active assistance and support of our foreign colleagues.
Vibration Characteristics and Dynamic Control of Vacuum Treatment
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2023) Velychko, A. G.; Sukhyi, Kostyantyn M.; Jiang, Zhouhua
ENG: Vibration characteristics of vacuum treatment at industrial steel vacuumisation units are studied. The amplitudefrequency spectrum and the main sources of vibration of vacuum treatment units are analysed. It is shown that the vibration spectrum is dominated by low and high frequency ranges. In the low-frequency range the vibration of vacuum treatment units is connected with bath oscillations and wave formation on the surface, as well as with decarburisation of metal during oxygen blowing and vacuum-carbon deoxidation and degassing processes. In the high-frequency region the sources of vibration are pulsations of vented gases. Correlation relations between vibration and technological parameters of vacuum treatment are established. Possibilities of vibration method for dynamic control of vacuum treatment are shown. The character of vibration signal level change at the frequency of 8 Hz reflects the dynamics of decarburisation during oxygen blowing of metal at reduced pressure. In the established frequency ranges the vibration characteristics allow to control the processes of vacuum-carbon deoxidation and degassing.
Автоматизований розрахунок параметрів процесу холодної прокатки штаб на безперервних станах
(НМетАУ, Дніпро, 2023) Коноводов, Дмитро Володимирович; Бояркін, Вячеслав Володимирович; Маслов, Дмитрій Олександрович
UKR: Мета. Підвищення точності та швидкості розрахунку режимів обтисків, енергосилових, кінематичних та температурних параметрів процесу холодної прокатки штаб на безперервних станах. Методика. Аналіз моделей напружень тертя для підвищення рівня працездатності моделі процесу холодної прокатки. Обґрунтування моделі для визначення напружень тертя при холодній прокатці, з метою підвищення точності прогнозування нормальних контактних напружень, енергосилових, кінематичних та температурних параметрів процесу. Результати. Представлено аналіз моделей напружень тертя, що використовують при розробці програм моделювання процесів обробки металів тиском. Показано, що застосування некоректних моделей напружень тертя, призводить до некоректного визначення нормальних контактних напружень та інших параметрів процесу пластичної деформації. З використанням обґрунтованої математичної моделі запропоновано програму автоматизованого розрахунку параметрів процесу холодної прокатки штаб. Наукова новизна. Встановлено застосування некоректних моделей для визначення напружень тертя на контакті валків та штаби в програмах розрахунку процесів обробки металів тиском. Запропоновано програму автоматизованого розрахунку параметрів процесу холодної прокатки штаб на безперервних станах. Практична значущість. Результати, представлені в роботі, дають можливість використовувати програму автоматизованого розрахунку параметрів процесу холодної прокатки штаб для розробки режимів обтисків на безперервних станах. Використання програми дозволяє приймати рішення про зміну параметрів технології з метою оптимізації та інтенсифікації режимів обтисків на стані.
Актуальні проблеми підготовки майбутніх металургів та магістрів з професійної освіти в умовах сучасної університетської освіти
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Палагута, Вадим Іванович; Лучанінова, Ольга Петрівна
UKR: Мета. Розкрити практичну цінність науково-педагогічної практики магістрів з професійної освіти для формування певних компетентностей під час проведення цієї практики у бакалаврських групах майбутніх інженерів-металургів та проаналізувати взаємонавчання бакалаврів-металургів і магістрів з професійної освіти для їхньої майбутньої професійної діяльності Методологія. Методи дослідження у вигляді педагогічного експерименту, аналізу експериментального матеріалу, анкет стейкхолдерів, аналізу результатів опитування студентів. Результати. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що використання сучасних засобів навчання майбутніх металургів є ефективними у процесі розвитку або формування їхніх як професійних, так і загальних компетентностей, сприяють розвитку професіоналізму магістрів із професійної освіти, а також поглибленню знань із металургійних дисциплін, що вирішує проблеми професійної підготовки здобувачів вищої освіти. Наукова новизна. Експериментально доведено, що суттєво підвищується рівень теоретичної професійної підготовки майбутнього інженера-металурга, магістра з професійної освіти у поєднанні з рівнем спрямованості їхніх знань на практичну діяльність. Практична значущість полягає в тому, що у процесі вивчення металургійних дисциплін доцільно застосовувати переважно компетентнісний підхід, інтенсивну цифровізацію освітнього процесу, поширене використання інформаційно-комунікаційних технологій, різноманітні засоби контекстної професійної підготовки здобувачів вищої освіти з металургії та професійної освіти, які спрямовані на розвиток особистісних компетентностей здобувачів.
