2024

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/19394

Browse

Now showing 1 - 39 of 39

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.
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.
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, Yana 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.
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 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 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.
Вдосконалення температурно-швидкісного режиму розливання зливків рейкової сталі
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Нізяєв, Костянтин Георгійович; Синегін, Євген Володимирович; Стоянов, Олександр Миколайович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Журавльова, Ірина Володимирівна; Острянін, Р. Є.; Скрипник, А. В.
UKR: Мета. Дослідження температурно-швидкісного режиму розливання рейкової сталі з метою зниження дефектів злитків, таких як тріщини, неметалеві включення та усадка, і підвищення якості металопродукції. Методика. Використано аналітичні та експериментальні підходи для визначення впливу температури розливання і швидкості наповнення виливниць на якість злитків спокійної сталі. Проведено аналіз дефектів і розроблено математичну модель для оптимізації параметрів розливання. Дослідження виконано на марках сталі К63, ПТ70сп і 70Г, які розливалися сифонним способом у зливки масою 7 т. Результати. Встановлено оптимальні значення параметра температурно-швидкісного режиму для кожної досліджуваної марки сталі, що дозволило знизити кількість браку на 57,45%. Результати підтверджують, що дотримання оптимального співвідношення температури перегріву сталі над ліквідусом та швидкості розливання мінімізує утворення тріщин і плен. Розраховані значення швидкості розливу та часу наповнення злитків наведено у вигляді графічних залежностей. Наукова новизна. Вперше проведено комплексний аналіз залежності якості злитків рейкової сталі від параметрів температурно-швидкісного режиму розливання з урахуванням марки сталі. Запропоновано параметр оптимізації та розроблено методику визначення оптимального температурно-швидкісного режиму розливання сталі в зливки сифонним способом, яка базується на апроксимації експериментальних даних. Практична значущість. Результати дослідження дозволяють підвищити якість злитків рейкової сталі, знизивши кількість дефектів, що сприяє економії ресурсів і покращенню експлуатаційних властивостей металопродукції. Запропоновані рекомендації можуть бути використані на металургійних підприємствах для вдосконалення технології розливання сталі.
Вибір оптимальної витрати інертного газу при продуванні сталі в 250-тонному сталерозливному ковші
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Акреєв, Володимир В.; Мельник, Сергій О.; Приходько, Сергій В.; Овчарук, Анатолій Миколайович; Губа, Р. М.
UKR: В сучасному світі, під час стрімкого підвищення вимог ринку до «чистоти» сталі та невпинного розвитку сталеливарної промисловості, питання забезпечення якості позапічної обробки набуває особливої актуальності. Чистота сталі завжди була основним завданням для вторинного рафінування у сучасному сталеплавильному процесі на установках «піч-ківш». Від ефективності рафінування значною мірою залежить багато показників технології, таких, як контроль компонентів та складових сталі, видалення шкідливих домішок та включень. Процес рафінування неможливо реалізувати без гомогенізації металу. За цю частину технології обробки відповідає продування сталевої ванни інертним газом, яке в першу чергу, здійснюється за допомогою продувальних пробок, встановлених у продувні вузли в днищі сталерозливного ковша. Робота присвячена визначенню оптимальної витрати інертного газу під час продування сталі в 250-тонному сталерозливному ковші. У футеруванні днища сталерозливного ковша використовуються продувні вузли з щілинними пробками з оптичними індикаторами зносу у вигляді металевого штифта. Виконано комп'ютерне моделювання процесу продування сталі з різною витратою аргону (300 л/хв та 600 л/хв), вказані переваги та недоліки, приділено увагу питанню впливу на футерування.
Визначення часу транспортного запізнення шихти при виплавці марганцевих сплавів у надпотужних феросплавних електропечах
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Гладких, Володимир Андрійович; Рубан, Артем Володимирович; Кузьменко, С. М.; Рябцев, О. О.; Аносов, О. В.; Кравченко, В. П.
UKR: Покращення техніко-економічних показників процесу виплавки феросплавів відбувається за рахунок вирішення питань оперативного керування технологічними процесами, а їх оптимізація пов’язана з використанням надійних практичних вихідних даних. Тому в роботі з метою встановлення кореляційних взаємозв'язків між вихідними параметрами i кінцевими показниками з урахуванням технологічної інерційності процесу запропоновано скореговану методику «транспортного запізнення». Експериментально встановлено час «транспортного запізнення» електропечі РПЗ-63. Практична значущість результатів полягає в отриманні більш достовірних промислових даних залежності впливу опору електрода (RЭ) на продуктивність печі (Пп), питомі витрати електричної енергії (Qп) та коефіцієнт вилучення марганцю у сплав (ηMn).
Визначення якісних параметрів отримання коксу з заданими властивостями
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Каширная, Н. О.; Коренєв, О. В.; Сорокін, Євгеній Леонідович; Старовойт, Анатолій Григорович; Малий, Євген Іванович; Старовойт, Марія Анатоліївна
UKR: Мета. Провести дослідження з оптимізації складу вугільних шихт, що містять густинну фракцію слабкоспікливого вугілля для отримання необхідних властивостей металургійного коксу. Методика. Дослідження проведені з використанням центрального композиційного ортогональному плану. Дослідження властивостей здійснювалось за допомогою визначення структурної міцності, абразивної твердості та горючесті отриманого коксу з додаванням концентрату слабкоспікливого вугілля Результати. З допомогою центрального композиційного ортогональному плану отримані статистичні моделі. Практично всі вільні члени рівнянь виявилися значущими, оскільки розрахункове значення t-критерію Стьюдента показали значення вище табличного. Таким чином, отримані рівняння регресії є адекватними, оскільки розрахункові значення критерію Фішера мають значення більше табличного значення критерію Фішера. Наукова новизна. Проведене дослідження дозволило встановити закономірності впливу вмісту домішки концентрату слабкоспікливого вугілля на якісні показники отриманого з цієї суміші коксового залишку. Практична значимість. Отримані результати дослідження впливу концентрату слабкоспікливого вугілля, за допомогою центрального композиційного ортогональному плану дозволять розширити сировинну базу коксування та знизити собівартість отримуваного коксу.
Випуск 1 (142). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024)
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.
Випуск 2 (143). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024)
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.
Випуск 3 (144). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024)
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.
Випуск 4 (145). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024)
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.
