Кафедра теоретичних основ металургійних процесів (ДМетІ)

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/14583

ENG: Department of Theoretical Foundations of Metallurgical Processes (Dnipro Metallurgical Institute, DMetI)

Browse

Now showing 1 - 40 of 83

Утилизация металлургическими методами пылевидных отходов электросталеплавильных цехов
(Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, Polska, 2016) Камкина, Людмила Владимировна; Турищев, В. В.; Пройдак, Светлана Викторовна; Зосимов, Б. Ю.
RUS: Эффективное удаление цинка из пыли ЭДП возможно даже при умеренных температурах от 1000°C до 1100°C, в том числе при использовании в качестве углеродсодержащего восстановителя не классных углеродистых материалов. Следует обеспечить избыточное количество углерода на карбонизацию для получения жидкого продукта, с тем, чтобы уменьшить температуру полученного расплава.
Раскисление стали и проблема удаления неметаллических включений
(Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2016) Камкина, Людмила Владимировна; Безшкуренко, Алексей Георгиевич; Камкин, Владимир Юрьевич; Пройдак, Светлана Викторовна
RUS: Исследовали влияние алюминия и кальция (в составе кальцийсодержащих материалов) на образование неметаллических включений при проведении операций финишного этапа производства стали при непрерывной разливке. Процессы образования неметаллических включений и эффективного их перевода в шлак определяются скоростью диффузионных потоков взаимодействующих компонентов и степенью их удаления из равновесия, контролем содержания оксидного алюминия в металле и степени усвоения кальция. Это определяется процессами и способами раскисления и легирования стали, типом применяемых ферросплавов, операциями по внепечной обработке стали, модифицированию примесей путем ввода различных элементов. Провели термодинамический анализ процесса раскисления стали. Проанализировали и обобщили практические результаты раскисления стали алюминием в зависимости от технологии, принятой на конкретном заводе. Провели качественную оценку процесса удаления неметаллических включений из стали при непрерывной разливке.
Физико-химические и технологические особенности производства экономнолегированных борсодержащих сталей
(ООО «Укрметаллургинформ «Научно-техническое агентство», Днепропетровск, 2016) Камкина, Людмила Владимировна; Манидин, Владимир Сергеевич; Пройдак, Светлана Викторовна
RUS: Рассмотрены особенности взаимодействия раскислителей с растворенным кислородом в металле. Представлена информация о влиянии бора на механические свойства стали. Изложены результаты промышленных исследований микролегирования низкоуглеродистой стали бором в условиях ПАО «Запорожсталь».
Виробництво безопалювального вуглецьвмісного залізофлюсу з використанням шламів конвертерного виробництва
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Бабенко, Олександр Вікторович; Варицев, Антон Сергійович; Мирошниченко, Єгор Юрійович; Кучеренко, Олександр Сергійович; Лагун, Віктор Михайлович
UKR: Розширити ресурсну базу залізорудних компонентів можливо залученням у переробку залізовмісних відходів: доменні і сталеплавильні шлаки і шлами, прокатна окалина, колошниковий пил, коксовий дріб'язок, відсівання феросплавів, шлами, що містять марганець і тонкі концентрати - у металургії; вугільні шлами і штаби - у вугільній промисловості; чавунна, сталева, алюмінієва й інша стружка - у машинобудуванні. По вмісту цінних компонентів відходи конкурентоздатні з первинною сировиною і можуть бути повторно в и- користані у виробничих процесах. Мета роботи: дослідження можливості використання відходів металургійних виробництв у процесі виробн и- цтва обкотишів. Завдання роботи – дослідження впливу вмісту вапна, цементу і твердого палива на металургійні властив о- сті обкотишів, до складу шихти яких, окрім концентрату та зв`язучих, входять відходи металургійних виро- бництв. Методика дослідження - для поліноміального опису процесу отримання безопалювального вуглецьмісного за- лізофлюсу використано трьох факторний план Бокса - Бенкіна (центральне композиційне ортогональне пла- нування другого порядку для трьох факторного експерименту). Фактори варіювання - вміст вапна, вміст цементу, вміст твердого палива.
Дослідно промислові випробування спікання агломерату з дрібнодисперсним марганцевим концентратом
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Пройдак, Юрій Сергійович; Ольшанський, В. І.; Гогенко, О. О.; Камкіна, Людмила Володимирівна; Філіппов, Ігор Юрійович; Мяновська, Яна Валеріївна; Сідорський, Олександр Володимирович
UKR: Об’єкт дослідження – металургійна технологія залучення дрібнодисперсних марганцевих концентратів, що утворюються при видобутку та збагаченні вихідної сировини, у виробництво марганцевого агломерату. Мета роботи – на основі результатів аналізу фізико-хімічних процесів при спіканні марганцевого агломерату та експериментальних досліджень розробити інноваційні технологічні рішення та рекомендації по технології спікання агломерату з підвищеною до 60% часткою в шихті Методи дослідження – теоретичні дослідження процесів агломерації концентратів базуються на основних положеннях фізичної хімії і теорії металургійних процесів. Розрахунки термодинамічної рівноваги оксидних систем, адекватних агломераційним, основані на теорії Гіббса та реалізовані за допомогою комп’ютерної програми «FASTSage 6.0»; для визначення внутрішньої будови марганцевої руди та марганцевих концентратів залучені рентгенівські методи дослідження - рентгенівський дифрактометр ДРОН-2; використаний метод математичної статистики для обробки результатів. Встановлено мінералогічну мікроструктуру рудних марганцевих концентратів і дрібнодисперсного концентрату збагачення марганцевої руди. Визначено раціональну схему попередньої підготовки дрібнодисперсних відходів збагачення марганцевої руди для використання в металургійних процесах; встановлено раціональну кількість відходів збагачення марганцевої руди у вихідній шихті; доведена можливість повернення 50...70% (проти звичайного 10...15 %) дрібнодисперсного (фракції 0-1 мм) марганцевого концентрату 2 сорту в шихту виробництва марганцевого агломерату за рахунок використання реагенту торф гідроксидний (РТГ) у кількості 5...7% з одночасним підвищенням міцності гранул агломерату вдвічі.