Алгоритм визначення енергосилових параметрів кривошипно-повзунного механізму
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Добров, Ігор Вячеславович; Сьомічев, Андрій Вікторович
UKR: Метою роботи є розробка алгоритму та програми розрахунку енергосилових параметрів кривошипно-повузнного механізму з урахуванням апробованих на практиці та добре зарекомендованих себе: аналітичного методу розрахунку кінематики повзуна та графо-аналітичного методу розрахунку силових параметрів кривошипно-повузнного механізму. Результати досліджень. Розроблено новий метод розрахунку та алгоритм визначення енергосилових параметрів кривошипно-повузнного механізму для персональних ПМК. Наукова новизна. Новий метод розрахунку та алгоритм визначення енергосилових параметрів відрізняється визначенням координат точок механізму та вирішенням рівнянь графічним методом. Практична значимість. Створений алгоритм дозволяє виконати попередню оцінку енергосилових параметрів механізмів та агрегатів з використанням кривошипно-повзунних механізмів на стадії технологічного проектування, техніко-економічного обґрунтування нових агрегатів або модернізації існуючого обладнання при зміні технологічних режимів, пов’язаних з освоєнням випуску сучасної конкуренто спроможної продукції.
Аналіз впливу хімічного складу на температуру фазових перетворень при гарячій прокатці профілів із заданим рівнем механічних властивостей
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Корнєв, С. В.; Фролов, Ярослав Вікторович; Бобух, Олександр Сергійович
UKR: У дослідженні розглянуто моделювання структурних перетворень та формування оптимальних мікроструктур у сталях, оброблених сучасними методами термічної обробки. Математичний опис фазових перетворень базується на теорії зародження і росту зерна, використанні термокінетичних діаграм та прогнозуванні розвитку мікроструктури. Особливу увагу приділено процесу загартування з частковим темперуванням (Q&P), який забезпечує формування багатофазних мікроструктур з оптимальним співвідношенням мартенситу та залишкового аустеніту. У роботі наголошується на важливості вибору методів охолодження для досягнення необхідних властивостей сталі. Зокрема, водно-повітряне спрейерне охолодження продемонструвало високу ефективність у відведенні тепла та можливість адаптації до складої геометрії деталі. Експериментальні дослідження показали, що сталь 22MnB5, оброблена за технологією Q&P, досягає покращених механічних властивостей — міцності (Rm = 1045 МПа) та відносного подовження (A = 10,8 %) — при зменшеному вмісті легувальних елементів порівняно з традиційними методами.
Аналіз досвіду використання корозійностійких насосно-компресорних труб в газовидобувних свердловинах й дослідження ефективності застосування інгібіторів корозії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2021) Пінчук, Софія Йосипівна; Гальченко, Галина Юріївна; Рослик, Ірина Геннадіївна
UKR: Мета. Аналіз ефективності застосування інгібіторів корозії при видобутку природного газу у свердловинах Луценківського газоконденсатного родовища. Методика. Електрохімічні дослідження були отримані в 3%-ому хлориді натрію. Усі потенціали були отримані за порівнянням із хлорсрібним електродом. Потенціодинамічні криві отримані із швидкістю розгортки напруги 0,2 мВ/с. Результати. Визначено, що для захисту корозійностійких насосно-компресорних труб від корозії в агресивному середовищі Луценківського родовища ефективними є інгібітори марок SE-231-K і ACL-060. Наукова новизна. Вперше проведено аналіз ефективності інгібіторів корозії у вигляді пінних шашок у пакерних свердловинах Луценківського газоконденсатного родовища. Практична значущість. Результати роботи будуть використані при протикорозійному захисті пакерних свердловин Луценківського газоконденсатного родовища.