Вуглецевотермічне відновлення оксидів заліза в умовах електромагнітного впливу
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Гришин, Олександр Михайлович; Величко, Олександр Григорович; Грек, Олександр Сергійович; Надточій, Анжела Анатоліївна
UKR: Мета. З метою отримання кількісних характеристик впливу електромагнітного поля на процес відновлення оксидів заліза вуглецем у твердій фазі та вивчення механізму цього процесу проведено експериментальні дослідження вуглецевотермічного та комплексного відновлення заліза з гематиту, магнетиту та окалини. Методика. Експерименти проводили у змінному магнітному полі індукційної печі з частотою змінного току в індукторі від 50 Гц до 40 кГц. з використанням термогравіметричної методики. Процес відновлення моделювали в умовах вуглецевотермічного відновлення із визначенням кінцевого ступеню відновлення оксиду та часу відновлення у діапазоні температур 973-1373 К з використанням різних рудо-вугільних матеріалів. Результати. Отримані дані свідчать про прискорення процесів газифікації вуглецю та газового відновлення оксидів під впливом ЕМП на 10-20 %. Встановлено що вплив магнітного поля тим вищий чим вище частота змінного струму в індукторі печі а також що вплив магнітного поля вищий у низькотемпературних діапазонах відновлення. Наукова новизна. Експериментально підтверджено вплив ЕМП на кінетику відновлення оксидів заліза. Запропоновано механізм впливу поля що інтенсифікує процес відновлення заліза. Практична значущість. Інтенсифікація процесів вуглецевотермічного відновлення оксидів заліза забезпечує зниження енерговитрат та підвищення продуктивності процесу.
Дослідження властивостей спеченої хром-нікель-ніобієвої сталі
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Голуб, Ірина Валеріївна; Носко, Ольга Анатоліївна; Коваль, Данило Олегович; Ковзік, Анатолій Миколайович; Кушнір, Юлія Олександрівна
UKR: Мета. Проведення аналізу сучасних технологій виготовлення порошкових матеріалів для адитивних технологій виробництва, визначення їх ключових характеристик та з’ясування впливу виробництва на кінцеву якість виробів при заданих умовах експлуатації. Дослідження механічних властивостей та корозійної стійкості виробу з спеченої хром-нікель-ніобієвої сталі виготовленого адитивною технологією. Методика. Теоретичні та експериментальні дослідження зразків спечених порошкових сталей за ISO 2738, ISO 4003 для порошків, а також для механічних властивостей зразків за ISO 3325:2017; ISO 3928:2014; ISO 6892:2019; ISO 6506-1:2019. Результати. Досліджено механічні властивості та корозійну стійкість спеченої хром-нікель-ніобієвої сталі при заданих умовах експлуатації виробів. Встановлено вплив пористості на жаростійкість та механічні властивості спечених матеріалів при виробництва виробів методом Selective laser melting. Наукова новизна. Отримання нової інформації, що до механічних та жаростійких характеристик для сталей які запропоновані для адитивної технології при підвищених температурних умовах експлуатації виробів. З’ясування впливу контактів спечених частинок порошку на механічні властивості порошкового виробу. Практична значущість. Встановлено, що спечені матеріали, що містять більшу кількість термостійких компонентів, мають нижню відкриту пористість та більш корозійностійкі при підвищених температурах. Запропоновані технологічні методи підвищення корозійної стійкості спечених хром-нікель-ніобієвої сталей. Розширення сортаменту порошкових матеріалів для адитивних технологій.
Дослідження впливу різних видів біопалив на міцність сирих гранул при виробництві залізорудних окатишів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Бойко, Максим Миколайович; Єфіменко, В. В.; Журавльова, Світлана Валеріївна; Полякова, Наталія Володимирівна; Подушко, К. А.; Круглов, А. М.
UKR: Мета. Одним зі шляхів зниження викидів СО2 при виробництві окускованої залізорудної сировини є використання біопалив, які також дозволяють зекономити більш дороге викопне паливо. Особливо економічний ефект досягається при використанні біопалив при обпалі окатишів, що дозволяє зменшити витрату природного газу. Окатиші з додаванням біопалива повинні відповідати мінімальним вимогам до механічної міцності в вологому та сухому стані для можливості подальшої термічної обробки, а в обпаленому сталі - для можливості використання доменної печі. В роботі розглянуто особливості застосування біопалив в якості твердого палива в шихті для виробництва окатишів. Метою даного дослідження є встановлення можливості використання лушпиння соняшнику, пшеничної соломи, деревини та деревного вугілля у якості твердого палива в шихті окатишів, а саме визначення впливу додавання біопалив на міцність сирих та сухих окатишів. Методика. Для дослідження було обрано чотири види палива рослинного походження: лушпиння соняшника, пшенична солома, деревина, а також деревне вугілля. Для дослідження можливості використання палив рослинного походження при обпалі окатишів була підготовлена шихта наступного складу: залізорудний концентрат, бентоніт, а також один із чотирьох видів палива рослинного походження що досліджується. Витрата кожного з біопалив складала від 0 до 1 %. Для зменшення впливу форми, розмірів та умов формування з кожного з отриманих зразків шихти були сформовані брикети циліндричної форми однакових розмірів. Формування брикетів проводили на гідравлічному пресі з зусиллям, яке відповідає огрудкуванню окатишів на промислових огрудкувачах. Результати. Встановлено, що при додаванні соломи відбувається значне зниження міцності окатишів, яке можна пояснити тим, що пшенична солома має високу концентрацію гідрофобних восків на своїй поверхні. Ці воски утворюють гідрофобний шар, що складається з кутинового покриття та воскових частинок. Гідрофобні воски створюють межі між частинками соломи, що призводить до зниження міцності окатишів. Найкращі показники міцності сирих та сухих окатишів досягнуті при додаванні лушпиння соняшнику. При аналізі властивостей лушпиння соняшнику можна помітити що лушпиння соняшнику має нижчий вміст лігніну порівняно з деревними видами біомаси. Лігнін забезпечує гідрофобну поверхню, яка перешкоджають взаємодії вологи з целюлозою. Натомість вміст целюлози та геміцелюлози у лушпинні соняшнику загалом може перевищувати 80 %. Целюлоза та геміцелюлоза містять значну кількість гідроксильних OH груп, які є гідрофільними групами і можуть підвищувати водоутримувальну здатність сирих окатишів. Деревинне вугілля має основним компонентом свого складу вуглець, тому як і кокс та кам’яне вугілля, воно, у порівнянні з залізорудними матеріалами, гірше змочується водою та знижує міцність сирих окатишів. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних видів біоматеріалів на міцність сирих окатиші. Визначено зв'язок між складом поверхневих шарів біопалива та можливістю його застосування при огрудкуанні залізорудних окатишів. Практична значущість. З отриманих в роботі результатів визначено, що в якості палива при обпалі окатишів в кількості до 0,5% можливе використання лушпиння соняшнику, шляхом введення його в шихту для виробництва окатишів. Використання інших видів біопалив, з розглянутих у дослідженні, потребує їх попередньої підготовки.