Фізико-хімічні основи і математичне моделювання процесів дегазації при позапічній обробці сталі
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Камкіна, Людмила Володимирівна; Величко, Олександр Григорович; Камкін, Володимир Юрійович
UKR: Об’єкт дослідження – процеси вакуумної обробки рідкої сталі після її випуску із сталеплавильного агрегату. Мета роботи – дослідження процесів дегазації рідкої сталі при вакуумуванні та оптимізація умов зниження газонасиченості металу. Метод дослідження – використання динамічної математичної моделі, розробленої з урахуванням положень лімітування процесу дифузійними ланками перенесення кордоні метал – газова фаза. Розроблено математичні моделі дегазації металу в ківшах з продувкою аргоном з урахуванням розподілу газів з металу за трьома статтями – у бульбашки СО, у бульбашки аргону та через відкриту поверхню металу. У всіх варіантах зміни технологічних параметрів спостерігається блокування значної частини поверхні розділу метал – газова фаза потоком кисню. Це пов’язано з тим, що потоки кисню по масі приблизно на порядок вищі за потоки водню. При зміні технологічних параметрів відбувається процес саморегулювання перерозподілу потоків водню і кисню. Це в першу чергу пов’язано з великим відхиленням реакції утворення СО від рівноваги. При заміні аргону в продувному газі азотом поведінка СО і водню в бульбашках при вакуумній обробці металу практично залишається однаковим. Основу продуктів реакції зневуглецювання становить СО. У міру видалення кисню з металу вміст СО у бульбашках продувного газу падає, а за рахунок цього зростає вміст водню та азоту. Вміст СО і водню в бульбашках продувного газу не залежить від співвідношення в ньому аргону і азоту при вакуумній обробці. Оптимальне співвідношення продувної суміші можна змінювати в залежності від марки сталі, що виплавляється. Зіставлення розрахункових та експериментальних даних свідчить про досить високу адекватність моделі натурі.
Виплавка металевого марганцю та марганцевих сплавів у конвертері газокисневого рафінування
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Величко, Олександр Григорович; Камкіна, Людмила Володимирівна; Ду, Юньшень; Величко, Костянтин Олександрович; Мяновська, Яна Валеріївна
UKR: Мета роботи обґрунтування та розробка технологічних рішень виплавки металевого марганцю та його сплавів на основі дуплекс-технології "дугова електросталеплавильна піч-конвертер газокисневого рафінування. Методи: термодинамічний аналіз за стадійними реакціями та фазовими перетвореннями вихідних речовин, що беруть участь у хімічних реакціях; лабораторні та промислові дослідження; хімічний аналіз. Наукова новизна: при конвертуванні малофосфористого марганцевого шлаку та залученні переробного силікомарганцю показано можливість отримання металевого марганцю при введенні в ході продування пилоподібного вапна. Обгрунтовано можливість виплавлення в конвертері газокисневого рафінування силікотермічним способом низьковуглецевого феромарганцю та металевого марганцю. Практична цінність: У напівпромисловому та промисловому конвертерах газокисневого рафінування випробувані технології отримання низько- та середньовуглецевого феромарганцю та металевого марганцю силікотермічним методом та продуванням високовуглецевого феромарганцю газоподібним киснем. Силікотермічний спосіб забезпечував високу продуктивність, простоту металургійного переділу, високе вилучення марганцю, мінімальні "ульоти" марганцю з випаровуванням і перехід марганцю в шлак.
Контроль експлуатаційної стійкості валків гарячої прокатки з високохромистих чавунів та швидкорізальних сталей
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Полякова, Наталія Володимирівна; Бойко, Максим Миколайович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Чеченєв, Володимир Андрійович; Іващенко, Валерій Петрович; Хричиков, Валерій Євгенович
UKR: Мета. Властивістю, що визначає якість матеріалів робочого шару прокатних валків вважається їх зносостійкістю. Однак в умовах гарячої прокатки на її стабільність можуть вплинути такі властивості як корозійна стійкість та термостійкість. Поширеними матеріалами для виконання прокатних валків гарячої прокатки є білий високохромистий чавун та швидкорізальна сталь, питанням термостійкості яких у сучасній літературі не приділено достатньо уваги. Метою роботи є контроль якості високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі як матеріалів валків гарячої прокатки за рахунок оцінки їх термостійкості. Методика. Експериментальні зразки високохромистого чавуну марки ІЧХ16НМФТ та швидкорізальної сталі марок Р5М5 та Р6М5 були піддані термоциклуванню за режимом: 200 циклів нагрівання до 600°С та охолодження до 20°С. Після випробувань оцінювали зміни мікроструктури та мікротвердості структурних. Результати. Представлені результати дослідження схильності матеріалів, що застосовуються для виробництва прокатних валків, до руйнування, викликаного термічною втомою. Досліджено умови зародження та зростання тріщин термічної втоми у білому високохромистому чавуні, оцінені структурні зміни, що відбуваються при термоциклуванні. На поверхні зразків білого високохромистого чавуну у процесі випробувань було виявлено утворення макро- та мікротріщин термічної втоми. Мікротріщини проходять по евтектичних карбіду, значною мірою поширюючись на залишковий аустеніт, по межі розділу карбіду з продуктами розпаду аустеніту. На поверхні зразків швидкорізальної сталі в описаних умовах випробувань тріщиноутворення не спостерігалося. Внаслідок термоциклування білого високохромистого чавуну відбувається зниження мікротвердості металевої матриці, а мікротвердість евтектичного карбіду у порівнянні з вихідним литим станом збільшується. Мікротвердість структурних складових швидкорізальної сталі змінюється менш істотно. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу термоциклуваня білого високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі на зносостійкість робочого шару прокатних валків з цих матеріалів. Практична значущість. Відбувається зниження зносостійкості прокатних валків з робочим шаром з високохромистого чавуну в литому стані внаслідок термовтомного руйнування під час експлуатації в умовах гарячої прокатки. Підвищити термостійкість високохромистого чавуну ІЧХ16НМФТ можна, за рахунок застосування спеціальних методів термообробки, спрямованих на отримання бейнітної структури металевої матриці. Рекомендується враховувати показники термостійкості матеріалів прокатних валків гарячої прокатки як додатковий критерій контролю їх якості.
Аналіз технологічних параметрів доменної плавки для розробки прогнозних моделей розрахунку техніко-економічних показників процесу
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Селегей, Андрій Миколайович; Мішалкін, Анатолій Павлович; Безшкуренко, Олексій Георгійович
UKR: Мета. Визначити основні технологічні параметри на підставі яких має ґрунтуватися прогнозна методика розрахунку техніко-економічних показників доменної плавки. Методика. Розглянуто фізико-хімічні та технологічні закономірності доменного процесу, що впливають на техніко-економічні параметри плавки. Показано, що температурний інтервал 600-1000°С слід вибирати у разі розробки прогнозних моделей доменного процесу при аналізі відновлювальних процесів з урахуванням теплового балансу. Результати. Визначені температурні інтервали для аналізу фізико-хімічних процесів, що впливають на техніко-економічні показники доменної плавки. Обґрунтовані припущення для аналізу Проаналізовано теплові умови ефективного протікання відновних процесів та їх вплив на технологічні показники доменної плавки. Наукова новизна. Розроблено аналітичне підґрунтя для отримання прогнозних моделей визначення зміни техніко-економічних показників доменної плавки. Встановлено, що найбільший вплив на протікання відновних реакцій має саме розподіл матеріалів у «сухій» зоні доменної печі. Практична значимість. Отримані аналітичні дані дають змогу розробити ефективну модель прогнозування зміни техніко-економічних показників доменної плавки на основі даних про хімічний склад колошникового газу та його розподілу вздовж радіуса колошника печі.