Аналіз ефективності заміщення природного газу біомасою в процесі обпалу залізорудних окатишів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Бойко, Максим Миколайович; Єфіменко, В. В.; Махоркіна, Т. А.; Полякова, Наталія Володимирівна; Журавльова, Світлана Валеріївна; Колеснікова, Т. М.
UKR: Мета: Однією з найважливіших задач у металургійній галузі є зниження залежності від природного газу, який використовується в процесах випалювання залізорудних окатишів. Висока вартість і нестабільність поставок природного газу мають значний вплив на економіку та екологію, особливо в умовах прагнення до зменшення викидів CO2 та інших шкідливих речовин. Заміщення природного газу біопаливом, таким як лігноцелюлозна біомаса, може стати ефективним рішенням, що дозволить знизити споживання викопного палива та поліпшити екологічні показники виробництва. Основною метою даного дослідження є розробка та оптимізація методу використання біопалива в процесі випалювання залізорудних окатишів, що дозволить досягти необхідного рівня температурного режиму, зберігаючи при цьому високу якість продукції та мінімізуючи негативний вплив на навколишнє середовище. Методика: Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості заміщення природного газу біопаливом в процесі обпалу залізорудних окатишів проведено за допомогою розрахункових формул, взятих з відповідної літератури, а також з використанням веб-додатку для моделювання та аналізу результатів. Результати: Застосування біопалива для заміщення природного газу в процесі обпалювання залізорудних окатишів виявило кілька важливих аспектів. Введення частинок біомаси в потік газу дозволило частково замінити природний газ без суттєвого впливу на тепловий режим обпалювальної машини через те, що продукти згоряння біомаси, а також стехіометричний об'єм повітря, необхідного для повного згоряння біомаси мають менший об'єм порівняно з продуктами згоряння та стехіометричним об'ємом повітря для спалювання газу. Це дозволяє нівелювати низьку теплоту згорання біомаси. За результатами розрахунків і враховуючи реальний досвід заміни природного газу лушпинням соняшника пропонується на кожні 10% об. заміщенного природного газу спалювати 0,2 кг лушпиння соняшника, 0,125 кг деревного вугілля, 0,22 кг тирси і 0,25 кг соломи. Також було розраховано час згорання частинки палива рослинного походження залежно від її початкового діаметру. Вирішальний фактор що визначає час згоряння частинки є вміст летючих речовин, що в свою чергу визначає кількість коксового залишку частинки. Горіння коксового залишку частинки є найдовшою стадією у загальному часі згоряння частинки. Отримані результати швидкості згоряння, від найвищої: солома, лушпиння соняшнику, дерево, деревне вугілля. Це означає, що солома, як паливо що має найвищу швидкість згоряння, може мати найбільший розмір частинок, що будуть задовільняти технологічним вимогам використання такого виду палива у пальнику обпалювальної машини. Наукова новизна. Встановлено, що продукти згоряння біомаси мають менший об’єм, що дозволяє компенсувати її нижчу теплотворну здатність і мінімізувати вплив на тепловий режим обпалювальної машини. Запропоновано оптимальні співвідношення біомаси для заміщення кожних 10% об’єму природного газу, що включає лушпиння соняшника, деревне вугілля, тирсу і солому. Також, на основі розрахунків часу згоряння частинок біопалива, було встановлено, що солома має найвищу швидкість згоряння, що дозволяє використовувати її з більшим розміром частинок у пальнику обпалювальної машини, задовольняючи технологічні вимоги. Практична значущість. Проведені в роботі розрахунки дозволяють замістити від 40 до 60 об.% природного газу різними типами палива рослинного походження, а також дозволяють оцінити необхідний гранулометричний склад палива для використання в процесі обпалу окатишів.
