2022

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16391

Browse

Now showing 1 - 39 of 39

Швидкість газових потоків при комплексному відновленні рудних матеріалів
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Гришин, Олександр Михайлович; Надточій, Анжела Анатоліївна
UKR: Мета. Встановити оптимальні параметри комплексного відновлення рудовуглецевого окатиша в умовах відсутності рідких фаз і визначити вплив розміру окатиша, частки вуглецю, що газифікується, і температури на глибину проникнення водню всередину окатиша. Встановити залежність положення кордону, що поділяє окатиш на зону комплексного відновлення та зону вуглецевотермії, від зазначених параметрів процесу твердофазного відновлення. Методика. У роботі використовується розроблена методика розрахунку вхідного та вихідного газових потоків стосовно моделі рудовуглецевого окатиша, що обдувається потоком водню. При розрахунку величин газових потоків варіювали параметрами: розмір окатиша, частка вуглецю, що газифікується, і температура у встановлених межах. За розробленою методикою розрахунку концентрації водню на зовнішній поверхні окатиша виконано оцінку впливу зовнішньодифузійної ланки на величину вхідного потоку. Наукова новизна. Вперше розраховані величини вхідного та вихідного газових потоків стосовно процесу комплексного твердофазного відновлення рудовуглецевого окатиша. Теоретично обґрунтовано та підтверджено розрахунком вплив розміру окатиша, частки газифікованого вуглецю та температури на глибину проникнення водню вглиб окатиша. Отримано рівняння, що описують вплив аналізованих параметрів процесу на величини газових потоків. Встановлено, що збільшення розміру окатиша звужує зону проникнення водню, зменшуючи обсяг окатиша, який відновлюється комплексно. У такому напрямі впливає підвищення частки газифікованого вуглецю, тобто інтенсифікація процесу. При постійних значеннях частки газифікації вуглецю та розміру окатиша підвищення температури процесу сприяє розширенню меж комплексного відновлення. Проаналізовано вплив швидкості зовнішнього газового потоку на величину вхідного потоку. Встановлено, що зростання лінійної швидкості потоку водню дещо інтенсифікує вхідний потік, проте цей ефект має загасаючий характер. На завершальній стадії процесу, коли повністю відновлено оксид в зоні комплексного відновлення, проходить процес комплексного довідновлення у зоні вуглецевотермії за рахунок потоків водню, що проникають, і вуглецю, що залишився. Практична значимість. Отримані результати розрахунків дозволяють визначити оптимальні параметри процесу комплексного відновлення рудовуглевецого окатиша, які забезпечують найбільше проникнення водню вглиб окатиша.
Випуск 2 (133). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Розрахунково-аналітичний метод визначення кінематичних та енергосилових параметрів кривошипно-повзунного механізму (Повідомлення 1. Кінематика)
(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 комп’ютерів. 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.
Моделювання впливу режиму продування ванни на масообмінні процеси та шлакоутворення у кисневому конвертері
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Камкіна, Людмила Володимирівна; Мішалкін, Анатолій Павлович; Камкін, Володимир Юрійович; Мяновська, Яна Валеріївна; Дворковий, О. І.; Ісаєва, Людмила Євгенівна
UKR: Мета. Встановити раціональні режими продування ванни та шлакоутворення при використанні традиційних та дослідних матеріалів, які забезпечують ефективне рафінування сталі від шкідливих домішок. Дослідити вплив зміни гідродинамічного стану конвертерної ванни на стійкість футерування проблемних зон конвертера та втрати металу з виносом, викидами, з корольками металу, що зливаються зі шлаком. Методика. В роботі використано методи холодного та високотемпературного моделювання процесу виплавки сталі. При проведенні експериментів з холодного моделювання дотримувалися режиму проникнення в рідину струменів газу на зразку і моделі з забезпеченням Lрз/Нв (модель) = Lрз/Нв (конвертер). Нв – глибина ванни на моделі та діючому конвертері. Lрз – довжина реакційної зони при високотемпературному моделюванні визначалась як довжина первинної реакційної зони, а при холодному – як довжина струменевої ділянки, що утворюється при проникненні газового струменю в рідину. Ці умови разом з забезпеченням подібності геометрії моделі та зразка вважали необхідними та достатніми для отримання даних для якісної та кількісної оцінки як гідродинамічного стану конвертерної ванни, так і впливу зміни способу та параметрів продування ванни на фізико-хімічні особливості рафінування сталі за часом процесу. Додатковою умовою, є дотримання умови рівності відношення площини ванни до площини внутрішнього перерізу сопла продувної фурми: (Sванни/Sсопла)модель=(Sванни/Sсопла)зразок на моделі та зразку. Наукова новизна. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджена доцільність використання для встановлення впливу на фізико-хімічні процеси та перетворення в конвертерній ванні режиму продування, для характеристики якого вибрали параметр - гідродинамічний фактор, що дорівнює співвідношенню LрзI/Нв. В свою чергу, довжина реакційної зони, що утримується при проникненні газового струменю в ванну залежить від інтенсивності продування: Lрз ~ K q0,4. Вперше для визначення під час продування киснем залізовуглецевого розплаву конвертерної ванни інтенсивності переводу сірки в шлак для діапазону зміни вмісту в ньому вуглецю 3,0...0,25 використано параметр, що визначає стан перемішування ванни під час її продування киснем - LрзI/Нв, де LрзI – довжина первинної реакційної зони, яка утворюється при проникненні кисневого струменю в металевий розплав. Первинна реакційна зона є джерелом утворення пузирів СО за реакцією FeO + C = Fe +CO, які відповідають за інтенсивність перемішування ванни шляхом утворення циркуляційних потоків металу в ванні, які в свою чергу відповідають за транспорт елементів-домішок до межі метал-шлак. Показано, що в заданому діапазоні зміни вмісту в металевому розплаві вуглецю залежність швидкості видалення з металу в шлак сірки від гідродинамічного параметру LрзI/Нв носить екстремальний характер. В цей час, коли досягається максимальний ефект перемішування ванни, при наявності необхідної основності шлакової фази швидкість реакції десульфурації для даних умов є максимальною. В подальшому в разі реалізації традиційної схеми конвертування, для якої характерно різке підвищення вмісту в шлаку оксидів заліза (15...17%) швидкість реакції десульфурації ще при достатній швидкості металевих потоків зменшувалася. Практична значимість. Зниження інтенсивності продування металевої ванни в умовах реалізації виплавки сталі в лабораторному кисневому конвертері з верхнім кисневим продуванням з 4,0 м3/т·хв до 3,2 м3/т·хв, при збільшенні часу продування на 17,8%, підвищило показник десульфурації. Доведення реакції десульфурації до її більш повного завершення досягнуто за рахунок раціональної організації перемішування розплаву в конвертерній ванні: відповідна та ефективна з точки зору завершення десульфурації сталі швидкість доставки металу до реакційної поверхні забезпечила вищу у порівнянні з більш високо інтенсивним продуванням ванни киснем швидкістю реакції десульфурації на межі розподілу метал-шлак. При цьому значення показника Ls =(S)/[S] підвищилось з 6,4 до 10,5.
