Browse
Recent Submissions
Item Випуск 1 (132). Теорія і практика металургії(Національна металургійна академія України, Дніпро, 2022)UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.Item Дослідження властивостей електродних пеків(НМетАУ, Дніпро, 2022) Малий, Євген Іванович; Чемеринський, Михайло Сергійович; Старовойт, Марія АнатоліївнаUKR: Мета. Дослідження фізико-хімічних процесів, що проходять між розплавленим пеком і твердими наповнювачами – компонентом графітованих електродів, та запропоновані методи визначення реологічної поведінки пеку. Методика. Дослідження реологічної поведінки пеку проводили з використанням методів зміни крайового кута змочування, а поверхневі властивості пеку – з використанням методики прямого визначення індексу змочування. Результати. Визначено, що крайовий кут змочування не може бути абсолютним показником його якості, оскільки він залежить від адгезійної активності пеку з вуглецевими наповнювачами. Наукова новизна. Вперше показано, що характеристики міцності графітованих електродів обумовлюють такі фактори, як індекс змочування, крайовий кут змочування, і залежать від початкового періоду адгезійної взаємодії електродного пеку з вуглецевими наповнювачами. Практична значущість. За результами роботи встановлено, що певний показник відповідає загальному принципу явищ, що відбуваються при змочуванні, що дає можливість повноцінніше охарактеризувати поведінку електродних пеків під час виробництва графітованих виробів.Item 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 ЄвгенівнаUKR: 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.Item Характер механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані у паро-мікрохвильовому середовищі(НМетАУ, Дніпро, 2022) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Узлов, Костянтин Іванович; Карпова, Тетяна ПетрівнаUKR: Мета. Дослідити характер та розробити опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Методика. Міцність на розтяг структурованих сумішей визначали на приладі мод. LRu-2e відповідно до ГОСТ 23409.7. Структуру поверхонь руйнування піщано-рідкоскляних сумішей досліджували на растровому електронному мікроскопі мод. РЕМ-106І при прискорювальній напрузі від 20 до 30 кВ і силі струму зонда від 4 А до 30 А у вторинних електронах з діаметром зонда від 1000 до 200 нм. Розробку опису механізму руйнування піщано-рідкоскляних сумішей виконано за результатами аналізу, зіставлення, виключення та узагальнення відомих та отриманих авторами даної роботи експериментальних та теоретичних досліджень, опублікованих у відкритих наукових джерелах з аналізованої тематики. Результати. Не залежно від вмісту рідкого скла в структурованій піщано-рідкоскляній суміші характер її руйнування залежить від часу паро-мікрохвильової обробки, який зі збільшенням часу обробки змінюється від адгезійного до змішаного і когезійного. Відповідно до розробленого опису механізму руйнування перехід від адгезійного до когезійного механізму руйнування викликано характером ходи залежності підвищення в часі як адгезійної міцності в системі кварц-рідке скло, так і когезійної міцності рідкого скла в манжетах суміші. При цьому зміна когезійної міцності рідкого скла у часі при мікрохвильовій обробці має екстремальний характер і, вочевидь, зумовлена ступенем полімеризації силікату натрію з рідкого скла під час його дегідратації. Наукова новизна. Вперше розроблено опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Практична значимість. Отримані дані дозволять розширити уявлення про властивості піщано-рідкоскляних форм та механізм їх руйнуванні під механічним впливом, оцінити можливості способу структурування в паро-мікрохвильовому середовищі, цілеспрямовано вибрати напрями досліджень та практичних дій в частині керування рівнем властивостей структурованих піщано-рідкоскляних сумішей.Item Методи візуалізації гідродинамічних процесів при «холодному» моделюванні продування(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мамешин, Валерій Сергійович; Нізяєв, Костянтин Георгійович; Журавльова, Світлана ВалеріївнаUKR: У статті обговорюються основні переваги та недоліки найпоширеніших методів візуалізації циркуляційних гідродинамічних потоків. Розглянуто сфери їх застосування, обладнання, що використовується. Метою цього дослідження були розробка оригінальної методики візуалізації гідродинамічних потоків за допомогою реоскопічної рідини та аналіз особливостей її застосування при холодному моделюванні киснево-конвертерного продування. Для отримання реоскопічної рідини було запропоновано використовувати воду та сухий перламутровий пігмент марки KW 427 За результатами проведеного «холодного» моделювання продувки встановлено, що використання реоскопічної рідини забезпечує стабільність візуалізації гідродинамічних циркуляційних потоків і дозволяє визначати напрямок руху і розподіл циркуляційних потоків, що формуються в рідкій ванні і встановити локалізацію застійних зон.Item Дослідження динамічних процесів у гідросистемі затискання заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мазур, Ігор Анатолійович; Лісний, Д. Ю.; Шелудько, Д. О.UKR: Мета. Метою роботи є дослідження динамічних навантажень, які виникають в гідросистемі механізму затискання трубної заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140 та розробка заходів по їх