Аналіз ефективності перемішування компонентів залізофосфатної суміші у сухому стані
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Селівьорстов, Вадим Юрійович; Доценко, Юрій Валерійович
UKR: Представлені результати досліджень впливу часу перемішування вихідних компонентів у сухому стані на ступінь засвоєння залізовмісної складової формувальних та стрижневих залізофосфатних холоднотвердіючих сумішей. Експериментально визначений відсоток засвоєння дисперсної залізовмісної складової через кожну хвилину перемішування в лабораторних бігунах при загальному часі перемішування протягом 15 хвилин. Використовуючи оригінальну методику відокремлювання часток, під мікроскопом відділяли частинки окалини, що не засвоїлися (не розподілилися на поверхні піщинок), і зважували їх. Отримані залежності ступеня засвоєння металевої складової залізофосфатної суміші від часу перемішування при різному її початковому вмісті. Показано, що найбільший ступінь засвоєння залізовмісної складової залізофосфатних сумішей досягається в результаті перемішування складових суміші протягом перших чотирьох – п’яти хвилин. Потім цей показник починає знижуватися, оскільки починають руйнуватися піщинки під дією навантаження валків бігунів, а також знижуються сили електростатичної взаємодії між поверхнями піщинок і дисперсійним середовищем в порівнянні з силами взаємного тяжіння між дисперсними частинками залізовмісного компоненту суміші. Опираючись на приведений аналіз теоретичних положень та отриманих результатів експериментальних досліджень, висловлене припущення про можливість регулювання умов і параметрів твердіння фосфатних пов’язувальних систем, зокрема використанням залізовмісного наповнювача певної дисперсності та перемішуванням компонентів суміші в сухому стані протягом певного часу. Відомо, що для перемішування компонентів і засвоєння необхідної частини залізовмісної складової суміші використовується значна кількість енергії (в залежності від типу використовуваного агрегату). Для зниження енергоємності цього процесу актуальною задачею є визначення ступеня засвоєння залізовмісної складової фосфатних холоднотвердіючих сумішей при їх виготовленні за допомогою перемішування складових саме в сухому стані.
Аналіз поведінки водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Трегубенко, Ганна Василівна; Меняйло, Олена Валеріївна
UKR: Мета. Дослідити поведінку водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів. Методика. Виконано моделювання процесу поведінки водню при кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів. Результати. Виконано аналіз поведінки водню при затвердінні відливок із вторинних алюмінієвих сплавів. Отримані вирази для розрахунку поточних значень у процесі кристалізації вторинних алюмінієвих сплавів концентрацій водню в примежовому дифузному шарі, на фронті кристалізації, в об’ємі розплаву, який залишився і ефективного коефіцієнту розподілення водню. Наукова новизна. Уперше отримана математична модель для прогнозування поведінки водню в процесі затвердіння вторинних алюмінієвих сплавів. Практична значущість. Результати роботи можна застосовувати на практиці з метою оптимізації технологічного процесу і більш ефективного використання дорогоцінного обладнання для отримання якісних відливок із вторинних алюмінієвих сплавів.
Аналіз процесів та методів розширення сировинної бази коксування. Повідомлення 1. Стан проблеми розширення сировинної бази коксування
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Каширна, Н. О.; Коренєв, О. В.; Сорокін, Євгеній Леонідович; Старовойт, Анатолій Григорович; Малий, Євген Іванович; Старовойт, Марія Анатоліївна
UKR: Мета. Аналіз постсучасних методів, що дозволяють розширяти сировинну базу коксування задля ефективного використання викопних природних ресурсів країни. Методика. Аналіз сучасних та постсучасних методів і технологій, що стосуються методології розширення сировинної бази коксування. Результати. Проаналізовано пріоритетні методи розширення сировинної бази коксування. Визначено, класифікацію методів та розділено на механічні методи, термічні методи та специфічні, що передбачають зміну властивостей кам’яного вугілля. Проаналізовано, такі методи, що передбачають ущільнення вугілля. Наукова новизна. Здійснений критичний аналіз джерел як вітчизняних, так і закордонних стосовно існуючих методів та методик розширення сировинної бази коксування, дозволив встановити факт недостатньої вивченості питання, що унеможливлює впровадження запропонованих технологій. Практична значимість. Вивчення питання щодо розширення сировинної бази коксування дозволило встановити недостатність знань та наукових положень про структуру спікливого вугілля та його властивості, що унеможливлює його ефективно використовувати.