Дослідження впливу інтенсифікації доменного процесу шляхом збільшення витрат дуття на параметри експлуатації системи підводу та нагрівання дуття
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Грес, Леонід Петрович; Гупало, Олена В’ячеславівна; Єрьомін, Олександр Олегович; Радченко, Юрій Миколайович; Суліменко, Сергій Євгенійович
UKR: Метою роботи є дослідження впливу збільшення витрат дуття на параметри експлуатації системи подачі та нагрівання дуття для умов доменної печі корисним об’ємом 1754 м3. Методика. Для виконання досліджень використано чисельно-розрахунковий метод, який передбачає виконання розрахунків спалення палива, тепломасообміну та газодинаміки з визначенням експлуатаційних параметрів системи подачі та нагрівання дуття на дільницях «турбоповітродувка – блок повітронагрівачів – тракт гарячого дуття – доменна піч». Результати. Визначено, що забезпечення температури під куполом повітронагрівачів 1350 °С потребує збагачення доменного газу природним до вмісту природного газу в природно-доменній суміші 5,6 %. Нагрівання збільшеної на 18,5 % витрати дуття потребує підвищення теплової потужності повітронагрівачів до максимально можливої і призводить до зниження температури нагріву дуття на 30 °С. При цьому теплові втрати трубопроводу гарячого дуття на ділянці «повітронагрівачі-фурми доменної печі» майже не змінюються, в той час як витрати димових газів та втрати їх тиску в димовому тракті повітронагрівачів суттєво зростають. Оскільки евакуація димових газів із повітронагрівачів відбувається в основному за рахунок тиску компонентів спалення, рекомендовано використання централізованої подачі повітря з вентилятором більшої продуктивності. Наукова новизна роботи полягає у виявленому взаємозв’язку між витратами дуття та експлуатаційними параметрами системи його нагрівання та підводу до доменної печі. До практичної значущості роботи слід віднести розроблені рекомендації щодо забезпечення експлуатації системи підводу та нагрівання дуття при збільшенні його витрат.
Дослідження гідродинамічних процесів ковшової ванни при продувці через донні дуттьові пристрої
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Рубан, Володимир Олександрович; Стоянов, Олександр Миколайович; Мусійко, В. І.; Шашкин, Т. А.; Марко, А. Ф.
UKR: Об’єкт дослідження – гідродинамічні процеси ковшової ванни при продувці через донні дуттьові пристрої. Мета дослідження – встановлення основних принципів формування барботажної зони і її впливу на шар шлаку, а також оцінка ефективності видалення неметалевих включень при позапічній оброці сталі на установці «ківш-піч». Досліджено стан питання позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч», який показав, що на ефективність роботи даного агрегата має значний вплив продувка включаючи розташування донних продувних блоків та інтенсивність масоперенесення. Спираючись на проведений аналіз літературних джерел, розроблено методику експерименту та створено лабораторну установку для проведення фізичного моделювання на холодній моделі. Створено математичні моделі на основі яких може бути описано вплив технологічних факторів таких як: режими продувки, розташування дуттьових пристроїв, висота шлаку, на витрати нейтрального газу і в свою чергу на зміну матеріало- та енергоємність сталі при позапічній обробці. Визначено, що збільшення інтенсивності продувки призводить до зростання ефективності видалення неметалевих включень за рахунок більшої барботажної зони, зокрема, відсоток видалених включень зростає від 8 % при 100 л/хв до 22% при 800 л/хв витрат газу. Окрім того, описано вплив різних параметрів, таких як розташування продувних блоків, на взаємодію газового потоку з металом і шлаком, а також їх вплив на утворення продувної плями і температуру металевої ванни. Результати фізичного моделювання і математичні моделі дозволяють оптимізувати процеси позапічної обробки сталі, що сприяє покращенню якості готової продукції.
Дослідження та аналіз теплоенергетичних під час позапічної обробки сталі в агрегаті ківш-піч ємністю 100 тонн
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Жаданос, Олександр Володимирович; Дерев'янко, Ігор Володимирович; Петренко, М. С.; Шепетяк, Є. А.; Мацишин, В. Г.
UKR: Мета. Температура розплаву – один з найбільш важливих технологічних параметрів, котрий контролюється під час обробки сталі на установці ківш-піч. Дослідження показали, що далеко не завжди при обробці забезпечуються режими ефективного нагрівання розплаву, що гарантовані постачальниками установок за контрактом. Причиною цього є значне відхилення значень вхідних параметрів процесу (товщини шлакового покриву, маси розплаву, температури футеровки ковша, витрат аргону, початкової температури розплаву). Температура розплаву контролюється шляхом проміжних вимірів термопарами, виконання яких можливе лише при відключенні установки, що призводить до збільшення тривалості обробки, втрат тепла і зниження енергетичного і теплового к.к.д. установки. Тому необхідно для прогнозування температури розплаву розробити математичну модель, яка, з одного боку, досить точно прогнозувала динаміку температури розплаву, а з іншого (для спрощення її інтеграції в АСУ), описувалася б досить простими аналітичними виразами з мінімумом вхідних параметрів. Також розробка математичної моделі динаміки теплового стану розплаву в агрегаті ківш-піч відкриває нові можливості задля вдосконалення існуючих систем автоматизованого управління, що є дуже важливим з точки зору реалізації парадигми Індустрія 4.0 на підприємствах гірничо-металургійного комплексу України. Методика. Розроблено теплофізичну модель динаміки теплового стану розплаву в агрегаті ківш-піч ємністю 100 т. З використанням балансових рівнянь виконано розрахунок динаміки теплового стану розплаву. Оцінені статті енергетичного балансу агрегату ківш-піч. Результати та наукова новизна. Розроблена динамічна модель теплових процесів в агрегаті ківш-піч, в якій, на відміну від отриманих раніше теплофізичних моделей врахована наявність відкритої поверхні металу, площа якої залежить від інтенсивності продувки інертним газом, а також нестаціонарність початкових умов всередині футерівки ковша. Модель адаптована до реальних промислових умов. Практична цінність. Отримані аналітичні вирази зміни температури розплаву дозволяють інтегрувати розроблену модель в існуючі АСУ позапічної обробки сталі. Аналіз статей енергетичного балансу установки показує, що існують резерви підвищення енергетичного і теплового к.к.д. установки.
