№ 6 (137) (ТПМ ІПБТ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Випуск 6 (137). Теорія і практика металургії(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.Item Перспективи використання технологій ав для виготовлення біметалевих з’єднань(НМетАУ, Дніпро, 2023) Карпович, Олена Володимирівна; Жумар, Денис Сергійович; Каракаш, Євген ОлександровичUKR: В цій роботі проводиться огляд різних стратегій обробки, методи визначення характеристик, проблеми та майбутні напрямки отримання біметалічних сплавів методом адитивного виробництва. Також наведено технології адитивного виробництва металів, їх проблеми, характеристики структур, фізичні властивості та майбутні перспективні напрямки розвитку.Item Аналітичні дослідження технології рафінування і легування металу на установці «ківш-піч»(НМетАУ, Дніпро, 2022) Рубан, Володимир Олександрович; Стоянов, Олександр МиколайовичUKR: Актуальність: Обробка металу на установці «ківш-піч» (УКП) є одним з найважливіших етапів позапічної обробки сталі, ключовими операціями якої є десульфурація, легування, видалення і модифікування неметалевих включень, які пов’язані з затратами теплоти, що компенсується шляхом використання енергії електричної дуги і забезпечує задану температуру перед розливанням. Розвиток технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч» обумовлений необхідністю підвищення якості та конкурентоспроможності металургійної продукції шляхом зниження її матеріало- і енергоємності. Позапічна обробка сталі на УКП дозволяє регулювати хімічний склад розплаву в вузькому діапазоні (мікролегування), підтримувати задану температуру сталі певного сортаменту перед розливанням на машинах безперервного лиття заготівки (МБЛЗ), що в свою чергу впливає на формування структури та властивостей кінцевого продукту. Аналітичні дослідження роботи установки «ківш-піч» спрямовані на оптимізацію процесу позапічної обробки сталі, зменшенні втрат енергії та матеріалів, підвищенні продуктивності та якості кінцевої продукції. Таким чином актуальність досліджень ковшової обробки металу, можуть сприяти розвитку нових технологій та матеріалів, що забезпечать більш ефективну виробничу діяльність. Мета роботи: Аналітичний огляд науково-технічної літератури, вітчизняних та закордонних патентів, присвячений розвитку технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч». Наукова новизна: Встановлені основні вектори розвитку технологій і обладнання позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч», які стосуються використання графітованих порожнистих електродів. Визначено позитивний вплив використання порожнистих електродів, на роботу установки «ківш-піч» за рахунок стабільного існування розряду електричної дуги, унеможливлення процесу розриву шару шлаку та покращення умов передачі теплоти безпосередньо металевому розплаву. Наукові та практичні результати: виходячи з огляду технологій обробки сталі на установці «ківш-піч» використання графітованих порожнистих електродів в подальшому дасть змогу визначити раціональні витрати газу, що подається каналом електрода, провести дослідження його впливу на параметри лунки піделектродної зони та теплові режими роботи агрегату.Item Газові кисневі електроди в йонних розплавах: типи, оборотність, електроди порівняння та шкали кислотності(НМетАУ, Дніпро, 2022) Малишев, В. В.; Габ, А. І.; Шахнін, Д. Б.; Воляр, Р. М.; Головачов, Артем МиколайовичUKR: Мета. Обгрунтувати застосування кисневого електроду порівняння з β-Al2O3 мембраною у вольфраматно-молібдатних розплавах, побудувати шкалу кислотності та запропонувати її використання для оцінки можливості електроосадження молібдену, вольфраму та їх сполук з карбоном, силіцієм та бором у цих розплавах. Методика. Вимірювання електрорушійних сил електрохімічних ланцюгів у галогенідних та вольфраматно-молібдатних розплавах з використанням платино-кисневих індикаторних електродів та мембранних електродів порівняння з додаванням різних донорів та акцепторів оксигенових йонів. Результати. Можливість використання кисневого електроду порівняння з β-Al2O3 мембраною та шкал кислотності (основності) у вольфраматно-молібдатних розплавах для здійснення електрометалургійних процесів осадження та рафінування. Наукова новизна. Сформульовано умови застосування електродної системи в якості електроду порівняння. Як електроліти електродів порівняння вибрано розплави на основі натрій вольфрамату і хлоридні вольфрамато (молібдато)вмісні розплави. Доведено, що потенціал кисневого електроду відносно