Аналіз процесів та методів розширення сировинної бази коксування. Повідомлення 2. Сучасні уявлення щодо розширення сировинної бази коксування
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Каширная, Н. О.; Коренєв, О. В.; Сорокін, Євгеній Леонідович; Старовойт, Анатолій Григорович; Малий, Євген Іванович; Старовойт, Марія Анатоліївна
UKR: Мета. Аналіз постсучасних методів, що дозволяють розширяти сировинну базу коксування задля ефективного використання викопних природних ресурсів країни. Методика. Аналіз надсучасних та сучасних методів і технологій, що стосуються методології розширення сировинної бази коксування. Результати. Аналіз сучасних методів, що стосуються розширенню сировинної бази коксування дозволив визначити пріоритетні напрями які дозволять суттєво знизити навантаження на природні ресурси та їх збереження. Наукова новизна. Набуті знання, з наведеного аналізу дозволять спонукати до визначення та отримання нових уявлень щодо будови горючих копалин, а саме викопного вугілля. Практична значимість. Вивчення питання щодо розширення сировинної бази коксування дозволило встановити недостатність знань та наукових положень про структуру спікливого вугілля та його властивості, що спонукає в дослідженнях його будови та властивостей.
Аналіз руйнування призматичних усічено-конусних зразків гірської породи при симетричному та асиметричному навантаженні
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023) Маліч, Микола Григорович; Катан, В. О.; Різо, Захар Миколайович; Кресс, Денис Володимирович; Авраменко, С. О.
UKR: Мета. Аналіз руйнування призматичних усічено-конусних зразків гірської породи на підставі математичного моделювання з використанням встановлених закономірностей напружень та деформацій у гірській породі при симетричному та асиметричному навантаженні. Методика. Використано комплексний метод узагальнення закономірностей теорії пружності та пластичності, закономірності розподілу контактних нормальних та дотичних напружень, рівняння граничного стану матеріалів, заснованих на критерії міцності Кулону; теорії ліній ковзання; зіставлення теоретичних результатів з експериментальними діаграмами «нормальне напруження-подовжня деформація» зразків; факти та явища руйнування гірських порід; узагальнення теоретичних закономірностей, що виникають при силовому навантаженні породи в дробарках. Практична значущість. Створення асиметричних умов навантаження з використанням сил контактного тертя з врахуванням фрикційних та міцнісних характеристик матеріалу, що руйнується, дозволять планувати та знижувати енергоспоживання при дезінтеграції у дробарках.
Аналіз сучасних теоретичних та технологічних методів і обладнання та перспектив розвитку завантаження доменних печей
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Селегей, Андрій Миколайович; Іващенко, Валерій Петрович; Безшкуренко, Олексій Георгійович
UKR: Розглянуто сучасний стан аналітичного забезпечення технології доменного виробництва. Проаналізовано основні методики, розроблені провідними науково-конструкторськими організаціями з металургії, що застосовуються для ефективного управління доменною плавкою. Показано, що технологія завантаження доменної печі має вирішальне значення для ефективності отримання чавуну. Обладнання моніторингу сучасних доменних печей дозволяє отримувати широкий спектр інформації, що може бути використана для оперативного ефективного корегування ведення доменної плавки. Використання вказаної інформації надає широкі можливості для забезпечення найраціональніших техніко-економічних показників процесу виплавки чавуну. В зв’язку з цим приділено значну увагу особливостям обладнання та технології для завантаження шихтових матеріалів у піч. Розглянуті основні експлуатаційні характеристики для обладнання доменних печей, що забезпечує завантаження шихтових матеріалів в ракурсі забезпечення раціонального окружного та радіального розподілу шихти на колошнику. Це, в свою чергу, дає змогу дотримуватися заданої програми завантаження та рудних навантажень. Наданий опис способів завантаження за допомогою безконусного завантажувального пристрою лоткового типу. Проаналізований процес руху потоку шихтових матеріалів по трактах безконусного завантажувального пристрою. Окремо розглянуті ділянки направляючих тічок, ділянка руху шихти в колошниковому просторі. Виявлені недоліки та переваги існуючих методик розрахунку динамічних параметрів шихтових матеріалів на відповідних ділянках. Наведений опис послідовності роботи обладнання, що забезпечує завантаження шихтою доменної печі та рекомендації для підвищенню ефективності алгоритмів роботи агрегатів. Окремо розглянуті методики для визначення геометричних та динамічних параметрів руху шихтових матеріалів у разі їх випуску з накопичувальних бункерів завантажувального пристрою доменної печі. Наведені аналітичні залежності для визначення витрати шихтових матеріалів з випускного отвору та швидкості витоку шихти. Розглянутий процес формування стовпа шихти у доменній печі. Серед основних чинників, що впливають на формування необхідного рудного навантаження вдовж радіусу колошника виділено програму завантаження та гранулометричний склад шихтових матеріалів, які постачаються на колошник. Також показано, що найефективнішим завантаженням доменної печі шихтовими матеріалами вважається такий спосіб, при використанні якого забезпечується оптимальне значення рудного навантаження із забезпеченням необхідної газопроникності стовпа шихтових матеріалів. Таким чином визначені основні напрямки ефективного удосконалення технології доменної плавки для забезпечення найкращих техніко-економічних показників та значним зниженням питомої витрати сировини.