Газові кисневі електроди в йонних розплавах: типи, оборотність, електроди порівняння та шкали кислотності
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Малишев, В. В.; Габ, А. І.; Шахнін, Д. Б.; Воляр, Р. М.; Головачов, Артем Миколайович
UKR: Мета. Обгрунтувати застосування кисневого електроду порівняння з β-Al2O3 мембраною у вольфраматно-молібдатних розплавах, побудувати шкалу кислотності та запропонувати її використання для оцінки можливості електроосадження молібдену, вольфраму та їх сполук з карбоном, силіцієм та бором у цих розплавах. Методика. Вимірювання електрорушійних сил електрохімічних ланцюгів у галогенідних та вольфраматно-молібдатних розплавах з використанням платино-кисневих індикаторних електродів та мембранних електродів порівняння з додаванням різних донорів та акцепторів оксигенових йонів. Результати. Можливість використання кисневого електроду порівняння з β-Al2O3 мембраною та шкал кислотності (основності) у вольфраматно-молібдатних розплавах для здійснення електрометалургійних процесів осадження та рафінування. Наукова новизна. Сформульовано умови застосування електродної системи в якості електроду порівняння. Як електроліти електродів порівняння вибрано розплави на основі натрій вольфрамату і хлоридні вольфрамато (молібдато)вмісні розплави. Доведено, що потенціал кисневого електроду відносно електроду порівняння визначається відношенням активностей йонів оксигену в досліджуваному розплаві та в розплаві електроду порівняння. Запропоновано шкалу кислотності (основності) в розплавах на основі вольфраматів і молібдатів лужних та лужноземельних металів. Практична значущість. В якості мембрани електродів порівняння показана можливість використання матеріалу на основі β-Al2O3. Доведено його стійкість як у кислих, так і в основних розплавах. Експериментально визначено температурні межі застосування цього матеріалу як мембрани та доведено стабільність і відтворюваність значень потенціалів. Виміряно електрорушійні сили електрохімічних ланцюгів з платино-кисневими індикаторними електродами та мембранними електродами порівняння. Досліджені розплави систематизовано за значеннями показників кислотності (основності). Ключові слова: кисневий електрод, розплави солей, β-Al2O3 мембрана, мембранні електроди, електрохімічні ланцюги, шкала кислотності (основності).
Особливості гарячого пресування труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Медведєв, Михайло Іванович; Бобух, Олександр Сергійович; Бояркін, В’ячеслав Володимирович; Коноводов, Дмитро Володимирович; Самсоненко, Андрій Анатолійович
UKR: Мета. Удосконалення технології виробництва труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем, з використанням гарячого пресування. Методика. Аналіз результатів експериментальних досліджень зміни температури гільз при охолодженні під час допоміжних операцій гарячого пресування на горизонтальних гідравлічних пресових установок для визначення зміни температури гільз в процесі охолодження. Результати. Представлено результати розрахунків зміни температури металу гільз в процесі охолодження під час допоміжних операцій роботи пресової установки силою 31,5 МН з товщиною стінки гільзи 40 – 70 мм та температурою нагріву 1050 – 1200 °С, пресової установки силою 20 МН з товщиною стінки гільзи 40-70 мм та температурою нагріву 1100 – 1250 °С, пресової установки силою 55 МН з товщиною стінки гільзи 70 – 120 мм та температурою нагріву 1100 – 1250 °С. Наукова новизна. Визначено залежності опору деформації від температури нагріву та товщини стінки гільзи, швидкості та ступеня деформації з врахуванням базових величин в промислових умовах. Запропоновано залежності для визначення параметрів нагріву та зміни розігріву металу в зоні деформації для визначення зміни ступеня деформації. Практична значущість. Результати, представлені в роботі, дають можливість розробити рекомендації для вдосконалення параметрів технології виробництва труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем, з використанням гарячого пресування. Практична значущість підтверджена співставленням даних, отриманих розрахунками, з експериментальними даними, отриманими під час виробництва труб розміром Ø95х10 мм зі сплаву ЧС42 та труб розміром Ø203х11 зі сплаву ЧС57.
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.
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.
Характер механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані у паро-мікрохвильовому середовищі
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Карпова, Тетяна Петрівна
UKR: Мета. Дослідити характер та розробити опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Методика. Міцність на розтяг структурованих сумішей визначали на приладі мод. LRu-2e відповідно до ГОСТ 23409.7. Структуру поверхонь руйнування піщано-рідкоскляних сумішей досліджували на растровому електронному мікроскопі мод. РЕМ-106І при прискорювальній напрузі від 20 до 30 кВ і силі струму зонда від 4 А до 30 А у вторинних електронах з діаметром зонда від 1000 до 200 нм. Розробку опису механізму руйнування піщано-рідкоскляних сумішей виконано за результатами аналізу, зіставлення, виключення та узагальнення відомих та отриманих авторами даної роботи експериментальних та теоретичних досліджень, опублікованих у відкритих наукових джерелах з аналізованої тематики. Результати. Не залежно від вмісту рідкого скла в структурованій піщано-рідкоскляній суміші характер її руйнування залежить від часу паро-мікрохвильової обробки, який зі збільшенням часу обробки змінюється від адгезійного до змішаного і когезійного. Відповідно до розробленого опису механізму руйнування перехід від адгезійного до когезійного механізму руйнування викликано характером ходи залежності підвищення в часі як адгезійної міцності в системі кварц-рідке скло, так і когезійної міцності рідкого скла в манжетах суміші. При цьому зміна когезійної міцності рідкого скла у часі при мікрохвильовій обробці має екстремальний характер і, вочевидь, зумовлена ступенем полімеризації силікату натрію з рідкого скла під час його дегідратації. Наукова новизна. Вперше розроблено опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Практична значимість. Отримані дані дозволять розширити уявлення про властивості піщано-рідкоскляних форм та механізм їх руйнуванні під механічним впливом, оцінити можливості способу структурування в паро-мікрохвильовому середовищі, цілеспрямовано вибрати напрями досліджень та практичних дій в частині керування рівнем властивостей структурованих піщано-рідкоскляних сумішей.