Дослідження теплової підготовки сталеливарних ковшів при використанні електричних нагрівачів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Романько, Ярослав Вікторович; Мєшкова, Анжеліка Геннадіївна; Суліменко, Сергій Євгенійович
UKR: Об’єкт дослідження – процеси теплообміну в робочому просторі сталеливарного ковша та футирівці при його розігріванні с застосуванням електричних нагрівачів. Мета дослідження – визначення впливу характеристик нагрівача та ковша на теплові потоки на поверхні футерівки та температурні поля на різних ділянках ковша. В роботі представлена математична модель розігріву сталеливарного ковша з використанням електронагрівача. Для розрахунку теплообміну випромінюванням між поверхнями футерування, кришки та нагрівальними елементами застосований зональний метод. Задача визначення теплопровідності для кожної ділянки футерування вирішувалася методом кінцевих різниць. Наведено результати розрахунків розігріву сталерозливного ковша ємністю 50 тонн. Показано залежності зміни теплових потоків та температури поверхонь по висоті бічної стінки ковша, а також розподілу температури за товщиною футерування.
Конструкції та аналіз роботи обладнання для подачі сталі у проміжний ківш 6-ти струмкового МБЛЗ
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Терехов, Д. А.; Стоянов, Олександр Миколайович; Галушкін, М. В.; Сусло, Н. В.; Гук, Є. С.
UKR: Враховуючи постійно зростаючі вимоги до експлуатаційних характеристик прокату, набуває актуальності проблема підвищення якості заготовки, яка виготовлена за технологією безперервного розливання. Розглянута технологія подачі металу системи сталерозливний ківш (СРК) - відкритий струмінь – проміжний ківш (ПК) сортової машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Показано процеси руху потоків металу в представленій системі. Зазначено особливості конструкції елементів сортової МБЛЗ, які забезпечують раціональне проходження металу, що розливається, в системі СРК - відкритий струмінь - ПК. Це забезпечує ефективне формування потоків сталі в приймальній камері ПК і створює умови для підвищення якості металу.
Легування чавунів фосфором для підвищення функціональних властивостей виробів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Пройдак, Андрій Юрійович
UKR: Поряд із традиційним виробництвом чавуну є низка марок з підвищеним вмістом фосфору. Фосфористі чавуни характеризуються низкою позитивних властивостей. Підвищений вміст фосфору в чавуні приводить до збільшення гідрорухливості розчину, сприяє підвищенню антифрикційних властивостей, а також зносостійкості. У чавунах, які порівняно зі сталями містять більше вуглецю, фосфор утворює евтектику, складовою частиною якої є фосфід заліза Fe3P. У залежності від вмісту фосфору в сірих чавунах з пластинчастою та високоміцних чавунах з кулястою формами графіту, фосфідна евтектика має вигляд разорієнтованих окремих включень, розірваної або суцільної сітки. У роботі наведені результати досліджень щодо впливу різних концентрацій фосфору на функціональні властивості виробів. Потреба металургійного виробництва України у ферофосфорі забезпечується, в основному, за рахунок імпортних поставок. У зв’язку з цим забезпечення металургійних підприємств вітчизняними фосфоровмісними матеріалами, як ферофосфор, для виплавки широкого марочного спектру чавунів є нагальною задачею.
Моделювання нових процесів підготовки гільз перед прокаткою
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Білодіденко, Сергій Валентинович; Мазур, Ігор Анатолійович; Добряк, Володимир Дмитрович; Угрюмов, Юрій Дмитрович; Угрюмов, Дмитро Юрійович
UKR: Метою даної роботи є розробка нових технологічних процесів підготовки кінців гільз на дорні перед прокаткою на пілігримовому трубопрокатному стані. Методика. В роботі вирішена задача підготовки кінців гільз в лінії зарядки в них дорнів, котра здійснюється на діючій дільниці пілігримового стана. Результати. Для визначення енергосилових параметрів зусилля заправного преса при підготовці заднього кінця гільзи використано метод ліній ковзання, за допомогою якого були розраховані зміни зусилля роздачі заднього кінця гільзи конічним пояском дорна з урахуванням глибини його введення. Наукова новизна. Це дозволяє назначити робочу довжину конічного пояска дорна при вибраній його конусності з урахуванням можливостей гідроциліндра заправного преса. Практична значущість. Запропонована технологія підготовки кінців гільз на дорні перед пілігримовою прокаткою дозволяє знизити різностінність гільз та труб за рахунок концентричного розташування гільзи на дорні в процесі прокатки.
Моделювання і дослідження перемішування металу в активному ковші
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Величко, Костянтин Олександрович; Грек, Олександр Сергійович; Токарев, С. І.
UKR: У лабораторних умовах на «холодній» моделі вивчено процеси перемішування в ковші під час продування через занурювану фурму. Підтверджено, що ефективність перемішування під час продування визначають витрата газу і положення занурюваної фурми. Запропоновано під час продування газом у ковші одночасно обертати ківш навколо власної осі. При цьому розроблено конструкцію ковша, що обертається, з виступом на днищі від осі до стінки. Вивчено вплив обертання ковша, у т. ч. ковша з виступом на днищі, на ефективність перемішування. Встановлено, що обертання ковша дає змогу скоротити тривалість усереднення хімічного складу в 2 рази і більше разів. Ефективним є використання розробленого способу під час вдування легуючих матеріалів і десульфураторів на установках комплексного доведення сталі.