Аналіз технологічних параметрів доменної плавки для розробки прогнозних моделей розрахунку техніко-економічних показників процесу
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Селегей, Андрій Миколайович; Мішалкін, Анатолій Павлович; Безшкуренко, Олексій Георгійович
UKR: Мета. Визначити основні технологічні параметри на підставі яких має ґрунтуватися прогнозна методика розрахунку техніко-економічних показників доменної плавки. Методика. Розглянуто фізико-хімічні та технологічні закономірності доменного процесу, що впливають на техніко-економічні параметри плавки. Показано, що температурний інтервал 600-1000°С слід вибирати у разі розробки прогнозних моделей доменного процесу при аналізі відновлювальних процесів з урахуванням теплового балансу. Результати. Визначені температурні інтервали для аналізу фізико-хімічних процесів, що впливають на техніко-економічні показники доменної плавки. Обґрунтовані припущення для аналізу Проаналізовано теплові умови ефективного протікання відновних процесів та їх вплив на технологічні показники доменної плавки. Наукова новизна. Розроблено аналітичне підґрунтя для отримання прогнозних моделей визначення зміни техніко-економічних показників доменної плавки. Встановлено, що найбільший вплив на протікання відновних реакцій має саме розподіл матеріалів у «сухій» зоні доменної печі. Практична значимість. Отримані аналітичні дані дають змогу розробити ефективну модель прогнозування зміни техніко-економічних показників доменної плавки на основі даних про хімічний склад колошникового газу та його розподілу вздовж радіуса колошника печі.
Аналіз формозміни сталевих сіток в алюмінієвому композиті в процесе прокатки-з’єднання
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Носко, М. І.; Коноводов, Дмитро Володимирович; Самсоненко, Андрій Анатолійович; Бобух, Олександр Сергійович
UKR: Мета. Порівняти деформацію армованих композитних матеріалів з алюмінієвого сплаву з використанням у якості фази армування плетеної та просічно-витяжної сталевої сітки. Методика. Було виконано експериментальне дослідження впливу величини висотної деформації пакета на деформацію сталевої сітки, що використовується у якості фази для армування, під час прокатки алюмінієвих композитів. В якості фази для армування використовували дротяну та просічно-витяжну сітку з нержавіючої сталі. Після прокатки досліджували вплив деформації на зміну кута комірки сітки в середині композиту. Результати. Встановлено вплив висотної деформації на зміну форми та деформацію сталевої сітки між двома листами алюмінію в процесі спільної прокатки. Показано, що просічно-витяжна сітка є кращім шаром для армування композитів на основі алюмінію, отриманих методом прокатки, оскільки її коефіцієнти подо в- ження нижчі, ніж у дротяної сітки. При цьому встановлено, що раціональне обтиснення при прокатці -з’єднанні становить понад 30%. Більш низьке обтиснення майже не викликає змін в розмірі ґраток, а деформація армованої сітки здійснюється лише за рахунок подовження і стиснення дротів. Наукова новизна. Представлене дослідження є оригінальним, так як вперше проведено порівн яння параметрів деформації фази армування під час прокатки композитів на основі сплаву алюмінію AA1050, армованого плетеною та просічно-витяжною сталевою сіткою. Практична значущість. Практична цінність представлених наукових результатів полягає в тому, що вони можуть бути використані для вдосконалення методів розрахунку течії металів з різними значеннями опору деформації при спільній пластичній деформації в умовах високого гідростатичного тиску.