електроду порівняння визначається відношенням активностей йонів оксигену в досліджуваному розплаві та в розплаві електроду порівняння. Запропоновано шкалу кислотності (основності) в розплавах на основі вольфраматів і молібдатів лужних та лужноземельних металів. Практична значущість. В якості мембрани електродів порівняння показана можливість використання матеріалу на основі β-Al2O3. Доведено його стійкість як у кислих, так і в основних розплавах. Експериментально визначено температурні межі застосування цього матеріалу як мембрани та доведено стабільність і відтворюваність значень потенціалів. Виміряно електрорушійні сили електрохімічних ланцюгів з платино-кисневими індикаторними електродами та мембранними електродами порівняння. Досліджені розплави систематизовано за значеннями показників кислотності (основності). Ключові слова: кисневий електрод, розплави солей, β-Al2O3 мембрана, мембранні електроди, електрохімічні ланцюги, шкала кислотності (основності).Item Дослідження агломерації залізної руди при використанні роздільної підготовки шихти(НМетАУ, Дніпро, 2022) Бочка, Володимир Васильович; Ягольник, Максим Вікторович; Сова, Артем Валерійович; Фурсов, М. О.; Маленко, К. І.; Бойко, Максим МиколайовичUKR: Мета. Підвищення якості залізорудної частини доменної шихти є одним з найбільш ефективних заходів, які дозволяють збільшити продуктивність доменних печей і знизити питому витрату коксу. Основними причинами руйнування агломерату при транспортуванні та завантаженні у доменну піч є низька міцність його мінералогічних сполук, які зв’язують блоки в структурі, а також високий рівень внутрішнього напруження, яке виникає у спеченці під час його кристалізації та охолодження. Формування якості агломерату в цих умовах, здійснюється на кожній стадії його виробництва. Метою даного дослідження є розробка способу огрудкування агломераційної шихти, який дозволить формувати гранули заданого гранулометричного та мінералогічного складу, створивши умови для отримання агломерату блочної структури високої міцності. Методика. Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості формування агломерату заданого складу та властивостей на етапі підготовки шихти до спікання проведено за допомогою програмного комплексу HSC. Проведено дослідження способів підготовки агломераційної шихти з використанням попередньо підготовлених композитів на основі концентрату. Результати. Залежність величин вільної енергії Гоббса від температури показала вірогідність утворення в даному середовищі зв'язки з фаяліту, деяких залізо- кальцієвих олівінів i феритів кальцію. Як показало дослідження ентальпії, утворення усіх мінералів характеризується екзотермічним ефектом. Лише в діапазоні температур 1473-1673 К формування 2FeO·SiO2 та однокальцієвого фериту відбувається в ендотермічних умовах. Отримані в роботі результати підтвердили позитивний вплив роздільної підготовки на однорідність крупності сирих гранул: збільшується їх еквівалентний діаметр; зменшується вміст фракції 0-1 мм; зменшується середньо-квадратичне відхилення та коефіцієнт варіації їх крупності. Збільшення вмісту фракції +10 мм, яка негативно впливає на спікання, відбувається через наявність крупних часток руди та звороту. Серед використаних дво- та трикомпонентних композитів слід відзначити позитивний вплив додавання флюсів до концентрату та руди. Найкращу якість агломерату отримали після використання чотирикомпонентного композиту з «концентрату — руди — вапна — вапняку». Для покращення ефективності роздільної підготовки, прийнято рішення розділити руду на фракції: 0-3 мм, яка подаватиметься до композиту, та 3-10 мм, яка буде використовуватися у залишковій шихті. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних методів огрудкування шихтових матеріалів на формування міцної зв'язки, що пов’язане з утворенням залізокальцієвих олівінів та феритів кальцію, покращення однорідності хімічного складу, зменшення в структурі неспечених компонентів i силікатних озер. Практична значущість. Запропонована в роботі схема підготовки шихти дозволяє формувати склад i основність самого композиту та залишкової частини шляхом зміни вмісту вапняку між ними. Спікання агломераційної шихти, підготовленої запропонованим способом, дозволяє збільшити вихід придатного агломерату на 10,25% та зменшити вмісту фракції 0-5 мм після випробування на міцність на 11,5%.Item Особливості гарячого пресування труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем(НМетАУ, Дніпро, 2022) Медведєв, Михайло