Вплив Н-шарів на залізовуглецеві та корозійностійкі сталі та сплави
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Карпов, Володимир Юрійович; Носко, Ольга Анатоліївна; Аюпова, Тетяна Анатоліївна
UKR: Мета. Розглядається взаємодія водненасичених шарів (Н-шарів) з різними марками залізовуглецевих та корозійностійких сталей та сплавів. Методика. Виявлено помітний вплив Н-шарів як на мікроструктуру сталей, так і на їх властивості. Зразки сталей у вигляді пластин поміщалися в установку, де одночасно піддавалися термоциклюванню або у водні, або в аргоні. Далі проводили їхній металографічний аналіз. Результати. Для чистого заліза відзначалося різке збільшення пластичності, більш ніж удвічі. Мікроструктура зразків після ТЦО в аргоні та водні змінилася дуже сильно. Бал зерна змінився з 9 до 1. Було визначено, що виділення водню при охолодженні відбувається при евтектоїдному перетворенні у звичайних вуглецевих сталях. Мікроскопічне вивчення структур сталей показало їхню різку зміну і найчастіше в гірший бік. Дослідження показали, що є можливість керувати процесом навуглецювання - зневуглецювання вуглецевих сталей, їх строчковістю після деформації прокатаної сталі. Вивчення легованих сталей типу Х18Н9Т та 40Х13 дало розуміння зміни їх властивостей у процесі ТЦО у водні. Особливо цікавим є факт, що сталь Х18Н9Т практично не змінює своїх властивостей після ТЦО у водні в широкому інтервалі температур та тисків. Інша сталь 40Х13 дуже різко змінює свої механічні властивості – стає твердою та крихкою. При виготовленні виробів з цієї сталі неприпустима їх робота при температурі, що циклічно змінюється. Наукова новизна. Основна наукова новизна полягає у детальному дослідженні структури та властивостей ряду сталей, які широко використовуються у промисловості. Практична значущість. Отримані результати дозволяють зробити однозначний висновок, що термоциклювання залізовуглецевих та корозійностійких сталей дуже сильно змінює їх властивості. Це вимагає детального вивчення будь-якої сталі, яка має працювати в подібних умовах.
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.
Випуск 6 (137). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Дослідження властивостей електродних пеків
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Малий, Євген Іванович; Чемеринський, Михайло Сергійович; Старовойт, Марія Анатоліївна
UKR: Мета. Дослідження фізико-хімічних процесів, що проходять між розплавленим пеком і твердими наповнювачами – компонентом графітованих електродів, та запропоновані методи визначення реологічної поведінки пеку. Методика. Дослідження реологічної поведінки пеку проводили з використанням методів зміни крайового кута змочування, а поверхневі властивості пеку – з використанням методики прямого визначення індексу змочування. Результати. Визначено, що крайовий кут змочування не може бути абсолютним показником його якості, оскільки він залежить від адгезійної активності пеку з вуглецевими наповнювачами. Наукова новизна. Вперше показано, що характеристики міцності графітованих електродів обумовлюють такі фактори, як індекс змочування, крайовий кут змочування, і залежать від початкового періоду адгезійної взаємодії електродного пеку з вуглецевими наповнювачами. Практична значущість. За результами роботи встановлено, що певний показник відповідає загальному принципу явищ, що відбуваються при змочуванні, що дає можливість повноцінніше охарактеризувати поведінку електродних пеків під час виробництва графітованих виробів.
Дослідження впливу параметрів процесу гарячого пресування корозійностійких труб на зношування матричних кілець за допомогою комп’ютерного моделювання
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Пінчук, Вікторія Леонідівна; Самсоненко, Андрій Анатолійович; Бобух, Олександр Сергійович; Кузьміна, Ольга Михайлівна; Корнєв, С. В.; Фролов, Ярослав Вікторович
UKR: Мета. При експлуатації інструменту, зокрема у технологічному процесі пресування корозійностійких труб, одним з основних видів руйнування є зношування. Встановлено, що 85 ... 90% інструменту, що використовується в процесах обробки тиском, виходить з ладу в результаті зносу і тільки 10 - 15% з інших причин. Зношування – процес руйнування і відділення матеріалу з поверхні інструменту та/або накопичення його залишкової деформації при терті, який проявляється у поступовій зміні розмірів й форми інструменту. Наразі процес зношування та зносостійкість інструменту часто вивчається за допомогою комп'ютерного моделювання. Часто комп'ютерне моделювання використовується також як перший етап перед випробуванням досліджуваного процесу в лабораторних та виробничих умовах. Методика. Дана робота присвячена моделюванню процесу пресування труб за допомогою ПП QForm UK 10 і дослідженню впливу параметрів технологічного процесу на розподіл тиску та температур на контакті з а- готовки та матриці для оцінки зносу матриці. Результати. Теоретично досліджено вплив коефіцієнту витяжки, початкової температури заготовки та швидкості руху прес-штемпеля на зношування матричного кільця та силу пресування під час процесу пресування труб розмірами 60×14 мм та 60×8 мм зі сталі 08Х18Н10Т. Дослідження проведено за методикою повнофакторного експерименту 23. Наукова новизна. Отримано регресійні залежності максимальних значень параметрів зношування матриці та сили пресування від вищезазначених факторів. Досліджено розподіл температури, тиску та зношування на робочій поверхні матриці. Практична значущість. Визначено, що основну долю (≥ 90 %) значення сумарного зношування матриці складає зношування від тиску. Також визначено, що ділянки розподілу максимальних значень зношування та максимальних значень тиску не співпадають. Додатковий аналіз результатів моделювання дозволяє висунути гіпотезу про спільний вплив інтенсивності деформації (або ступеню деформації) та відносної швидкості заготовки на контакті з інструментом на зношування. Дана гіпотеза потребує подальшої теоретичної та експериментальної перевірки.
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.
Випуск 4 (135). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Розрахунок процесу модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Іванова, Людмила Харитонівна
UKR: Мета. Встановити тривалість твердіння робочого шару прокатних валків в кокілі, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і масу хімічних елементів-графітизаторів для введення їх в осьову зону, що зменшить вплив карбідоутворювальних хімічних елементів на структуру заевтектоїдної сталі. Методика. Кінетику кристалізації фронтів ліквідус, виливання і солідус встановлювали за дев’ятьма експериментальними вимірами твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що були отримані Б. Б. Гуляєвим. Оцифрування кривих виконували в програмі AutoCAD 2010 в координатах відносного розміру виливка х/R і параметричного критерію Б. Б. Гуляєва τ/R2. Результати. За результатами оцифрування та інтерполяції експериментальних даних побудовані криві кінетики твердіння фронтів ліквідус, виливання і солідус у виливках із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%. Підвищити якість прокатних валків із заевтектоїдної сталі можливо при зменшенні негативного впливу цементиту, карбідів хрому і молібдену на структуру осьової зони за рахунок введення графі тизувальних елементів, яке реалізувати необхідно тільки після твердіння в кокілі робочого шару із заевтектоїдної сталі. Тому послідовно розраховували тривалість твердіння робочого шару в бочці валка, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і на цю масу рідини встановлювали масу хімічних елементів-графітизаторів. Наведено приклад розрахунку маси графітизатору по отриманим кривим кінетики твердіння фронту виливання для бочки прокатного валку масою 2080 кг. Виконати технологію введення графітизатора по осі виливка доцільно згідно наведеного способу лиття і схеми ливарної форми. Наукова новизна. Вперше отримали криві кінетики твердіння фронтів виливання, солідус та ліквідус з кроком за відносним розміром виливка 0,05 х/R для заевтектоїдної сталі з вмістом 1,80% вуглецю. Вперше запропоновано методику розрахунку маси і часу введення графітизувального модифікатора в осьову зону валків різних розмірів відповідно до кількості рідкої та рідко-твердої фаз, які залишаються після твердіння робочого шару у бочці. Практична значущість. Запропоновано технологію графітизувального модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80% для зменшення негативного впливу цементиту на фізико-механічні властивості осьової зони.