Перспективи використання комплексного впливу на формування властивостей литого сплаву системи Al-Si в процесі затвердіння
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Селівьорстов, Вадим Юрійович; Доценко, Юрій Валерійович; Селівьорстова, Тетяна Віталіївна
UKR: Наведено результати аналітичних досліджень ефективності спільного використання процесів впливу тиску та модифікування на кристалізацію сплавів системи Al-Si. Представлено комплексну технологію газодинамічного впливу та модифікування на розплав у ливарній формі, що дозволяє подрібнити структурні складові та підвищити механічні та експлуатаційні властивості литих виробів. Теоретично обґрунтовано доцільність та можливість комплексного впливу модифікуванням та газовим тиском на процес структуроутворення ливарного сплаву АК5М. Виливок «Опорний наконечник стійки конвеєра» із сплаву АК5М (ДСТУ2839-94) масою 1,1 кг заливали при температурі 710±10 0С в підігрітий і пофарбований чавунний кокіль з мінімальною товщиною стінки 40 мм. Вміст модифікатора (EUTEKTAL T200) у розплаві складав від 0,1 до 0,3 мас.%. Механічні властивості металу виливків визначали за стандартною методикою. Аналіз макроструктури виливків проводили з використанням шкали шпаристості ВІАМ. Газову шпаристість темплетів виливків визначали на трьох квадратах площиною 1 см2 кожний. Кількість пор та їхній розмір визначали як середнє арифметичне трьох вимірів. Ступінь шпаристості макрошліфів в балах встановлювали порівнянням їх з еталонами шкали. Проведений аналіз літературних джерел по темі роботи показав, що комплексний вплив на метал, що кристалізується, включає процеси модифікування та накладання тиску є перспективними з точки зору підвищення механічних властивостей сплавів системи Al-Si. Приведені дані свідчать про перспективність розробки та використання комплексних технологій обробки сплавів системи Al-Si як на етапі підготовки розплаву до заливки, так і на етапі формування виливка безпосередньо в ливарній формі. Внаслідок впровадження зазначеної технології скоротилася кількість браку виливків по рихлотах та газових раковинах на 28 %, збільшилися на 25 % пластичні властивості литого металу, на 15-20 % вдалося знизити кількість модифікатора, а також знизити температуру та час обробки.
Порівняльний аналіз продуктивності та потужності процесу дроблення стисканням та зсувним навантаженням у щокових дробарках з простим та з паралельно-коловим рухом щоки
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Маліч, Микола Григорович; Катан, В. О.; Лайков, Д. В.; Авраменко, С. О.
UKR: Мета. Провести порівняльний аналіз продуктивності та потужності процесу дроблення стисканням та зсувним навантаженням у щокових дробарках з простим та паралельно-коловим рухом. Методика. Для аналізу продуктивності та потужності процесу було використано порівняльний аналіз кінематичних особливостей механізмів приводу рухомої щоки для дробарок з простим рухом траєкторії точок робочої поверхні, зі складним рухом традиційної конструкції та з паралельно-коловим рухом щоки по всій її довжині. Результати. Наведено аналіз роботи найбільш поширених традиційних кінематичних схем щокових дробарок з простим рухом та складним рухом щоки. Детально розглянута щокова дробарка з коловим рухом рухомої щоки по всій її довжині, яка забезпечує підвищення її продуктивності за рахунок збільшення практично на чверть циклового часу розвантаження роздробленого матеріалу. Розрахована потужність на подолання сил тертя при руйнуванні шматків гірської породи. Розрахунками для різних гірських порід доведено, що щокова дробарка з коловим рухом рухомої щоки по всій її довжині, за рахунок зсувного навантаження теоретично потребує значно меншої (в середньому у 1,76 раз) потужності для дроблення гірської породи при всіх однакових показниках розмірів камери та умов дроблення ніж традиційна щокова дробарка з простим рухом щоки. Наукова новизна. Щокова дробарка з коловим рухом рухомої щоки по всій її довжині при раціональній продуктивності теоретично потребує значно меншої (в середньому у 1,76 раз) потужності для дроблення гірської породи з врахуванням витрат на тертя при всіх однакових показниках розмірів камери та умов дроблення ніж традиційна щокова дробарка з простим рухом щоки. Практична значущість. Наведена кінематична схема дробарки з паралельно-колових рухом щоки по всій її довжині теоретично потребує значно меншої потужності, отже матиме більш високий рівень енергоефективності, що безпосередньо впливає на економічні показники процесу дроблення. Енергоефективність та підвищення продуктивності можуть стати ключовими критеріями в конкурентоспроможності на ринку.
Природа інтерметаліду Al8Si6Mg3Fe в сплаві АК7ч, мікролегованому комплексом Ti-B-Sr
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Аюпова, Тетяна Анатоліївна; Носко, Ольга Анатоліївна; Єлагін, А. С.; Коваль, Данило Олегович
UKR: Мета. Метою дослідження є визначення структури та особливостей формування залізовмісного інтерметаліду Al8Si6Mg3Fe в сплаві АК7ч, при комплексній дії мікролегуванння Ti-B-Sr та термочасової обробки розплаву. Методика. Об’єктом дослідження служив сплав АК7ч, мікролегований комплексом Ti-B-Sr після термочасової обробки розплаву за різними режимами. Дослідження особливостей структуроутворення інтерметаліду Al8Si6Mg3Fe проводили за допомогою металографічного, локального рентгеноспектрального аналізу та методом диференційно-скануючої калориметрії. Результати. Визначений хімічний склад залізовмісного інтерметаліду Al8Si6Mg3Fe, вивчена його морфологія та встановлена температурна залежність його об’ємної долі в сплаві АК7ч (Ti-B-Sr) від температури термочасової обробки розплаву. Встановлена причина зменшення об’ємної долі Al8Si6Mg3Fe. Наукова новизна. Виявлено зменшення кількості залізовмісної інтерметалідної фази Al8Si6Mg3Fe в сплаві АК7ч, що містить комплекс Ti-B-Sr, після термочасової обробки при 80ׄ 0°С. Практична значущість Зменшення негативного впливу заліза завдяки формуванню меншої кількості інтеметалідної сполуки Al8Si6Mg3Fe у структурі сплаву АК7ч, що містить комплекс Ti-B-Sr після термочасової обробки розплаву при 800°С дозволило покращити одночасно характеристики міцності і пластичності сплаву, а також його корозійну стійкість.