Термодинамічне дослідження одержання губчастих лігатур при спільному відновленні хромітового і магнетитового концентратів
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Гришин, Олександр Михайлович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Петренко, Віталій Олександрович; Корохова, Алла Вікторівна
UKR: Використання багатокомпонентних губчастих лігатур, отриманих за технологією твердофазного відновлення, дозволяє знизити енергетичні витрати та підвищити ефективність використання легуючих добавок. Метою даної роботи є розробка фізико-хімічних основ процесів отримання багатокомпонентних лігатур на основі хрому. Дослідження спільного відновлення хромітового та магнетитового концентратів проведено з використанням термодинамічного та кінетичного аналізу. Термодинамічне моделювання виконано з використанням програмного комплексу HSC Chemistry 5.1. Отримано дані про температури початку відновлення, а також склад рівноважної газової фази системи, що аналізується. Кінетичні дослідження представлені залежностями ступеня відновлення часу для різних умов процесу. Отримані дані проаналізовані, спираючись на діаграму Cr-Fe-O. Результати термодинамічних розрахунків свідчать про роздільне відновлення як для концентратів, що аналізуються, так і заліза та хрому в хромітовому концентраті. Разом про те, рівноважний склад газової фази відновлення Fe(CrO2)2 показав досить близькі значення для заліза і хрому. Показано можливі фазові перетворення при сумісному твердофазному відновленні хромітового та магнетитового концентратів. Набули розвитку деякі уявлення про механізм та особливості процесу в залежності від температури, співвідношень О/С та Fe/Cr. Показано, що завершальна фаза відновлення заліза магнетиту (FeO→Fe) проходить паралельно з початковою фазою відновлення заліза з хроміту. Завершальна фаза відновлення заліза хроміту накладається на початок відновлення хрому. Разом з тим показано, що на початковій стадії не відбувається формування шпінельної фази, пріоритетний розвиток набувають процеси відновлення та карбідоутворення. Результати кінетичних досліджень свідчать про можливість організації спільного відновлення мінеральної сировини у сфері помірних температур. Фізико-хімічний аналіз дозволяє визначити деякі технологічні параметри.
Проблемні питання одержання високовуглецевої електросталі
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Величко, Олександр Григорович; Безшкуренко, Олексій Георгійович; Стовпченко, Ганна Петрівна; Іващенко, Валерій Петрович; Мяновська, Яна Валеріївна; Чеченєв, Володимир Андрійович; Броцький, Олександр Володимирович
UKR: В даний час на світовому ринку затребувана катанка для виробництва дроту з низько-, середньо-і високовуглецевих нелегованих і легованих сталей під пружини, канати, металокорд, зварювальні електроди і обміднений дріт для зварювання будівельних конструкцій, корпусів судів, труб великого діаметра і магістральних газонафтопроводів, для виготовлення якої не потрібне проведення зм'якшуючого відпалу перед волочінням катанки або на проміжному розмірі дроту. Найбільш відповідальними видами катанки з високовуглецевої сталі є катанка, призначена для виробництва металокорду і високоміцних арматурних канатів. Вищевказана продукція повинна мати високі споживчі властивості, рівень яких багато в чому залежить від формування структурного стану металу, в тому числі і в процесі прискореного охолодження з прокатного нагріву. В даний час обсяг виробництва катанки в світі перевищує 50 млн.т , що пояснюється широким сортаментом виробленої з неї готової продукції - канати, металокорд, пружини, голки, струни, сітки, кріплення, зварювальні електроди та інші металовироби [1-3]. За стандартом ГОСТ 2590-2006 до катанки відносять круглі профілі діаметром 9,0 мм і менше, круглі профілі діаметром 10,0 мм і більше відносять до дрібносортного прокату [1]. У зарубіжній і вітчизняній літературі іноді катанкою вважають круглий прокат з вуглецевих, низько- і високолегованих сталей, вироблений на безперервних дротових станах і дротяних лініях мілкосортно- і сортодротових станів, незалежно від діаметра, що досягає 26 мм [1,4]. Основна частка катанки направляється для подальшої переробки на сталедротові і метизні підприємства. В останні роки збільшилися обсяги виробництва катанки з безперервнолитих заготовок з високим ступенем металургійної чистоти, в тому числі для виготовлення особливо відповідальних виробів [5,6]. Наприклад, таких, як металокорд, який має високий рівень витривалості, а по міцності, згідно [7], цей вид продукції поділяють за нормативною міцністю на нормальну (NT 2400 ... 2750 Н / мм 2), високу (НТ 2750 ... 3100 Н / мм2), надвисоку (ST 3100 ... 3450 Н / мм2) і ультрависокоміцну (UT 3450 ... 3750 Н / мм2) [8]. Значна увага приділяється удосконаленню процесу виплавки високовуглецевої сталі. Пропонують різні способи для забезпечення чистоти сталі та формування високих міцносних властивостей. Для поліпшення пластичності сталей широко використовують легуючі добавки, що мають значний вміст вуглецю і марганцю та обмежений вміст азоту. Проаналізовано обробку на установці ківш-піч в процесі виплавки високовуглецевої сталі з поліпшеною пластичністю для холодного деформування [9]. Аналіз публікацій за темою дослідження. Застосування способів інтенсифікації виплавки електросталі.
Термодинамічне моделювання поведінки складових у шлакових системах, що характерні при виробництві марганцевих феросплавів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2021) Надточій, Анжела Анатоліївна; Степаненко, Дмитро Олександрович; Ходотова, Наталя Євстахівна; Киричок, Владислав Сергійович
UKR: Метою дослідження є пошук високоефективних схем використання вторинних сировинних матеріалів та безвідходних технологій, що дозволять повернути цінні хімічні елементи у металургійний переділ, насамперед марганцю. Ця проблема не може бути вирішена без теоретичного обґрунтування фізико-хімічних умов, створення яких дозволить досягнути більш повного використання потенціалу корисних властивостей матеріалів, що досліджуються. Аналіз основних фізико-хімічних властивостей марганцевмісних матеріалів, зокрема феросплавних шлаків, дозволить отримати вихідні дані та інтервали значень параметрів, необхідних для подальших досліджень з розробки ефективної технології переробки шлаків марганцевого виробництва. Термодинамічними розрахунками рівноваги у системі Mn-Si-Ca-Al-Mg-O показано, що підвищення кількості вільного оксиду марганцю пов’язано з визначеним значенням основності, досягнення якого забезпечує переважне зв’язування кремнезему у силікати кальцію. Підвищений вміст оксиду магнію підвищує кількість вільних оксидів кремнію та марганцю. Показано, що співвідношення оксидів в системі впливає на в’язкість та кристалізаційні характеристики цієї системи. Ступінь відновлення оксидів визначається активністю компонентів шлакової фази, що залежить від його хімічного складу і температури. Розрахунок активностей у системі на основі оксиду марганцю показав, що зростання основності та вмісту оксиду магнію у системі підвищує активність оксиду марганцю, а добавка оксиду алюмінію – знижую Це співпадає з отриманими даними по розрахунку рівноважного розподілу фаз. Аналіз отриманих в роботі даних розрахунку активностей складових у складній шлаковій системі на основі оксиду марганцю обґрунтовує доцільність повторної переробки металургійних марганцевих шлаків, що дозволить повернути марганець у металургійний переділ.