Удосконалення технології виробництва труб з корозійностійких сталей і титанових сплавів
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Медведєв, Михайло Іванович; Бобух, Олександр Сергійович
UKR: Ціль роботи. Удосконалення технології виробництва безшовних труб з корозійностійких сталей аустенітного класу і титанових та цирконієвих сплавів. Розробка технічних рішень по визначенню раціональних температуро- деформаційних і швидкісних режимів пресування труб та експандування попередньо свердлених заготовок, які забезпечують виконання вимог нормативних документів а саме вимог іноземних стандартів [ASTME, DIN та інш.] , ГОСТ, ДСТУ , а також зниження витратного коефіцієнту металу. Методика досліджень. При визначенні математичної залежності раціональних температуро-деформаційних параметрів пресування труб і експандування попередньо свердлених заготовок були використані дані експериментальних досліджень пресування труб з різних сталей і сплавів. Результати. Розроблено ряд технічних рішень по визначенню математичної залежності температур нагрівання заготовок від деформаційних параметрів (коефіцієнта витяжки при пресуванні труб), швидкості пресування, температури максимальної пластичності), залежності величини зерна аустеніта від параметрів технології пресування (температури нагрівання заготовок, геометричних параметрів заготовок та інструменту, тимчасового опору ро зриву) та інші. Наукова новизна. Визначені раціональні температуро-деформаційні режими пресування труб з корозійностійких аустенітних сталей і титанових сплавів для авіаційної промисловості і атомної енергетики. Практична значущість. Розроблені режими реалізовані при розробки технології виробництва труб на вітчизняних та іноземних пресових установках з забезпеченням вимог нормативної документації.
Дослідження динамічних процесів у гідросистемі затискання заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мазур, Ігор Анатолійович; Лісний, Д. Ю.; Шелудько, Д. О.
UKR: Мета. Метою роботи є дослідження динамічних навантажень, які виникають в гідросистемі механізму затискання трубної заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140 та розробка заходів по їх зниженню. Методика. Методика дослідження заснована на використанні методів математичного моделювання та фундаментальних законів гідравліки та гідродинаміки. Розроблено математичну модель дослідження динамічних процесів, що відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки яка враховує хвильові процеси у довгих гідромагістралях. Відмінною рисою розробленої математичної моделі є можливість вибору раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу, для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей. Результати. З використанням розробленої моделі досліджено динамічні процеси, які відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки. Встановлено, що коефіцієнт динамічності гідросистеми складає 1,39, який значно перевищує припустиме значення. Запропоновані технічні рішення для зниження небезпечних динамічних навантажень у гідросистемі полягають у тому, що необхідно зменшити час спрацьовування гідророзподільника з 0,30 сек до 0,15 сек, та використовувати у гідроциліндрі гальмівний пристрій з довжиною камери гальмування у 15 мм. Наукова новизна. Для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей у математичній моделі передбачений вибір раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу. В якості таких впливів збурення в умовах насосного приводу найчастіше за все виступають практично миттєве спрацьовування керуючих елементів та раптова зупинка робочого органу на при кінці його руху. Таким чином, для кожної з гідромагістралей було взято раціональне число ділянок розбиття kj, що забезпечує задану точність математичної моделі. Практична значущість. Практична значущість роботи полягає в розробленій математичній моделі, яка дозволяє з високою достовірністю аналізувати поведінку гідросистеми механізму затискання, що піддається впливу різного характеру в широкому діапазоні режимних параметрів.
Вплив вмісту вуглецю на тривалість кристалізації фронту ізоліквідус сплавів Fe-C у кокільних циліндричних формах
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Хричиков, Валерій Євгенович; Меняйло, Олена Валеріївна; Афтандилянц, Є. Г.; Гнилоскуренко, С. В.
UKR: Мета. Встановити тривалість кристалізації фронту ізоліквідус сплавів Fe-C в діапазоні 0,04 ... 4,83 %С, що охолоджуються у кокільних циліндричних формах. Методика. Тривалість кристалізації фронту ізоліквідус встановлювали по дев’яти експериментальним вимірам твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що отримані Б.Б. Гуляєвим, О.Н. Магницьким, Л.М. Постновим. Оцифровку твердіння сплавів з вмістом вуглецю 0,04%, 0,1%, 0,4%, 0,93%, 1,42%; 2,44%, 3,28%, 4,45%, 4,83% виконували в програмі AutoCAD 2010 в координа- тах х/R і τ/R2, де х – товщина шару металу, що затвердів; R – радіус виливка; τ – час твердіння. Результати. В процесі оцифровки і інтерполяції експериментальних термографічних досліджень отримано 20 кривих твердіння фронту ізоліквідус з кроком по відносному розміру виливку 0,05 х/R і по вмісту вуглецю 0,05% в інтервалі хімічних складів 0,04 ... 4,83%С. Наведено приклади розрахунку тривалості твердіння виливків різних хімічних складів в сплавах Fe-C при охолодженні у кокілях циліндричної форми. Максимальна тривалість твердіння при 0,1%С обумовлено виділенням високою кількістю твердої фази ≈60 % поблизу температури лікві- дус, а при 0,30 - 0,45%С зменшення тривалості твердіння обумовлено зменшенням кількості твердої фази до ≈7 %. Ще менша тривалість твердіння при температурі ліквідус у чавунів: при 3,5%С виділяється лише 2 - 3% твердої фази. Експериментальні криві охолодження також фіксують у чавунів незначну температурну зупинку на кривій охолодження при температурі ліквідус і велику – при солідус. Тому виділення більшої частини прихованої теплоти кристалізації відбувається при температурі солідус і загальна тривалість твердіння 100% твердої фази у чавунів більша, а ливарні властивості доевтектичних і евтектичних чавунів значно вищі, ніж у сталі. Наукова новизна. Вперше теоретично визначено вплив хімічного складу сплавів Fe-C у діапазоні 0,04...4,83%С на кінетику просування фронту твердіння ліквідус за параметричним критерієм τ/R2 і від- носним розміром х/R від поверхні до центру циліндричних виливків, що охолоджуються у кокілі. Вперше встановлено вплив на тривалість твердіння кількості твердої фази при температурі ізоліквідус і нерівномірністі розподілу частки прихованої теплоти кристалізації при температурах ліквідус і солідус. Практична значущість. За наведеними прикладами розрахунку тривалості твердіння фронту ізоліквідус обґрунтовано кращі ливарні властивості сплавів, в яких при температурі ліквідус кількість виділення твердої фази мінімальна. За отриманим масивом даних можливо побудувати кінетику просування фронту ліквідус по товщині циліндричного виливку, а за гіпотезою приведеної товщини М.І. Хворінова встановити тривалість твердіння виливків у формі куля і плита.