Іванович; Бобух, Олександр Сергійович; Бояркін, В’ячеслав Володимирович; Коноводов, Дмитро Володимирович; Самсоненко, Андрій АнатолійовичUKR: Мета. Удосконалення технології виробництва труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем, з використанням гарячого пресування. Методика. Аналіз результатів експериментальних досліджень зміни температури гільз при охолодженні під час допоміжних операцій гарячого пресування на горизонтальних гідравлічних пресових установок для визначення зміни температури гільз в процесі охолодження. Результати. Представлено результати розрахунків зміни температури металу гільз в процесі охолодження під час допоміжних операцій роботи пресової установки силою 31,5 МН з товщиною стінки гільзи 40 – 70 мм та температурою нагріву 1050 – 1200 °С, пресової установки силою 20 МН з товщиною стінки гільзи 40-70 мм та температурою нагріву 1100 – 1250 °С, пресової установки силою 55 МН з товщиною стінки гільзи 70 – 120 мм та температурою нагріву 1100 – 1250 °С. Наукова новизна. Визначено залежності опору деформації від температури нагріву та товщини стінки гільзи, швидкості та ступеня деформації з врахуванням базових величин в промислових умовах. Запропоновано залежності для визначення параметрів нагріву та зміни розігріву металу в зоні деформації для визначення зміни ступеня деформації. Практична значущість. Результати, представлені в роботі, дають можливість розробити рекомендації для вдосконалення параметрів технології виробництва труб з малопластичних сплавів, легованих нікелем, з використанням гарячого пресування. Практична значущість підтверджена співставленням даних, отриманих розрахунками, з експериментальними даними, отриманими під час виробництва труб розміром Ø95х10 мм зі сплаву ЧС42 та труб розміром Ø203х11 зі сплаву ЧС57.Item Швидкість газових потоків при комплексному відновленні рудних матеріалів(НМетАУ, Дніпро, 2022) Гришин, Олександр Михайлович; Надточій, Анжела АнатоліївнаUKR: 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.Item Розрахунок процесу модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%(НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Іванова, Людмила ХаритонівнаUKR: Мета. Встановити тривалість твердіння робочого шару прокатних валків в кокілі, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і масу хімічних елементів-графітизаторів для введення їх в осьову зону, що зменшить вплив карбідоутворювальних хімічних елементів на структуру заевтектоїдної сталі. Методика. Кінетику кристалізації фронтів ліквідус, виливання і солідус встановлювали за дев’ятьма експериментальними вимірами твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що були отримані Б. Б. Гуляєвим. Оцифрування кривих виконували в програмі AutoCAD 2010 в координатах відносного розміру виливка х/R і параметричного критерію Б. Б. Гуляєва τ/R2. Результати. За результатами оцифрування та інтерполяції експериментальних даних побудовані криві кінетики твердіння фронтів ліквідус, виливання і солідус у виливках із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%. Підвищити якість прокатних валків із заевтектоїдної сталі можливо при зменшенні негативного впливу цементиту, карбідів хрому і молібдену на структуру осьової зони за рахунок введення графі тизувальних елементів, яке реалізувати необхідно тільки після твердіння в кокілі робочого шару із заевтектоїдної сталі. Тому послідовно розраховували тривалість твердіння робочого шару в бочці валка, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і на цю масу рідини встановлювали масу хімічних елементів-графітизаторів. Наведено приклад розрахунку маси графітизатору по отриманим кривим кінетики твердіння фронту виливання для бочки прокатного валку масою 2080 кг. Виконати технологію введення графітизатора по осі виливка доцільно згідно наведеного способу лиття і схеми ливарної форми. Наукова новизна. Вперше отримали криві кінетики твердіння фронтів виливання, солідус та ліквідус з кроком за відносним розміром виливка 0,05 х/R для заевтектоїдної сталі з вмістом 1,80% вуглецю. Вперше запропоновано методику розрахунку маси і часу введення графітизувального модифікатора в осьову зону валків різних розмірів відповідно до кількості рідкої та рідко-твердої фаз, які залишаються після твердіння робочого шару у бочці. Практична значущість. Запропоновано технологію графітизувального модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80% для зменшення негативного впливу цементиту на фізико-механічні властивості осьової зони.