Підвищення міцності марганцевого агломерату при обробці гуматовим розчином
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Пройдак, Юрій Сергійович; Ольшанський, В. І.; Камкіна, Людмила Володимирівна; Гогенко, О. О.; Мяновська, Яна Валеріївна; Філиппов, Ігор Юрійович
UKR: Об’єкт дослідження – металургійна технологія залучення дрібнодисперсних марганцевих концентратів, що утворюються при видобутку та збагаченні вихідної сировини, у виробництво марганцевого агломерату. Мета роботи – на основі результатів аналізу фізико-хімічних процесів при спіканні марганцевого агломерату та експериментальних досліджень розробити інноваційні технологічні рішення та рекомендації по технології спікання агломерату з підвищеною до 60% часткою в шихті дрібнодисперсного концентрату 2 сорту. Методи дослідження – теоретичні дослідження процесів агломерації концентратів базуються на основних положеннях фізичної хімії і теорії металургійних процесів. Розрахунки термодинамічної рівноваги оксидних систем, адекватних агломераційним, основані на теорії Гіббса та реалізовані за допомогою комп’ютерної програми «FASTSage 6.0»; використаний метод математичної статистики для обробки результатів. Результати дослідження. Визначено раціональну схему попередньої підготовки дрібнодисперсних відходів збагачення марганцевої руди для використання в металургійних процесах; встановлено раціональну кількість відходів збагачення марганцевої руди у вихідній шихті; доведена можливість повернення 50…70% (проти звичайного 10…15 %) дрібнодисперсного (фракції 0-1 мм) марганцевого концентрату 2 сорту в шихту виробництва марганцевого агломерату за рахунок використання реагенту торф гідроксидний (РТГ) у кількості 5…7% з одночасним підвищенням міцності гранул агломерату вдвічі. Проведено обробку вихідної карбонатної марганцевої руди на стадії дозування її в шихту та одержаного агломерату екстрактом гуматовим торф’яним для зміцнення агломерату та зменшення пилоутворення.
Усунення утяжини у художніх виливках з різною товщиною стінки
(Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2021) Хричиков, Валерій Євгенович; Семенов, О. Д.; Меняйло, Олена Валеріївна; Шалевська, І. А.; Мяновська, Яна Валеріївна
UKR: Мета роботи – усунення утяжини у художніх виливках з різною товщиною стінки. В роботі розглядається принципово новий метод попередження утворення утяжини. Дефект лиття - утяжина має вигляд заглиблення із заокругленими гладкими краями на поверхні у потовщеній частині виливку, що відрізняє його від усадкової раковини. Виникнення утяжини обумовлено утворенням в масивних частинах виливку теплових вузлів, з центру яких розплав фільтрується для живлення усадки затверділого шару на всі найближчі поверхні виливку. Тому в роботі вважали, що при переміщенні розплаву з теплового вузла, в його центрі утворюється пустота та розрядження, що призводить до втягування і викривлення затверділого шару металу на частині поверхні виливку з меншою міцністю. Для попередження утворення утяжини, як правило, використовують стрижні, що зменшують різнотовщинність стінки художнього виливку, надливи і потовщені ливники для живлення усадки термічного вузла виливка, холодильники внутрішні та зовнішні. Але не завжди можливо встановити надливи із-за недотримання конфігурації поверхні художнього виливку, внутрішні стрижні для невеликих виливків виготовити і закріпити у ливарній формі важко. Тому на прикладі виготовлення художнього виливку «Буйвол» при литті по моделям, що витоплюються, запропоновано нову методику усунення утяжини. В роботі враховували, що усадкові раковини і пористість в середині виливку не контролюються на відміну від високих вимог до точності форми поверхні художніх литих виробів. Розрядження, що виникає в центрі теплового вузла, усунули за рахунок переміщення атмосферного повітря по тонкій трубчастій голці із аустенітної нержавіючої сталі, яка використовується для медичних ін’єкцій. Трубку із зовнішнім діаметром 0,80 мм встановлювали в прес-формі одним кінцем в центрі термічного вузла потовщеної частини виливка, а другим – в ливарній формі з боку не робочої поверхні, яка недоступна для огляду і не порушує естетичний вид художнього виливку. Завдяки з’єднанню другого кінця трубки з атмосферним повітрям розрядження в центрі усадкової раковини не виникає. Нова ливникова система без масивного центрального живильника, який раніше підводили в тепловий вузол, дозволила усунути усадкові дефекти на зовнішній поверхні, зменшити витрати на ливникову систему, карбування поверхні в місці з’єднання живильника з художнім виливком, уникнути формування утяжини. Результати роботи рекомендовано використовувати при литті художніх і ювелірних виробів, що мають температуру розплаву меншу, ніж у трубчастій голці із нержавіючої сталі.
Дослідження особливостей цифрових зображень металоструктур, що містять карбіди
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Захаров, Олександр Олександрович; Селівьорстова, Тетяна Віталіївна; Селівьорстов, Вадим Юрійович; Балакін, Валерій Федорович; Камкіна, Людмила Володимирівна
UKR: Стаття присвячена розробці інформаційної моделі призначеної для аналізу цифрових зображень металоструктур з карбідними вкрапленнями. Проведений аналіз літературних джерел, встановлено, що дослідження металоструктур є актуальним інструментом оцінки якісних характеристик. Наявність карбідів в структурі металу має значний вплив на його якість. Наведений огляд методики вивченні структури металу, визначено важливість етапу обробки зображення металоструктур. Описані основні способи отримання цифрових зображень структури металу. Представлені зразки металоструктур, з карбідами. Запропоновано процедуру цифрової обробки зображень металоструктур з карбідними вкрапленнями, яка складається з переведення зображення в напівтонове, контрастування та порогової бінарізації. Продемонстровані результати визначення карбідних вкраплень із застосуванням процедури цифрової обробки зображень. Показані переваги та недоліки підходу, визначені напрямки вдосконалення.