Проблема десульфурації чорнового феронікелю, отриманого за технологією низького відновлення на Побузькому феронікелевому комбінаті
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Шевченко, Денис В.; Овчарук, Анатолій Миколайович; Надточій, Анжела Анатоліївна
UKR: Мета. З введенням в експлуатацію РТП1 канадської компанії Hatch на Побузькому феронікелевому комбінаті та переведенням її на технологію низького відновлення (ТНВ) стало можливим отримання феронікелю, що містить лише соті частки відсотка кремнію і вуглецю, що необхідні для содової десульфурації в ковші, тому комбінатом впроваджено комплексну технологію, якою передбачається змішування (мікшування) чорнового феронікелю, що випускається з РТП1 зі зниженим вмістом кремнію та вуглецю та з високим вмістом Ni, зі сплавом із РТП2 з низькою концентрацією нікелю та високою кремнію і вуглецю. Однак у зв'язку із зупинкою РТП2 на капітальний ремонт виникла потреба відпрацювати режим десульфурації за комбінованою схемою, яка передбачає поєднати содову десульфурацію та киснево-конвертерну, яка є скрутною і потребує додаткових матеріальних та енергетичних витрат. Методика. Термодинамічне моделювання виконане з використанням програмного комплексу HSC Chemistry 6.1. Аналітичні та промислові дослідження в умовах Побузького феронікелевого комбінату. Результати. Оброблено та проаналізовано результати промислових досліджень комбінованої технологічної схеми десульфурації високовідсоткового феронікелю в ковші та конвертері, узагальнено технічні результати десульфурації феронікелю на всіх етапах розвитку та вдосконалення його виробництва в умовах ПФК. Наукова новизна. Проведено рівноважний розподіл фаз у системі Fe-Ni-S-Na-Si-C-O з використанням бази даних програми «HSC Chemistry 6,0». Показано, що кремній впливає на повноту реакції десульфурації. Визначено температурні межі процесу. Практична значимість. У промислових умовах Побузького феронікелевого комбінату відпрацьовано та освоєно комбіновану технологію десульфурації високовідсоткового феронікелю з РТП1 за схемою ківш-кисневий конвертер, що забезпечило можливість роботи комбінату при зупинці РТП2 на капітальний ремонт та одержання товарної продукції.
Проблема утворення настилу на подині рудовідновлювальної печі при виробництві феросилікомарганцю: аналіз фізико-механічних властивостей
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Рубан, Артем Володимирович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Бабуцький, В. І.; Зінченко, О. М.; Малий, Є. Д.; Комар, А. С.
UKR: Мета. На Нікопольському заводі феросплавів при зупинці рудовідновлювальної печі типу РПЗ-63 на капітальний ремонт, її охолодженні та видаленні пухкої шихтової суміші з верхніх горизонтів плавильного простору було виявлено настил, що характеризується високою міцністю, щільністю, кристалічною будовою структури, металевим та графітовим блиском. Труднощі, що виникли під час руйнування футеровки та її вилучення з печі під час зупинки на капітальний ремонт, спостерігалися вперше за десятки років виробництва марганцевих феросплавів. Основною причиною утворення тугоплавкого настилу та наростання її на подині печі є «рваний» режим роботи, обумовлений переведенням печей на роботу за зонним тарифом і, мабуть, скороченням часу роботи печей на виплавці високовуглецевого феромарганцю, що сприяє руйнуванню карбідів та промиванню ванни печей. Методика. У роботі виконані дослідження щодо визначення дрібності, міцності, питомої роботи руйнування, а також об'ємної, істинної, насипної щільності настилу з печі та деяких руд марганцю, проведено дослідження пористості цих матеріалів. Наукова новизна. Хімічний аналіз проб виломок, відібраних у різних місцях настилу та на різних горизонтах, показав, що всі вони, в основному, представлені шлакометалевим конгломератом, що містить карбід кремнію (SiC), відновленими Mn, Fe, Si, P, Ti, S; шлакова складова представлена оксидами СаО, MgO, Al2O3 та R2O. У деяких пробах спостерігається від 0,8 до 6,5% Pb. Практична значимість. Представлені дані щодо вивчення фізико-механічних властивостей зразків проб виломок, відібраних у різних місцях настилу та на різних горизонтах печі. Дослідження фізико-механічних властивостей виломок показали їх високі характеристики міцності, які в 2-18 разів вище в порівнянні з марганцевою рудою, що і обумовлює значні труднощі з їх руйнування в твердому стані і витягу з ванни РТП при її зупинці на капітальний ремонт.
Реконструкція камерної печі періодичної дії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Радченко, Юрій Миколайович; Гупало, Олена В’ячеславівна; Єрьомін, Олександр Олегович; Грес, Леонід Петрович; Штацький, М. О.
UKR: Мета. В роботі розглянуто питання реконструкції камерної печі періодичної дії з метою підвищення енергоефективності агрегату. Методика. Піч, що розглядається в роботі, працює при постійній температурі в робочій камері, опалюється природним газом та має номінальну продуктивність 100 кг/год. За проектом стіни печі двошарові: вогнетривкий шар 120 мм виконано з шамоту класу Б; теплоізоляційний шар 60 мм – з діатомової цегли. Для дослідження температурних полів та втрат теплоти через футеровку при експлуатації печі авторами розроблено двомірну математичну модель теплопровідності через плоску стінку для нестаціонарного температурного стану. Результати. З використанням математичної моделі виконано чисельні розрахунки для печі базової конструкції та трьох варіантів реконструкції її футеровки. Реконструкція передбачає заміну цегляної футеровки печі на футеровку, виконану з мулітокремнеземістого волокна МКРВ-340, товщиною 180, 120 та 60 мм, відповідно до варіанту реконструкції, що розглядається. Визначено зміну теплових втрат та розподілу температур в футеровці, обчислено витрати палива та його вартість, що витрачаються на покриття теплових втрат, а також масу та вартість футеровки. Наукова новизна роботи полягає у виявленому взаємозв’язку між конструктивними та експлуатаційними показниками печі, а практична значущість роботи – в розроблених рекомендаціях щодо вибору раціональної товщини шару футеровки печі із мулітокремнеземістого волокна в залежності від очікуваного терміну експлуатації теплового агрегату.