Технологічний рециклінг стрижневої суміші на основі фосфатів натрію
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Лютий, Р. В.; Тишковець, М. В.; Осипенко, Ірина Олександрівна; Мисливченко, О. М.
UKR: Вперше представлено результати досліджень властивостей стрижневої суміші на основі неорганічного зв’язувального компонента, здатної до повторного використання. У роботі використано зв’язувальний компонент, який утворюється внаслідок неорганічного хімічного синтезу із ортофосфорної кислоти та триполіфосфату натрію. Потенційно використання такого матеріалу в ливарному виробництві сприяє вилученню фосфатів натрію із побутової хімії та значному покращенню екології водних екосистем. Попередніми дослідженнями встановлено, що цей зв’язувальний компонент забезпечує високу міцність стрижневої суміші. У представленій статті додатково вивчено такі властивості, як залишкова міцність, вибиваємість та можливість повторного використання суміші. Визначено, що під час нагрівання зв’язувальний компонент має ряд фізико-хімічних перетворень, які поляга- ють у переході полі- та пірофосфатів натрію у метафосфати (200…250 оС), їх подальшому плавленні та зміні кристалічної форми на аморфну (500…600 оС). Внаслідок цього стрижнева суміш після нагрівання та охолодження зберігає відносно високу міцність. Однак завдяки водорозчинності фосфатів натрію, ливарні стрижні із внутрішніх порожнин виливків легко вилучаються у воді, незалежно від значень залишкової міцності суміші. Усунення негативного впливу фосфатів натрію на водні екосистеми, незважаючи на використання води для вилучення ливарних стрижнів, досягається тим, що зв’язувальний компонент після розчинення у воді повторно проявляє зв’язувальну здатність, тобто суміш здатна до технологічного рециклінгу та багаторазового використання у замкненому виробничому циклі без витоку до навколишнього середовища.
Формування режиму навантаження для прогнозування ресурсу колон гідравлічних пресів для виробництва залізничних коліс
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Білодіденко, Сергій Валентинович; Гануш, Василь Іванович; Іжевський, Є. А.; Костриця, Сергій Анатолійович
UKR: Дослідження в області міцності і надійності станин важких гідравлічних пресів особливої актуальності на були у зв’язку з необхідністю продовження ресурсу після їхньої довготривалої експлуатації. Найбільш небезпечним за наслідками відмови елементом станини є колони, які в свою чергу мають різьбове з’єднання як найбільш вразливе місце. Робота присвячена аналізу і узагальненню експериментальних досліджень пресу зусиллям 100 MН, формування режиму навантаження елементів колон для подальшої оцінки її технічного стану і прогнозування ресурсу. Розглянуто загальні принципи проєктування колон і особливості експлуатації дослідженої колесопрокатної лінії. За результатами експериментального вимірювання навантаженності станини пресу зусиллям 100 МН при виробництві залізничних коліс з’ясовано, що процес штампування однієї заготовки визиває один пульсуючий цикл зміни напружень в елементах станини. Середнє зусилля при пресуванні коліс діаметром 957 мм складає 70.3 MН, а для коліс діаметром 1062 мм прийнято зусилля 91.4 MН. Сформовано типовий режим навантаження елементів колони преса у вигляді блока з 4-х рівнів. Визначені еквівалентні зусилля блоків в залежності від умов прогнозування ресурсу. Досліджено вплив виробництва коліс великого діаметру на ресурс станин.
Випуск 1 (132). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Енергетичний аналіз дроблення рудних матеріалів асиметричним навантаженням
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Маліч, Микола Григорович
UKR: Мета. Зниження енерговитрат і підвищення ефективності дезінтеграції рудної маси шляхом управління її напружено-деформованим станом у дробарках на основі математичного моделювання та використання встановлених закономірностей напружень та деформацій у гірській породі при взаємодії з робочим інструментом. 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 контакті інструменту з породою в дробарках. Наукова новизна. При асиметричних контактних дотичних напруженнях в твердому тілі, що деформується, формуються розтягуючі горизонтальні напруження, при цьому чисельні значення цих напружень зі збільшенням коефіцієнта контактного тертя зростають, а межа міцності на стискання і питома енергія руйнування гірської породи суттєво знижується. Результати. Асиметричне навантаження породи потрібно і можна створювати в щокових дробарках зі складним рухом щоки, в конусних дробарках, у валкових дробарках з різною швидкістю обертання валків. Це відповідає моделі найбільш ефективного ковзного стиснення. Практична значущість. Створення асиметричних умов навантаження з використанням сил контактного тертя з врахуванням фрикційних та міцнісних характеристик матеріалу, що руйнується, дозволять суттєво знижувати енергоспоживання при дезінтеграції рудної сировини.
Дослідження поведінки шлакової системи при обробці металу газовою сумішшю з підвищеним вмістом азоту
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Голуб, Ірина Валеріївна
UKR: Мета. Вивчення впливу шлакового покрову на видалення газів (водню та азоту) при обробці металу газовою сумішшю. Одним з найбільш поширених способів ковшової обробки сталі є процес продування металу інертними газами та її вакуумування. Методика. Математична модель, яка дозволяє розглядати процес видалення і розраховувати кількісні показники видалення розчинених газів з металу при позапічній обробці. Результати. При продуванні аргоном метал на установці ківш-піч поверхня металу повинна бути відкритою від шлаку, але при цьому відбувається паралельний перехід газу з атмосфери в метал, оскільки шлак є захисним покривом металу від атмосфери також доказано, що спінювання шлаку впливає лише на вміст азоту в металі. Наукова новизна. Розгляд термодинамічних та кінетичних особливостей розчинення азоту в металі при продувці інертними газами металу в ковші та при вакуумуванні дозволили з'ясувати тепло та масообміні процеси поведінки газів у металі що приведе до можливостей розробки нової технології ковшової обробки металу із застосуванням інертних газових сумішей. Практична значущість. Використовувати суміш газів, що містить азот, при продувці можливо за рахунок ведення процесу обробки металу під спіненим шлаком, бо процес видалення азоту йде значно швидше тому є можливість розширити класу для якого можливо використовувати суміш газів при продувці сталі.