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.
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.
Термодинамічне моделювання силікотермічного методу отримання середньовуглецевого феромарганцю у конвертері
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», 2022) Киричок, Владислав Сергійович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Великонська, Н. М.
UKR: Широке застосування марганцю у виробництві сталі дещо обмежує його застосування при розкисленні маловуглецевих марок сталі за рахунок використання марганцю, в основному у вигляді високовуглецевого феромарганцю. Проведено термодинамічне моделювання рівноваги в складній гетерогенній системі Mn-Si-Fe-P-O-C шлак-метал-газ для детального дослідження поведінки компонентів металу і шлаку для кожного періоду окремо за технологією силікотермічного відновлення оксидів марганцю із шлаку в конвертері з донним дуттям. Аналіз розрахункових даних показав зниження вмісту кремнію від 16,05 % у вихідній сировині до 0,7 % у кінцевому феромарганцю. Вміст вуглецю дещо зменшується з 1,72 до 1,28%. Вміст марганцю зростає від 67,25% у вихідному матеріалі до 83,8% у кінцевому феромарганцю. Для фосфору спостерігається підвищення вмісту в усі періоди. Для досягнення допустимих концентрацій фосфору в металі необхідно використовувати низькофосфорні вихідні шихтові матеріали. Результати теоретичних досліджень свідчать про перспективність подальшого розвитку технології зневуглецювання високовуглецевих марганцевих розплавів із застосуванням продування газоподібним киснем та обробки шлаковими розплавами певного складу.
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.
Method of Sequential Approximation in Modelling the Processes of Heat Transfer and Gas Dynamics in Combustion Equipment
(MDPI, Switzerland, 2022) Rimar, Miroslav; Yeromin, Oleksandr O.; Larionov, Grigoriy; Kulikov, Andrii; Fedak, Marcel; Krenicky, Tibor; Gupalo, Olena V.; Myanovskaya, Yana V.
ENG: The behavior of the processes taking place in furnaces determines the efficiency of fuel chemical energy utilization, the quality of the final products and the environmental safety of the production. Mathematical models of the processes of gas dynamics and heat transfer in the working space of heating equipment are quite complex, and do not allow the establishment of a direct analytical relationship between the quality indicator of the process (F) and the influencing parameters (xi). To simplify the procedure for obtaining the values of the function F depending on the change of parameters xi, a method of successive approximation is presented in the article. The main idea of the method is that the representation of the function around a point from the domain of the function can be extended to the entire domain for many problems of mechanics. The relative error in the definition of the function acquires its maximum value at the border of the area, and a reasonable narrowing of it allows control of the size of the error. Thus, the advantages of using the method are obvious; it is able to provide approximation of the function in a multiplicative form with a controlled error. The distribution of the method to the field of heat transfer problems is presented in this paper. The successful implementation of this method for solving problems of this kind shows that the solution of practical problems may be generalized for the entire domain of the function, despite the fact that the errors of such a representation increase to 5–7% when approaching its limit, which, however, may be considered acceptable for engineering calculations.
Фізико-хімічні передумови зневуглецьовування продуктів вуглецевотермічного відновлення Cr2O3
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Гришин, Олександр Михайлович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Петренко, Віталій Олександрович; Киричок, Владислав Сергійович
UKR: У роботі виконано термодинамічний аналіз процесу вуглецевотермічного відновлення сировини, що містить хром, для визначення умов отримання лігатури з низьким вмістом вуглецю. Виконаний шестифакторний експеримент математичного планування з використанням напіврепліки повного факторного експерименту. Отримано рівняння регресії, що дозволяє кількісно визначити оптимальне значення кожного фактора. За допомогою фазового аналізу систем Cr-O-C та Cr-Fe-O-C визначені умови, що забезпечують зниження вуглецю в кінцевому продукті. Розглянуто умови появи метастабільних карбідів. Визначено термодинамічні параметри, що забезпечують стабільність твердих фаз. Розглянуто особливості механізму карбідотермічного відновлення. Введення в шихту заліза створює передумови зниження вуглецю, а також інтенсифікує процес твердофазного відновлення.
Оцінка технологічної можливості використання шунгітової породи при одержанні марганцевого агломерату
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», 2022) Камкіна, Людмила Володимирівна; Мяновська, Яна Валеріївна; Пройдак, Юрій Сергійович; Мішалкін, Анатолій Павлович
UKR: Промисловий досвід виробництва марганцевого агломерату показує, що відомі технологічні пропозиції не забезпечують зростання продуктивності агломашин та необхідних властивостей міцності офлюсованого марганцевого агломерату. Відомі способи спікання офлюсованого марганцевого агломерату, що відрізняється підвищеною механічною міцністю та високою вологостійкістю. Недоліком цих заходів є значне ускладнення технологічної лінії агловиробництва та збільшення енергетичних витрат. У зв'язку з цим одним із головних напрямів є розробка складів шихт та параметрів процесу агломерації марганцевої сировини. Мета дослідження – аналіз фізико-хімічних процесів, експериментальні дослідження та розробка інноваційних технологічних рішень та рекомендацій щодо залучення у металургійне виробництво шунгітової породи для розширення сировинної бази гірничо-металургійного комплексу. Виконано розрахунки термодинамічної рівноваги оксидних систем, адекватних агломераційним, проведено дослідження хімічного складу фазових складових мікроструктур марганцевого агломерату. Встановлено раціональний вміст шунгіту в аглошихті, який забезпечує одержання агломерату із заданими характеристиками (міцністю, виходом придатного, вмістом марганцю) становить 12...13%від маси вихідної шихти. Подальше підвищення його частки в аглошихті призводить до зниження міцності та виходу придатного спеку. Збільшення ступеня дисперсності шунгіту до 0-2мм дозволяє збільшити рівень використання вуглецю шунгіту як паливо без збільшення на процес кількості традиційного палива - коксу.
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.
Фізико-хімічні закономірності комплексного відновлення хроміту заліза
(Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро, 2022) Гришин, Олександр Михайлович; Петренко, Віталій Олександрович; Соколова, Л. О.