Розв’язання задачі нагріву (охолодження) нерухомого пористого шару матеріалу методом елементарних балансів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Баранова, Тетяна Євгеніївна; Саввін, Олександр Віталійович; Суліменко, Сергій Євгенійович; Єрьомін, Олександр Олегович
UKR: У статті розглядається питання неформального виведення системи скінченно-різницевих рівнянь для нагріву (охолодження) нерухомого шару матеріалу з ідеальною теплопровідністю на основі аналізу рівнянь, складених методом елементарних теплових балансів. Показано фізичну сутність різних розрахункових схем і запропоновано вдосконалену методику розрахунку нагріву (охолодження) нерухомого шару матеріалу. Проведено порівняльний аналіз результатів розрахунку нагріву (охолодження) нерухомого шару матеріалу за аналітичним рішенням, за неявною схемою з формальним наближенням диференціальних рівнянь та за запропонованою методикою.
Розвиток «пасивної» системи відсікання кінцевого конвертерного шлаку та розробка функціональних стопорів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Камкіна, Людмила Володимирівна; Смірнов, Олексій Миколайович; Шарандін, Кирило Миколайович; Рябий, Дмитро Валерійович
UKR: Одним з головних інструментаріїв для підвищення якості металопродукції, що виробляється, є операції з виявлення та відсічення шлаку в ході технологічного переливу металу з конвертера в ківш. За оцінками різних дослідників та практичного досвіду, кількість шлаку, що потрапляє в ківш, при випуску сталі з конвертора розподіляється наступним чином (без використання технології / пристроїв відсікання шлаку): до 25% - на початку випуску плавки, до 60% - в кінці випуску плавки і до 15% - при поверненні конвертора до робочого положення. На сьогоднішній день існують дві принципові схеми відсікання конвертерного шлаку: автоматична (активна) та «пасивна». До основних автоматичних схем відноситься газодинамічна система відсікання та система типу «шиберний затвор». Доступною та ефективною альтернативою є схема «пасивного» відсічення первинного та вторинного конвертерного шлаку, з використанням функціональних вогнетривких виробів. На промисловому майданчику компанії ТОВ «ГІР-Інжінірінг» спільно з ФТІМС НАН України розроблено «пасивну» схему комплексного відсічення конвертерного шлаку. Вона включає дві системи, первинна відсікання пластичним стопором типу «тампон» і вторинна відсікання вогнетривким стопором типу «куля» / «дротик». Обидві системи працюють із ручними аплікаторами, що мінімізує капітальні витрати на їх впровадження у виробничий ланцюг. В період з липня 2020 до вересня 2020 р. проведено успішні дослідні та дослідно-промислові випробування стопорів первинного відсікання шлаку марок «GIR-TAMP-150-DMK» ККЦ ПрАТ «КАМЕТ-СТАЛЬ» (м. Кам’янське, Україна) у складі двох 250 тн конвертерів. Середній показник рефосфорації металу з використанням розроблених виробів було знижено на 20%. У період 2021-2024 років, в умовах комбінату ПрАТ «КАМЕТ-СТАЛЬ» проведено успішні промислові випробування розробленої комплексної системи відсічення конвертерного шлаку. Сумарний економічний ефект від впровадження становив ≈ 1,2 USD/тн сталі.
Теоретичне визначення міцності композитного матеріалу в умовах всебічного стиснення
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Білодіденко, Сергій Валентинович; Іщенко, А. О.; Рассохін, Д. О.; Бем, Р.
UKR: Мета. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування міцності вітчизняного композитного матеріалу в умовах всебічного стискання та створення моделі, яка дозволяє передбачити поведінку матеріалу під навантаженнями. Методика. У дослідженні використано метод кінцевих елементів (МКЕ) для моделювання напружено-деформованого стану композитного матеріалу. Експериментальна частина включала підготовку багатошарових зразків з полімерними композитними матеріалами, їхнє механічне навантажування в умовах всебічного стискування та порівняння результатів з розрахунковими даними. Додатково застосовано параметричне моделювання в середовищі Ansys Workbench для вивчення впливу змінних, таких як товщина шару та прикладена сила. Результати. Отримано залежності між товщиною композитного шару, величиною навантаження та деформаційними характеристиками матеріалу. Найкращі механічні властивості виявлено у зразків з товщиною шару 2 мм, які демонструють оптимальний баланс між міцністю та здатністю до поглинання енергії. Моделювання показало, що найбільші напруження виникають на межі контакту полімерного шару з металевою основою, що вказує на необхідність поліпшення адгезійних властивостей. Наукова новизна. Запропоновано параметричну модель для аналізу напружено-деформованого стану полімерних композитних матеріалів. Удосконалено методику оцінки міцності багатошарових композитів в умовах всебічного стиснення, що дозволяє враховувати взаємодію шарів та їхніх геометричних параметрів. Практична значущість. Результати дослідження можуть бути використані для розробки нових композиційних матеріалів з поліпшеними механічними властивостями для застосування в авіаційній, автомобільній та енергетичній промисловостях. Рекомендації щодо оптимізації товщини шарів і технології виготовлення дозволять підвищити довговічність і ефективність композитних конструкцій.
Термокінетичні дослідження процесу довідновлення вторинних карбідокремніевих матеріалів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Дерев'янко, Ігор Володимирович; Жаданос, Олександр Володимирович; Ярошенко, Ярослав О.; Надточій, Анжела Анатоліївна
UKR: Мета: Карбід кремнію, незмінний лідер у сфері керамічних матеріалів з екстремальними властивостями, сьогодні стикається з викликом сталого розвитку. Незважаючи на широкий спектр застосувань: від виробництва абразивних інструментів, високотемпературних нагрівачів, вогнетривкої кераміки до металургії, традиційні методи виробництва SiC пов'язані з високим енергоспоживанням та значним екологічним слідом. Основна маса карбіду кремнію виробляється у печах опору по методу Ачесона. Одним із питань процесу виробництва карбіду кремнію є низький вихід товарної продукції що становить 15-19% від маси завантаження. Сучасні тенденції до створення енергоефективних та екологічно чистих технологій сприяють спонукають до використання вторинних матеріалів. В даній роботі досліджено можливість отримання карбіду кремнію металургійної якості з відходів електротермічних виробництв, що дозволить зменшити антропогенне навантаження на довкілля та знизити собівартість кінцевого продукту. Методика: Проведено лабораторні дослідження термокінетики процесу довідновлення вторинних карбідокремніевих матеріалів визначено хімічний склад отриманого карбідкремнійвміщуючого продукту. Результати та наукова новизна: Досліджено можливості довідновлення вторинних матеріалів електротермічних виробництв. Проведені дослідження отриманих карбідкремнійвміщуючих матеріалів. За результатами досліджень визначено напрями використання зазначеного продукту Практична цінність: Утилізація вторинних матеріалів дозволить зменшити кількість відходів, що направляються на звалища, та знизити ризик забруднення довкілля шкідливими речовинами. Створення замкнутого циклу виробництва: Впровадження технологій переробки вторинної сировини сприятиме створенню замкнутого циклу виробництва, що є одним з ключових принципів сталого розвитку.