Методи візуалізації гідродинамічних процесів при «холодному» моделюванні продування
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мамешин, Валерій Сергійович; Нізяєв, Костянтин Георгійович; Журавльова, Світлана Валеріївна
UKR: У статті обговорюються основні переваги та недоліки найпоширеніших методів візуалізації циркуляційних гідродинамічних потоків. Розглянуто сфери їх застосування, обладнання, що використовується. Метою цього дослідження були розробка оригінальної методики візуалізації гідродинамічних потоків за допомогою реоскопічної рідини та аналіз особливостей її застосування при холодному моделюванні киснево-конвертерного продування. Для отримання реоскопічної рідини було запропоновано використовувати воду та сухий перламутровий пігмент марки KW 427 За результатами проведеного «холодного» моделювання продувки встановлено, що використання реоскопічної рідини забезпечує стабільність візуалізації гідродинамічних циркуляційних потоків і дозволяє визначати напрямок руху і розподіл циркуляційних потоків, що формуються в рідкій ванні і встановити локалізацію застійних зон.
Перспективи використання технологій ав для виготовлення біметалевих з’єднань
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Карпович, Олена Володимирівна; Жумар, Денис Сергійович; Каракаш, Євген Олександрович
UKR: В цій роботі проводиться огляд різних стратегій обробки, методи визначення характеристик, проблеми та майбутні напрямки отримання біметалічних сплавів методом адитивного виробництва. Також наведено технології адитивного виробництва металів, їх проблеми, характеристики структур, фізичні властивості та майбутні перспективні напрямки розвитку.
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.
Аналітичні дослідження і характеристика методів рафінування сталі у промковші МБЛЗ
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Синегін, Євген Володимирович; Суховецький, Сергій Васильович
UKR: Актуальність: Постійно зростаючі вимоги до якості металопродукції та її собівартості спонукають до сталого розвитку технологій рафінування сталі, зокрема й від неметалевих включень, присутність яких в сталі суттєво знижує механічні властивості сталевої продукції. Наразі рафінування сталі від неметалевих включень здійснюється починаючи з позапічної обробки сталі у сталерозливному ковші і з акінчується на етапі розливання сталі. Найбільш ефективними методами рафінування сталі, що зумовило їх широке використання в промисловості, є продувка інертним газом, електромагнітне перемішування, модифікування та ін. Найбільш ефективним з погляду рафінування сталі є обробка на фінішних етапах виробництва, зокрема при розливанні стаі на МБЛЗ у проміжному ковші. Мета роботи: з огляду на широке різномаїття технологій і методів рафінування сталі, зокрема й на етапі безперервного розливання сталі, виникає потреба в їх систематизації і класифікації, що дозволить краще оцінювати і порівнювати їх ефективність. Наукова новизна: систематизовані і класифіковані методи рафінування сталі при безперервному розливанні сталі. На прикладі світового досвіду, ґрунтуючись на огляді останніх закордонних публікацій, розглянуто конкретне застосування і ефективність кожного типу методів. Наукові та практичні результати: запропонована класифікація методів дозволить краще оцінювати їх ефективність та раціонально обирати доцільні методи та їх комбінації для кожного окремого виробництва, зокрема із урахуванням марки сталі. Також, виходячи з оцінки ефективності розглянутих методів, можна визначити додаткові резерви щодо їх вдосконалення.
Спікання залізорудних обкотишів із підвищеним вмістом твердого палива. Досвід виробництва
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Ванюков, Антон Андрійович; Ковальов, Д. А.; Камкіна, Людмила Володимирівна; Комар, А. С.
UKR: В роботі розглянуто питання підвищення продуктивності доменних печей. Одним із способів, поряд зі збільшенням кількості дуття і зменшенням витрати коксу, є використання високоякісної металізованої шихти. Тому обгрунтування можливості широкого використання твердого палива, як джерела теплової енергії, так і відновника оксидів заліза, у виробництві залізорудних обкотишів є актуальним. Завдання дослідження при виробництві обкотишів: підвищення міцності офлюсованих обкотишів, що вміщують тверде паливо фракції 0,08—0,8 мм, покращення їх ступеня металізації та можливість перенесення частини процесу відновлення з доменної печі на стадію спікання гібридних згрудкованих шихтових матеріалів.
Дослідження особливостей модифікації електродного пеку фенол-формальдегідною смолою
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Малий, Євген Іванович; Чемеринський, Михайло Сергійович
UKR: Мета. Дослідження фізико-хімічних процесів, що проходять між розплавленим пеком і модифікатором – фенол-формальдегідної смоли, та запропоновані фактори регулювання процесу модифікації. Методика. Дослідження модифікації електродного пеку фенол-формальдегідною смолою проводили з використанням методів математичного моделювання, визначення групового складу, сорбційної ємності термоантрациту, зміни крайового кута та індексу змочування. Результати. Визначено, що фенол-формальдегідна смола здатна впливати на реологічні характеристики електродного зв’язуючого. Наукова новизна. Вперше показано, що при технологічному формуванні групового складу пеку під впливом фенол-формальдегідної смоли відбувається його пластифікація, а найбільш дієвим фактором регулювання процесу модифікації є термічна витримка та вміст модифікатору. Практична значущість. За результатами роботи встановлено, що модифікація електродного пеку фенол-формальдегідною смолою позитивно впливає на його властивості, а отримані параметри процесу можливо використовувати під час виробництва вуглеграфітових виробів.