UKR: Досліджено фізико-хімічні закономірності комплексного відновлення багатокомпонентної шихти в умовах відсутності рідких фаз з метою одержання губчастих лігатур. До складу шихти включено як прості оксиди, так і складні оксидні сполуки. Відновлення відбувалось за рахунок вуглецю та газів (СО і Н2), а також за участю карбідної фази, яка утворювалась в процесі відновлення. Показано залежність фазового складу продуктів відновлення від вихідних співвідношень O/(C+H) і C/H, а також можливість наявності в продуктах металічного заліза при збільшенні співвідношення C/H й утворенні на основі (1/60 Fe3C+1/3 Cr3C2) складного карбіду. Температурні межі появи металевих і карбідних фаз було теоретично визначено на основі термодинамічного моделювання системи Cr–Fe–C–O–H з використанням програми HSC Chemistry 5.1, а також за результатами рентгенофазового аналізу продуктів відновлення. Виконано розрахунок рівноважного складу газової фази процесу комплексного відновлення хроміту заліза в різних умовах. З метою оцінювання кінетичних особливостей відновлення хроміту заліза здійснено дослідження швидкості процесу комплексного відновлення Fe(CrO2)2 в умовах хімікокаталітичної дії на нього. Як каталітичні добавки використано солі лужних металів (калію та натрію). Досліджено вплив температури, складу відновника, виду та кількості каталітичної добавки на швидкість процесу. Встановлено вид та оптимальну частку добавки та проаналізовано механізм впливу каталітичної добавки на кінетичні характеристики процесу комплексного відновлення хроміту заліза.
Фізико-хімічні основи отримання низьковуглецевих губчатих лігатур
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», 2022) Гришин, Олександр Михайлович; Надточій, Анжела Анатоліївна; Петренко, Віталій Олександрович; Киричок, Владислав Сергійович
UKR: Легуючі матеріали, отримані за технологією твердофазного відновлення, мають вищі фізико-хімічні показники порівняно з традиційними феросплавами. Проведено термодинамічний аналіз системи Cr-O-C в інтервалі температур 1273-1673 К, що дає змогу з’ясувати можливі шляхи розвитку карботермічного відновлення Cr2O3 з утворенням стабільних і нестабільних твердих продуктів при різних С/О співвідношеннях у шихті. Проаналізовано термодинамічні та структурні зміни, викликані наявністю заліза в реагуючій системі. Розглянуто наявні можливості зниження концентрації вуглецю в твердих продуктах відновлення. За допомогою методу факторного аналізу отримано рівняння регресії, що визначає вплив різних параметрів на вміст вуглецю в продукті. Експериментально досліджено кінетику відновлення Cr2O3 у присутності заліза. Виявлено особливості впливу заліза, введеного в шихтову суміш у металевій формі та у формі оксиду, на розвиток процесу за різних температур та на окремих стадіях відновлення Cr2O3. Розвинуто уявлення про механізм впливу Fe на закономірності швидкості та глибину відновлення хрому з оксидної фази.
Мікрорентгеноспектральне визначення елементного складу проб пилу ДСП
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», 2022) Пройдак, Юрій Сергійович; Камкіна, Людмила Володимирівна; Мяновська, Яна Валеріївна
UKR: В роботі визначено склад пилу електрофільтрів газоочисток ДСП при довготриваловому зберіганні у відвалах з метою одержання інформації про віднесення пилу до небезпечних відходів. Визначення вмісту важких металів у відходах виконували методом атомно-абсорбційної полум'яної спектрофотометрії на спектрофотометрі AAS-1N. ]. Вміст заліза загального та встановлення кількості його різного ступеня окиснення здійснювали методом окиснювально-відновного титрування біхроматом калію в кислому середовищі [6]. Комплексне металографічне дослідження проб пилу включав макроаналіз (при збільшенні х16), мікроаналіз структури торцевого зрізу котунів зі свіжого пилу електрофільтрів ДСП за допомогою оптичної мікроскопії (х 50, х 500). Детальний аналіз мікроструктури відібраних проб проводили за допомогою растрового мікроскопа електронного JSM-6490 в режимі вторинних упругорозсіяних електронів. Рентгеноспектральний аналіз відібраних проб проводили за допомогою енергетичного та хвильового спектрометрів – приставок до растрового електронного мікроскопа JSM-6490. Хімічний аналіз проб пилу показав, що значних відмінностей у вмісті заліза загального в представлених пробах пилу не спостерігається, хоча є деяке його зниження по глибині відвалу. Більш сильне зменшення при переході від поверхні відвалу в глибину відзначено вмісту Fе3O4. Всі проби є магнітними, що свідчить про значні вмісти в пилу магнітного закису-окису заліза, найімовірніше в незв'язаному стані. Наявність у плавильній шихті домішок цинку і свинцю, що випаровуються при робочих температурах печі, призводить до їх окислення повітряним потоком в результаті чого в кінцевому пилу вони можуть бути як у вигляді вільних оксидів, так і у вигляді композиційних структур з оксидами заліза.
Підвищення корозійної стійкості стальних гарячекатанних труб динамічною поверхневою деформацією, суміщеною з інгібіторною обробкою
(ProConferenceOrg in conjunction with Sergeieva&Co, Karlsruhe, Germany, 2023) Богдан, Дмитро Олексійович; Балакін, Валерій Федорович; Кузнєцов, Євген Вікторович; Николаєнко, Юлія Миколаївна; Соловйова, Інна Анатоліївна
UKR: Мета. Обґрунтування застосування поверхневої пластичної та динамічної поверхневої деформацій (ППД, ДПД) суміщених з антикорозійною інгібіторною обробкою сталевих вуглецевих труб загального призначення для підвищення зносостійкості трубних магістралей. Методика. Зразки гаряче деформованої сталі, відібрані від тестових фрагментів труб, були схильні до різних режимів поверхневої пластичної та динамічної поверхневої деформацій з використанням інгібіторів корозії. Пластичну деформацію здійснювали щітковим інструментом з різною величиною притискання щіток до труби та часу обробки. Дослідження захисної здатності інгібіторів проводили прискореним методом під час періодичної конденсації вологи ДСТУ ISO 6270-2:2015. Проведено порівняльне металографічне дослідження структури металу труб, підданих ППД та ДПД з інгібіторами. Результати. Представлені результати експериментальних досліджень поверхневої корозійної стійкості та металографічної структури труб 139х5 мм із сталі марки 20 при використанні трьох типів інгібіторів та різних режимів динамічної пластичної деформації. Наукова новизна. Динамічна поверхнева деформація металу, що подрібнює зеренну структуру, створює умови для утворення "каналів проникнення" інгібітора в структуру металу. Застосування ДПД дозволяє зменшити розмір зерен у поверхневому шарі, що дозволяє припустити можливість управління глибинним проникненням інгібітора і, як наслідок, корозійної стійкості труб залежно від експлуатаційних вимог. Практична значимість. Встановлено, що застосування динамічної поверхневої деформації у комплексі з певним інгібітором дозволяє збільшити корозійну стійкість у 11 – 19 разів.
Improving the Corrosion Resistance of Hot-Rolled Steel Pipes
(Sergeieva&Co, Karlsruhe, Germany, 2023) Bohdan, D. A.; Balakin, Valerii F.; Balakhanova, T. V.; Kuznetsov, Yevhen V.; Nykolayenko, Yuliia М.