Техніко-економічні особливості використання кокілів з литими калібрами при виготовленні прокатних валків для сортових прокатних станів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Хричиков, Валерій Євгенович; Меняйло, Олена Валеріївна; Семенов, А. Д.; Ковальчук, В. І.
UKR: Мета. Удосконалити технологію виробництва прокатних валків з литими калібрами і зменшити утворення поздовжніх гарячих тріщин при литті в стаціонарні ливарні форми. Методика. Оцінювання ефективності розроблених технологічних пропозицій проводили по розміру відбіленого шару чавуну на серійних і експериментальних прокатних валках і дослідних лабораторних виливках вимірювальними пристроями, які пройшли державний метрологічний контроль в умовах Дніпропетровського заводу прокатних валків згідно діючими технічними умовами. Результати. Основною причиною виникнення поздовжніх гарячих тріщин при литті валків з литими калібрами є нещільний контакт кокільних напівформ по площині роз'єму. Тому при охолодженні валка шар закристалізованого металу в зоні вертикального роз'єму менший, ніж на іншої поверхні кокілю. Твердіння металу супроводжується усадкою, виникають напруження, які реалізуються в тріщину на ділянках виливка з меншою товщиною затверділого шару металу. Розроблено і успішно випробувано склад замазки щілини між напівформами кокілів з латунної, бронзової та мідної стружки з розмірами частинок до 2,0 мм і з рідким склом. Для збільшення швидкості відведення тепла від твердіючого металу щілину між напівформами кокілів заварювали мідними електродами. Однак їх висока вартість та необхідність постійно виконувати зварювання перед заливанням чавуну обумовила розробку технології лиття кокілю із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді товщиною 3 мм. Форма торцевої поверхні міді відповідала профілю калібрів чавунного кокілю. В новому кокілі відлито без дефектів три валка, що призначені для прокату лемеха № 149Д. Випробування кокілю з мідними вставками продовжуються з метою оцінки термінів його служби та економічної ефективності впровадження в експлуатацію. Наукова новизна. Розроблено і успішно випробувано склад замазки щілини між напівформами кокілів з латунної, бронзової та мідної стружки з розмірами частинок до 2,0 мм і з рідким склом. Розроблено конструкція та відлито кокіль із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді, торцева поверхня якої відповідала профілю калібрів чавунного кокілю. В новому кокілі відлито три валка без дефектів, які відправлені для експлуатації. Практична значущість. Використання розроблених складів замазки щілини між напівформами кокілів забезпечило зменшення браку по поздовжнім гарячим тріщинам. Розроблено конструкцію кокілю із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді, які збільшили швидкість відведення тепла і усунули поздовжні гарячі тріщини на валках.
Формування структури в багатошарових поковках з вуглецевої і корозійностійкої сталей та мідних сплавів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Миронова, Тетяна Михайлівна; Ашкелянець, А. В.; Бондарев, С. В.; Губа, Р. М.
UKR: Розроблення технології отримання багатошарових поковок із різних сплавів сприяє економії дефіцитних матеріалів таких як хромонікелеві корозійностійкі сталі. Властивості багатошарових виробів поєднують в собі міцність основного слою з конструкційної сталі та підвищену корозійну стійкість високолегованого шару, що безпосередньо контактує з робочим середовищем. Багатошарові матеріали застосовуються в машинобудуванні, промисловості, сільському господарстві. В якості різального інструменту застосовується «ламінатна сталь» або ламінат. Ламінат являє собою центральний лист (пластину), покритий з обох сторін листами сталі іншої марки. За рахунок різних властивостей центрального листа і обкладок клинок з ламінату отримує поліпшені характеристики. Одним із найбільш поширених способів виготовлення таких матеріалів є гаряче деформування. Найбільш важливою проблемою при виготовленні багатошарових стальних композитів є забезпечення якісного зварювання між шарами різних сталей. Для розроблення режиму кування багатошарових заготівок в роботі здійснювали комп’ютерне моделювання у програмі QForm. Враховуючи отримані результати моделювання визначено режими нагріву та проведено кування композитних пакетів із різних сталей. Деформування експериментальних зразків здійснювали протягуванням. Після розрахунку параметрів кування прийнято два проходи для деформації заготівки з сумарним уковом 2,56. Для багатошарових пакетів, що підлягали куванню використовували наступні сплави: для центрального шару сталі марок- ШХ15, Ст.3, для обкладок сталь AISI321, що є аналогом сталі 08Х18Н10Т, для проміжних шарів – Мідь марки М1 та латунь марки Л63. Досліджено особливості мікроструктури в зонах контактного зварювання шарів латунь – вуглецева сталь і латунь сталь AISI321, мідь -вуглецева сталь, мідь –сталь AISI321, мідь сталь ШХ15. В якості проміжного шару для кращого зварювання стальних шарів між собою в процесі кування, а також для запобігання дифузії вуглецю та легуючих елементів, доречно рекомендувати застосування пластини міді М1.
Фізико-хімічні основи формування газової фази при твердофазному відновленні оксидів
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Гришин, Олександр Михайлович; Величко, Олександр Григорович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Безшкуренко, Олексій Георгійович
UKR: Мета. Фізико-хімічний аналіз процесів газифікації вуглецевих матеріалів з використанням комплексного окиснювача. Методика. Термодинамічне моделювання виконане з використанням програмного комплексу HSC Chemistry 6.1. Кінетичні дослідження проведені з використанням термогравіметричного методу аналізу. Адсорбція газів на поверхні вуглецю вивчена з використанням методу газової хроматографії. Наукова новизна. Експериментально підтверджено вплив каталітичних добавок на адсорбційно-хімічну ланку процесу газифікації. Подальший розвиток отримали уявлення про механізм впливу каталітичних добавок на ланку газифікації вуглецевих матеріалів. Практична значимість. Отримані результати розширюють практичні можливості інтенсифікації процесу газифікації, що забезпечує підвищення продуктивності твердофазного відновлення агрегатів.