Вплив гарячої деформації на структуру аустеніту вуглецевої сталі
(Український державний університет науки і технологій, ІПБТ, Дніпро, 2022) Вакуленко, Ігор Олексійович; Болотова, Дар’я Михайлівна; Перков, Олег Миколайович; Плітченко, Сергій Олександрович
UKR: Мета. Визначення впливу температури і ступеня гарячої пластичної деформації на розвиток збіркової рекристалізації аустеніту вуглецевої сталі. Методика. В якості матеріалу для досліджень використані вуглецеві сталі з концентрацією вуглецю 0,55 і 0,65%, що відповідають максимальному і мінімальному значенню в межах марочного складу для суцільнокатаних залізничних коліс. Кількість інших хімічних елементів відповідала вимогам нормативної документації на залізничні колеса. Зразки для досліджень мали форму циліндрів діаметром 20 та висотою 40мм. Різну ступінь пластичної деформації отримували при стисненні зі швидкістю деформації порядку 10-3 с-1. Для нагріву зразків до температур гарячого обтиснення використані нагрівальні електричні печі камерного типу. При нагріві зразків здійснені заходи, що запобігають окисленню та локальному зниженню концентрації атомів вуглецю на їх поверхнях. Після термічної обробки зразків та механічної підготовки поверхні, виявлення структури аустеніту здійснювали з використанням травника на основі суміші розчинів з соляної та пікринової кислот. Структуру сталей досліджували під світловим мікроскопом. Розмір зерна аустеніту визначали за методиками кількісної металографії. Результати. Дослідженням структури вуглецевої сталі визначено, що за умов підвищення температури відпалу, виникнення структурної неоднорідності аустеніту обумовлено зміною механізму розвитку збіркової рекристалізації. Починаючи від 10 % гарячого обтискування, пропорційно ступеню пластичної деформації, розвиток збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж приводить до подрібнення зерна аустеніту і формуванню однорідної структури. При ступенях гарячої деформації менш ніж 10 %, щільності дислокацій недостатньо для формування зародку для розвитку збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж. В результаті значно швидше відбудеться рекомбінація дислокацій в зернах гарячедеформованого аустеніту, що призведе до розділення зерен на окремі фрагменти. Їх розмір буде визначатися щільністю дислокацій, що введені за гарячого обтискування. Кути разорієнтації між фрагментами мають проміжні значення між межами з великими кутами разорієнтації та субмежами, що визначає їх низьку мобільність. Для такої структури розвиток збіркової рекристалізації в аустеніті буде відбуватися за механізмом розчинення меж зерен. В результаті, виникає значна неоднорідність структури аустеніту, що визначається різницею в розмірах між сусідніми зернами до декількох разів. Наукова новизна. В залежності від умов гарячого обтискування вуглецевої сталі, визначене значення пластичної деформації, що розділяє розвиток збіркової рекристалізації аустеніту за якісно різними механізмами. За низького значення гарячого обтискування, коли щільності дислокацій недостатньо для формування зародка збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж, відбувається зростання зерен аустеніту за механізмом розчинення меж зерен. Практична значущість. Визначення впливу температури і ступеня гарячої пластичної деформації на механізм розвитку збіркової рекристалізації, дозволить оптимізувати технологію обтискування заготівки суцільнокатаного залізничного колеса.
Випуск 3 (134). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Дослідження впливу біоматеріалів на процес спікання залізорудних матеріалів та якість агломерату
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Ягольник, Максим Вікторович; Бойко, Максим Миколайович; Фурсов, М. О.; Єфіменко, В. В.; Полякова, Наталія Володимирівна; Журавльова, Світлана Валеріївна
UKR: Мета. Основне надходження енергії на агломераційних процес відбувається за рахунок спалювання коксового дріб’язку, який забезпечує близько 78 % енергії, яка споживається в процесі агломерації. Спалювання коксового дріб’язку в агломераційному процесі також є основним джерелом забруднюючих речовин, таких як NOx і SOx. Енергія біомаси вважається перспективною заміною коксового дріб’язку в агломерації, по-перше, через її відновлюваність, а по-друге, через нижчий вміст S і N. Для зменшення впливу типу біомаси на властивості агломераційного палива, спрощення технології використання біомаси при агломерації можливо виробництво коксового дріб’язку з додаванням в шихту частки біоматеріалів. Метою роботи було визначення впливу на показники агломераційного процесу та якість агломерату заміни частки твердого палива біоматеріалами, які попередньо проходили підготовку. Методика. Для дослідження в якості твердого палива використовували промисловий коксовий дріб’язок та коксовий дріб’язок, отриманий при температурі піролізу 850-1100 °С з додаванням 5 - 45 % біоматеріалів. Експерименти проводили на агломераційній установці, яка використовувалася спікання шихти з контролем параметрів процесу. Попередньо шихту огрудковували у змішувачі-грануляторі барабанного типу. Після випробувань оцінювали питому продуктивність агломераційної установки, швидкість спікання, а також властивості агломерату. Результати. Представлені результати дослідження показали, що при використанні коксового дріб’язку, отриманого при температурі 1100 °С з добавкою 5 % біоматеріалів, показники агломераційного процесу та якості продукту відповідають таким, що є при використанні промислового коксу. При використанні коксового дріб’язку, отриманого при температурі 850 °С з добавкою 15 % біоматеріалів спостерігається незначні зміни в параметрах процесу відносно базової технології. Застосування коксового дріб’язку, отриманого з використанням понад 15 % біоматеріалів, викликає зниження продуктивності агломераційної установки та міцності отриманого агломерату. Максимальне падіння спостерігається при використанні коксового дріб’язку з температурою піролізу 850 ° С та вмістом біоматеріалів 45%. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу коксового дріб’язку з додаванням біоматеріалів на формування високотемпературних зон в процесі агломерації та кінцевої структури агломерату. Практична значущість. Рекомендується застосування в якості агломераційного палива коксового дріб’язку, отриманого при температурі піролізу 850 °С і вмісті біоматеріалів 15 %. При цьому показники агломераційного процесу та якість агломерату зберігаються на базовому рівню. Застосування коксового дріб’язку, отриманого при температурі піролізу 850 °С дозволить знизити енерговитрати на виробництво палива та зменшить загальний екологічний вплив агломераційного виробництва на довкілля.