зниженню. Методика. Методика дослідження заснована на використанні методів математичного моделювання та фундаментальних законів гідравліки та гідродинаміки. Розроблено математичну модель дослідження динамічних процесів, що відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки яка враховує хвильові процеси у довгих гідромагістралях. Відмінною рисою розробленої математичної моделі є можливість вибору раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу, для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей. Результати. З використанням розробленої моделі досліджено динамічні процеси, які відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки. Встановлено, що коефіцієнт динамічності гідросистеми складає 1,39, який значно перевищує припустиме значення. Запропоновані технічні рішення для зниження небезпечних динамічних навантажень у гідросистемі полягають у тому, що необхідно зменшити час спрацьовування гідророзподільника з 0,30 сек до 0,15 сек, та використовувати у гідроциліндрі гальмівний пристрій з довжиною камери гальмування у 15 мм. Наукова новизна. Для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей у математичній моделі передбачений вибір раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу. В якості таких впливів збурення в умовах насосного приводу найчастіше за все виступають практично миттєве спрацьовування керуючих елементів та раптова зупинка робочого органу на при кінці його руху. Таким чином, для кожної з гідромагістралей було взято раціональне число ділянок розбиття kj, що забезпечує задану точність математичної моделі. Практична значущість. Практична значущість роботи полягає в розробленій математичній моделі, яка дозволяє з високою достовірністю аналізувати поведінку гідросистеми механізму затискання, що піддається впливу різного характеру в широкому діапазоні режимних параметрів.Item Вплив гарячої деформації на структуру аустеніту вуглецевої сталі(Український державний університет науки і технологій, ІПБТ, Дніпро, 2022) Вакуленко, Ігор Олексійович; Болотова, Дар’я Михайлівна; Перков, Олег Миколайович; Плітченко, Сергій ОлександровичUKR: Мета. Визначення впливу температури і ступеня гарячої пластичної деформації на розвиток збіркової рекристалізації аустеніту вуглецевої сталі. Методика. В якості матеріалу для досліджень використані вуглецеві сталі з концентрацією вуглецю 0,55 і 0,65%, що відповідають максимальному і мінімальному значенню в межах марочного складу для суцільнокатаних залізничних коліс. Кількість інших хімічних елементів відповідала вимогам нормативної документації на залізничні колеса. Зразки для досліджень мали форму циліндрів діаметром 20 та висотою 40мм. Різну ступінь пластичної деформації отримували при стисненні зі швидкістю деформації порядку 10-3 с-1. Для нагріву зразків до температур гарячого обтиснення використані нагрівальні електричні печі камерного типу. При нагріві зразків здійснені заходи, що запобігають окисленню та локальному зниженню концентрації атомів вуглецю на їх поверхнях. Після термічної обробки зразків та механічної підготовки поверхні, виявлення структури аустеніту здійснювали з використанням травника на основі суміші розчинів з соляної та пікринової кислот. Структуру сталей досліджували під світловим мікроскопом. Розмір зерна аустеніту визначали за методиками кількісної металографії. Результати. Дослідженням структури вуглецевої сталі визначено, що за умов підвищення температури відпалу, виникнення структурної неоднорідності аустеніту обумовлено зміною механізму розвитку збіркової рекристалізації. Починаючи від 10 % гарячого обтискування, пропорційно ступеню пластичної деформації, розвиток збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж приводить до подрібнення зерна аустеніту і формуванню однорідної структури. При ступенях гарячої деформації менш ніж 10 %, щільності дислокацій недостатньо для формування зародку для розвитку збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж. В результаті значно швидше відбудеться рекомбінація дислокацій в зернах гарячедеформованого аустеніту, що призведе до розділення зерен на окремі фрагменти. Їх розмір буде визначатися щільністю дислокацій, що введені за гарячого обтискування. Кути разорієнтації між фрагментами мають проміжні значення між межами з великими кутами разорієнтації та субмежами, що визначає їх низьку мобільність. Для такої структури розвиток збіркової рекристалізації в аустеніті буде відбуватися за механізмом розчинення меж зерен. В результаті, виникає значна неоднорідність структури аустеніту, що визначається різницею в розмірах між сусідніми зернами до декількох разів. Наукова новизна. В залежності від умов гарячого обтискування вуглецевої сталі, визначене значення пластичної деформації, що розділяє розвиток збіркової рекристалізації аустеніту за якісно різними механізмами. За низького значення гарячого обтискування, коли щільності дислокацій недостатньо для формування зародка збіркової рекристалізації за механізмом руху великокутових меж, відбувається зростання зерен аустеніту за механізмом розчинення меж зерен. Практична значущість. Визначення впливу температури і ступеня гарячої пластичної деформації на механізм розвитку збіркової рекристалізації, дозволить оптимізувати технологію обтискування заготівки суцільнокатаного залізничного колеса.