ENG: Purpose. Substantiation of the use of surface plastic and dynamic surface deformation (SPD, DSD) combined with anticorrosion inhibitory treatment of general-purpose carbon steel pipes to increase wear resistance of pipelines. Methodology. Samples of hot-formed steel taken from test pipe fragments were subjected to various modes of surface plastic and dynamic surface deformation using corrosion inhibitors. Plastic deformation was carried out with a brush tool with different values of brush pressing against the pipe and processing time. Studies of the protective ability of inhibitors were carried out by an accelerated method with periodic moisture condensation according to DSTU ISO 6270-2:2015. A comparative metallographic study of the metal structure of pipes subjected to PPD and DPD with inhibitors was carried out. Results. The results of experimental studies of the surface corrosion resistance and metallographic structure of 139x5 mm pipes made of steel grade 20 using three types of inhibitors and various modes of dynamic plastic deformation are presented. Scientific novelty. The dynamic surface deformation of metal, which refines its grain structure, creates conditions for formation of "penetration channels" for the inhibitor into the metal structure. The use of DPD makes it possible to reduce the grain size in the surface layer, which suggests possibility of controlling the depth of the inhibitor penetration and, as a result, the corrosion resistance of pipes, depending on the operational requirements. Practical value. It has been established that the use of dynamic surface deformation in combination with a certain inhibitor makes it possible to increase the corrosion resistance by 11–19 times.
Пил електросталеплавильного виробництва як ресурс сталого розвитку металургійної промисловості
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2023) Камкіна, Людмила Володимирівна; Мяновська, Яна Валеріївна; Пройдак, Юрій Сергійович; Ісаєва, Людмила Євгенівна
UKR: Об’єктом дослідження є технологія переробки пилу ДСП та залізовмісних відходів металургії. Метою роботи є аналіз фізико-хімічних процесів, експериментальні дослідження та розробка інноваційних технологічних рішень і рекомендацій щодо пилу ДСП та залізовмісних металургійних відходів. Методи дослідження – теоретичні дослідження базуються на основних положеннях фізичної хімії та теорії металургійних процесів. Розрахунки термодинамічної рівноваги оксидних систем базуються на теорії Гіббса та реалізовані за допомогою комп’ютерної програми «FASTSage 6.0»; дослідження хімічного складу фазових компонентів марганцевих феросплавів проводили за допомогою скануючого електронного мікроскопа YSM-6300LA фірми JEOL, Японія. Наукова новизна. Ефективне видалення цинку з пилу ДСП можливе вже при помірних температурах 1000...1100oС, у тому числі при використанні некондиційних вуглецевих матеріалів як відновника вуглецю. При температурах порядку 1000...1100°С залізовмісний пил і шлам зазнають змін, що призводить до зменшення вмісту Zn в оброблюваному матеріалі, переходу вихідних пилоподібних матеріалів у компактні, міцні. Маса. Практичне значення. Спільна переробка шлаку і пилу ДСП шляхом дозування в різних пропорціях не є раціональною, оскільки в цьому випадку знижується концентрація цинку, що збирається в газоочисному агрегаті обробки. Ефективніше буде організувати почергову переробку пилу і шлаку ДСП в різні періоди часу (наприклад, щомісяця).
Випуск 1 (138). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023)
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 (139). Теорія і практика металургії
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023)
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.
Металознавчі аспекти дисперсійного нітридного зміцнення високовуглецевих сталей. Повідомлення 1. Вплив параметрів аустенізуючого нагріву та відпуску на фазовий перерозподіл азоту та ванадію в сталях
(ТОВ "Про формат"; Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2023) Шипицин, С. Я.; Ісаєва, Людмила Євгенівна; Лиховей, Д. І.; Степанова, Т. В.; Кір'якова, Н. В.
UKR: Системні фундаментальні дослідження протягом кількох десятиліть у ФТІМС НАН України та накопичений досвід промислового застосування показали, що технологія дисперсійного нітридного зміцнення, яка базується на легуванні сталей азотом і ванадієм, є методом суттєвого підвищення всього комплексу фізико – механічних та експлуатаційних властивостей литих та деформованих вуглецевих, низьколегованих та легованих сталей різного функціонального призначення. Найбільш суттєвою перевагою розроблених у ФТІМС НАН України сталей є одночасне значне підвищення їх статичної та циклічної міцності, в’язкості руйнування, термоміцності та термостійкості, зносостійкості, прожарованості, зварюваності, зниження або повне усунення схильності до природного, деформаційного та теплого окрихчування. Середньо- та високого вуглецеві доевтектоїдні та евтектоїдні сталі високої міцності та зносостійкості широко застосовуються в різних галузях машинобудування. Однак, найбільш масово вони застосовуються для залізничних коліс і рейок. Надійність та експлуатаційний ресурс коліс і рейок, що знаходяться у надзвичайно жорстких умовах експлуатації, головним чином, визначають техніко-економічні показники ефективності роботи залізничного транспорту. У той же час, існуючі відносно дешеві нелеговані та низьколеговані середньо- та високовуглецеві колісні та рейкові сталі вже не відповідають сучасним вимогам підвищених швидкостей руху та вантажопідйомності рухомого складу.
Аналітичні та експериментальні дослідження властивостей шлаків та шлакоутворюючих сумішей сталеплавильного виробництва
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Степаненко, Дмитро Олександрович; Гришин, Олександр Михайлович; Бєлькова, Алла Іванівна
UKR: Метою дослідження є аналіз та узагальнення властивостей шлаків в межах системи CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2 у різному співвідношенні компонентів та їх концентрацій, яка є основою рафінувальних шлаків у сучасному сталеплавильному виробництві. Для забезпечення технологічних функцій шлаковий розплав повинен мати комплекс оптимальних значень фізико-хімічних властивостей, зокрема: в’язкість, поверхневий натяг, електропровідність, температури плавлення (початку і кінця), ентальпія , густина та інші, які в значній мірі впливають на кінетику тепло- і масобмінних процесів в системі «метал-шлак». Інформаційний ресурс досліджень забезпечений власними експериментальними даними та даними баз даних «Шлак» і «ШУС», що містять інформацію про технологічні властивості розплавів шлакових і оксидних систем. Виконано аналіз даних про залежність властивостей оксидних систем від їх хімічного складу та температури. Розглянуто оксидні системи в межах хімічного складу CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2. Встановлено зв’язок хімічного складу шлакових систем з властивостями їх розплавів з позиції концепції спрямованого хімічного зв’язку за допомогою інтегральних параметрів: ρ – показник стехіометрії; ∆e – середньостатистичне число електронів, що локалізується у напрямку зв’язку катіон-аніон (К-А); d – середньостатистична між’ядерна відстань К-А; tgα – зміна щільності електронів у напрямку зв’язку К-А; ZA(A–A), ZK(K–A), ZK(K–K) – середньозважені значення зарядів катіонів і аніонів в зв’язках А-А, К-А, К-К. За результатами експериментальних та аналітичних досліджень отримано прогнозні моделі властивостей розглянутих оксидних систем, а саме для розрахунку в’язкості, електропровідності, температури кристалізації та густини шлакових розплавів в діапазоні їх температур від 1200°С до 1800°С. Представлена методика прогнозування властивостей рафінувальних шлаків може бути використана для оцінки застосування шлаків різного складу в ковші, наприклад, на установках ковш-піч.