Дослідження агломерації залізної руди при використанні роздільної підготовки шихти
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Бочка, Володимир Васильович; Ягольник, Максим Вікторович; Сова, Артем Валерійович; Фурсов, М. О.; Маленко, К. І.; Бойко, Максим Миколайович
UKR: Мета. Підвищення якості залізорудної частини доменної шихти є одним з найбільш ефективних заходів, які дозволяють збільшити продуктивність доменних печей і знизити питому витрату коксу. Основними причинами руйнування агломерату при транспортуванні та завантаженні у доменну піч є низька міцність його мінералогічних сполук, які зв’язують блоки в структурі, а також високий рівень внутрішнього напруження, яке виникає у спеченці під час його кристалізації та охолодження. Формування якості агломерату в цих умовах, здійснюється на кожній стадії його виробництва. Метою даного дослідження є розробка способу огрудкування агломераційної шихти, який дозволить формувати гранули заданого гранулометричного та мінералогічного складу, створивши умови для отримання агломерату блочної структури високої міцності. Методика. Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості формування агломерату заданого складу та властивостей на етапі підготовки шихти до спікання проведено за допомогою програмного комплексу HSC. Проведено дослідження способів підготовки агломераційної шихти з використанням попередньо підготовлених композитів на основі концентрату. Результати. Залежність величин вільної енергії Гоббса від температури показала вірогідність утворення в даному середовищі зв'язки з фаяліту, деяких залізо- кальцієвих олівінів i феритів кальцію. Як показало дослідження ентальпії, утворення усіх мінералів характеризується екзотермічним ефектом. Лише в діапазоні температур 1473-1673 К формування 2FeO·SiO2 та однокальцієвого фериту відбувається в ендотермічних умовах. Отримані в роботі результати підтвердили позитивний вплив роздільної підготовки на однорідність крупності сирих гранул: збільшується їх еквівалентний діаметр; зменшується вміст фракції 0-1 мм; зменшується середньо-квадратичне відхилення та коефіцієнт варіації їх крупності. Збільшення вмісту фракції +10 мм, яка негативно впливає на спікання, відбувається через наявність крупних часток руди та звороту. Серед використаних дво- та трикомпонентних композитів слід відзначити позитивний вплив додавання флюсів до концентрату та руди. Найкращу якість агломерату отримали після використання чотирикомпонентного композиту з «концентрату — руди — вапна — вапняку». Для покращення ефективності роздільної підготовки, прийнято рішення розділити руду на фракції: 0-3 мм, яка подаватиметься до композиту, та 3-10 мм, яка буде використовуватися у залишковій шихті. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних методів огрудкування шихтових матеріалів на формування міцної зв'язки, що пов’язане з утворенням залізокальцієвих олівінів та феритів кальцію, покращення однорідності хімічного складу, зменшення в структурі неспечених компонентів i силікатних озер. Практична значущість. Запропонована в роботі схема підготовки шихти дозволяє формувати склад i основність самого композиту та залишкової частини шляхом зміни вмісту вапняку між ними. Спікання агломераційної шихти, підготовленої запропонованим способом, дозволяє збільшити вихід придатного агломерату на 10,25% та зменшити вмісту фракції 0-5 мм після випробування на міцність на 11,5%.
Динаміка відцентрового ливарного модуля на карданній підвісці
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Ракша, Сергій Васильович; Анофрієв, Павло Григорович; Главацький, Казимир Цезарович; Куроп’ятник, Олексій Сергійович; Посмітюха, Олександр Петрович; Черкудінов, Володимир Едуардович
UKR: Метою роботи є визначення впливу довжини ланок модифікованої карданної підвіски відцентрового ливарного модуля та його інерційних параметрів на його власні частоти коливань, а також створення математичної моделі коливань модуля у сталому режимі роботи, що дозволяє розрахувати амплітудно-частотну характеристику і коефіцієнт динамічності цієї коливальної системи. Методика. Розглядаюся малі коливання відцентрового ливарного модуля, тому застосовано класичний спосіб складання звичайних диференційних рівнянь його руху за допомогою рівняння Лагранжа ІІ роду. Для розрахунку параметрів коливань модуля створені m-файли у системі Matlab. Результати. Отримані залежності власних частот ливарного модуля від довжини підвіски, від довжини підвіски форми з електродвигуном та противагою та від його інерційних параметрів. Розраховано амплітудно-частотні характеристики модуля. Побудовано графік коефіцієнта динамічності у робочому діапазоні обертання ливарної форми модуля. У робочому діапазоні обертання ливарної форми значення коефіцієнта динамічності знаходяться в інтервалі від 0,035 до 0,001. Наукова новизна. Вперше створена математична модель коливань відцентрового ливарного модуля на модифікованій карданній підвісці. За допомогою системи Matlab досліджено вплив параметрів ливарного модуля на його власні частоти. Практична значущість. Розроблена математична модель коливань відцентрового ливарного модуля та результати досліджень впливу основних його характеристик на власні частоти коливань дозволять створити конструкцію модуля з раціональними характеристиками, визначити безпечний робочий діапазон частоти обертання форми.
Дослідження закономірностей зростання аустенітно-карбідних колоній в дифузійній парі
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мовчан, Олександр Володимирович; Чорноіваненко, Катерина Олександрівна
UKR: Мета. Визначення закономірностей формування та зростання аустенітно-карбідних колоній, що являють собою in situ композиційний матеріал, в дифузійній парі в процесі хіміко-термічної обробки. Дослідження морфології композитних структур в залежності від температури та тривалості хіміко-термічної обробки. Методика. Матеріалом для досліджень послужили сплави У12 та Fe-20%Cr. Формування та зростання аустенітно-карбідних колоній при хіміко-термічній обробці спостерігали за допомогою високотемпературного мікроскопа Union НМ-488. Застосовували контактне навуглецювання. Металографічні дослідження проводили на мікроскопах «Neophot-21» і Carl Zeiss Axiovert 40 MAT. Дослідження структури дифузійних ша- рів дослідних сплавів здійснювали на растровому електронному мікроскопі РЕМ-106І. Результати. Встановлені закономірності структурних перетворень в дифузійній парі в процесі хіміко-термічної обробки. Встановлена залежність міжпластинкової (міжстрижневої) відстані від швидкості зростання аустенітно-карбідних колоній. За допомогою методу високотемпературної металографії показано, що збільшення міжпластинкової відстані може відбуватися як шляхом злиття карбідних волокон, що зростають, так і шляхом відриву від фронту і припинення росту окремих. Зменшення міжпластинкової відстані може відбуватися як шляхом розщеплення волокон, так і шляхом зародження нових на міжфазній поверхні аустеніту з феритом. Наукова новизна. Показана можливість одночасного перебігу карбідоутворення та перекристалізації фериту в аустеніт при навуглецюванні дифузійної пари сплавів У12 – Fe-20%Cr. В результаті формуються та зростають колоніальні аустенітно-карбідні структури, що являють собою in situ композит. Практична значущість. Використання отриманих даних дозволить більш гнучко управляти кінцевої структурою конкретних виробів, а, отже, успішно вирішувати практичні завдання поліпшення технологічних і експлуатаційних характеристик обробного інструменту.
Випуск 5 (136). Теорія і практика металургії
(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)
UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.
Перспективні конструкції вузлів чотиривалкових робочих клітей «тандем» станів холодної прокатки труб
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Поворотній, Віктор Володимирович; Толстіков, Георгій Іванович; Рахманов, Сулейман Рахманович; Толстіков, Іван Георгійович
UKR: Подальший розвиток виробництва холоднокатаних труб пов’язаний із розширенням сортаменту труб, підвищенням якості готової продукції та забезпеченням довговічності робочих елементів станів холодної прокатки труб (ХПТ), що в цілому сприяє підвищенню ефективності роботи обладнання. Одним з основних показників якості труб є нормована поздовжня різностінність, допуск якої може сягати 0,8% товщини стінки. Конкурентоспроможність вітчизняних холоднокатаних труб нерозривно пов'язана із удосконаленням існуючих конструкцій робочих клітей, а також зі створенням принципово нових деталей і вузлів станів ХПТ. У статті представлені перспективні конструкції деталей та вузлів чотиривалкових робочих клітей станів ХПТ, описані їх переваги та вплив на ефективність роботи стану і якість готової продукції.