Аналіз якості шихтових матеріалів при виробництві висококремнистого феросиліцію
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023) Кравченко, В. П.; Гладких, Володимир Андрійович; Аносов, О. В.; Рубан, Артем Володимирович; Рябцев, О. О.
UKR: Феросиліцій виробляють шляхом відновлення кремнію, що міститься у кварциті, твердими вуглецевими відновниками у присутності заліза. Головними компонентами шихти для виробництва феросиліцію є кварцит, вуглецевий відновник та сталева стружка, до яких висуваються жорсткі вимоги по фракції, вмісту шкідливих домішок, електропровідності. Високовідсоткові марки феросиліцію найбільш чутливі до якості відновника. У сучасній металургії відбулись зміни якісних характеристик коксової продукції в наслідок впровадження у доменному виробництві технології пиловугільного палива (ПВП), яке застосовується в доменній плавці як добавка, що призвело до зміни вимог до доменного коксу, а саме – необхідності зниження хімічної активності та збільшення гарячої міцності коксу. Таким чином, одним з можливих напрямків оптимізації технології виплавки феросиліцію в умовах АТ "ЗФЗ" є підбір відновлювальних сумішей, що складаються з різних вуглецевмісних матеріалів та задовольняють вимоги феросплавного виробництва щодо співвідношення показників реакційної здатності (CRI) та міцності коксу після реакції (CSR).
Аналітичні дослідження технології рафінування і легування металу на установці «ківш-піч»
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Рубан, Володимир Олександрович; Стоянов, Олександр Миколайович
UKR: Актуальність: Обробка металу на установці «ківш-піч» (УКП) є одним з найважливіших етапів позапічної обробки сталі, ключовими операціями якої є десульфурація, легування, видалення і модифікування неметалевих включень, які пов’язані з затратами теплоти, що компенсується шляхом використання енергії електричної дуги і забезпечує задану температуру перед розливанням. Розвиток технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч» обумовлений необхідністю підвищення якості та конкурентоспроможності металургійної продукції шляхом зниження її матеріало- і енергоємності. Позапічна обробка сталі на УКП дозволяє регулювати хімічний склад розплаву в вузькому діапазоні (мікролегування), підтримувати задану температуру сталі певного сортаменту перед розливанням на машинах безперервного лиття заготівки (МБЛЗ), що в свою чергу впливає на формування структури та властивостей кінцевого продукту. Аналітичні дослідження роботи установки «ківш-піч» спрямовані на оптимізацію процесу позапічної обробки сталі, зменшенні втрат енергії та матеріалів, підвищенні продуктивності та якості кінцевої продукції. Таким чином актуальність досліджень ковшової обробки металу, можуть сприяти розвитку нових технологій та матеріалів, що забезпечать більш ефективну виробничу діяльність. Мета роботи: Аналітичний огляд науково-технічної літератури, вітчизняних та закордонних патентів, присвячений розвитку технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч». Наукова новизна: Встановлені основні вектори розвитку технологій і обладнання позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч», які стосуються використання графітованих порожнистих електродів. Визначено позитивний вплив використання порожнистих електродів, на роботу установки «ківш-піч» за рахунок стабільного існування розряду електричної дуги, унеможливлення процесу розриву шару шлаку та покращення умов передачі теплоти безпосередньо металевому розплаву. Наукові та практичні результати: виходячи з огляду технологій обробки сталі на установці «ківш-піч» використання графітованих порожнистих електродів в подальшому дасть змогу визначити раціональні витрати газу, що подається каналом електрода, провести дослідження його впливу на параметри лунки піделектродної зони та теплові режими роботи агрегату.