Багатофакторний аналіз ефективності феросплавного процесу
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2023) Пономаренко, Р. В.; Пройдак, Юрій Сергійович; Гладких, Володимир Андрійович; Рубан, Артем Володимирович; Пройдак, Андрій Юрійович
UKR: Процеси рудовідновлення феросплавів необхідно розглядати як зв'язок параметрів і характеристик підсистем і елементів. Максимальна енергоємність печі та її продуктивність досягаються як за рахунок конструктивних параметрів ванни, короткої мережі, потужності пічного трансформатора, діаметра електродів самозаймання, так і електротехнологічних і теплофізичних властивостей. вихідної шихти, рудно-шлакового розплаву та кінцевого феросплаву. Кількість вуглецю є одним із найважливіших технологічних параметрів процесу відновлення вуглецю для виробництва марганцевих феросплавів. У роботі прийняті найбільш значущі кінцеві показники та визначено їх співвідношення з електричними характеристиками та технологічними параметрами.
Analysis of the Mechanism for the Occurrence of a Functional Response during Plastic Deformation of Metals and Their Alloys
(National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, 2023) Kuznetsow, E. V.
ENG: Purpose. Perfection the method for designing technological operations of metal pressure processing by establishing a functional connection between the parameters of force action and the characteristics of the natural deformation behavior of workpieces during their shape forming process. Methodology. A combined analytical approach, which is based on a synthesis of the results of fundamental and applied research in the field of physics of deformable solids, metal forming technology, as well as in related fields of natural science, is used. Findings. It is shown that the nature of the adaptive functional response of metals and their alloys to deforming influence is determined by the magnitude of possible changes in the thermodynamic potentials of the disturbed volume of the substance. From a technological point of view the most favorable response occurs when the deforming influence on the workpiece is carried out taking into account the natural ability of its substance to relaxation. Originality. The functional relationship between changes in the thermodynamic potentials of the volume of a metal or alloy and its adaptive behavior during the deformation process, as well as in the postoperative period, is described. Practical value. The findings make it possible to optimize the technological processes of machining of metals and their alloys by pressure, taking into account the natural properties and behavioral characteristics of each concrete material under concrete production conditions.
Investigation of Physico-Chemical Characteristics of Iron-Containing Technogenic Raw Materials in the Conditions of JSC “AMT”
(Croatian Metallurgical Society (CMS), Zagreb, Croatia, 2023) Mukhametkhan, M.; Mukhametkhan, M.; Zhabalova, G.; Kamkina, Liudmyla V.
ENG: The results of experiments conducted to determine the efficiency of the use of man-made waste, including largescale in volume among the waste of metallurgical production, melted films and sludge of the oxygen converter shop are presented. During the study of the sludge of the converter shop, the chemical, phase, granulometric composition and density of rolling scale and sludge of the oxygen converter shop were revealed.
Regulation of Carbon and Phosphorus Content in Manganese Alloys when Processed in an Oxidizing Gas Environment or Oxide System
(Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2024) Velychko, K. A.; Mianovska, Ya. V.; Kamkina, Liudmyla V.
ENG: Purpose: Determination of rational methods for reducing the carbon and phosphorus content in manganese alloys. Research methodology: thermodynamic calculations and experimental studies of decarburization and dephosphorization of a high-phosphorus manganese alloy. Research materials: As a high-carbon ferromanganese with a high phosphorus content, an associated metal (manganese alloy) obtained during the production of low-phosphorus slag at the Nikopol Ferroalloy Plant was used. Rolling scale was used as an oxidant (composition, wt. %: FeO – 59.5; Fe3O4 – 38.9). Research results: The features of dephosphorization of manganese alloys were considered. According to the adopted “classical” technology, a useful product of dephosphorization of manganese concentrates is manganese slag with a low phosphorus content. Oxidation of phosphorus dissolved in the metal can occur as a result of its interaction with oxygen in the gas phase, while the oxidation of this slag, the higher its basicity, the greater the probability of phosphorus oxidation. Considering the basicity of the slag, the higher the FeO content in it, the better the conditions for removing phosphorus from the metal. The process of dephosphorization of the associated metal includes the oxidation of phosphorus, the binding of phosphorus oxide into strong compounds (phosphates) and their transition to the slag phase. Scientific novelty: The composition of the associated metal includes silicon, which has a much higher affinity for oxygen than phosphorus; Then, naturally, it will first be oxidized with the formation of silicon oxide with a melting point much higher than the temperature of experimental studies. Practical significance: The results obtained show that when oxidizing the associated metal with iron scale at a specific consumption of 114 kg/t of metal, the total degree of extraction: silicon 88.16%, phosphorus 71.03%. At the same time, the manganese content in the metal decreased by 6.48% due to the reduction of rolling scale.
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.
Вплив рудновугільних композицій у складі шихти на формування термічно резервної зони доменної печі
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2024) Ванюков, Антон Андрійович; Камкіна, Людмила Володимирівна; Іващенко, Валерій Петрович; Мяновська, Яна Валеріївна; Сазонов, П. О.
UKR: Об’єкт дослідження – технологія виплавки чавуну при застосуванні рудновугільних композицій. Мета роботи – вплив змінення складу доменної шихти на тепловий стан формування термічно резервної зони. Методи дослідження - теоретичні дослідження базуються на основних положеннях фізичної хімії і теорії металургійних процесів. Експериментальні дослідження проведено в лабораторних та промислових умовах. Наукова новизна - між відновленням та газифікацією “coupling phenomenon” існує – це тісний контакт між дрібними частинками оксидів заліза та вуглецю, який формується в рудо-вугільному композиті, що забезпечує підвищення ефективності доменної плавки. Скорочення витрати палива та відповідно кількості газів на одиницю шихти сучасної доменної плавки, скорочується висота резервної зони; не спостерігається цієї зони і у вертикальних елементах печі з максимальним рудним навантаженням. Практична значимість – застосування рудовугільних композицій забезпечує високу швидкість реакцій відновлення заліза і газифікації вуглецю і низьку початкову температуру газифікації вуглецю 250-420ºС, що забезпечується рециркуляцією газу в обкотиші, завдяки короткій відстані між частинами залізовмісних та вуглецевих композитів та їх розмірів, де відстань між ними коротка і межа реакції «видима» одним і іншим.
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.