Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 885
К 70-летию кафедры ОМД (прокатки). Состояние и перспективы развития энергетической теории прокатки
Статья научная
Теоретической основой для разработки новых технологических процессов прокатки на кафедре процессов и машин обработки металлов давлением является энергетическая теория. С ее помощью за 70 лет существования кафедры разработаны более десятка новых технологических процессов холодной и горячей прокатки листов, прокатки точных профилей, в том числе фасонных, профилей из труднодеформируемых металлов и сплавов, проволоки, труб. В настоящее время энергетическая теория прокатки успешно применяется и за пределами кафедры, помогает решать новые проблемы, диктуемые современными условиями.
Бесплатно
К вопросу влияния погонной энергии сварки на скорость охлаждения металла шва
Краткое сообщение
Представлены материалы по обоснованию и необходимости автоматизации расчета режимов дуговой сварки под слоем флюса. Разработан программный комплекс по расчету параметров режима дуговой сварки под слоем флюса для низко-углеродистых сталей. Для расчета режима сварки установлены зависимости влияния погонной энергии сварки на скорость охлаждения металла шва.
Бесплатно
К вопросу изучения скорости растворения феррита цинка методом вращающегося диска
Статья научная
Флотационная переработка отвальных медеплавильных шлаков приводит к образованию хвостов флотации, содержащих около 0,5 % меди и 4 % цинка, которые присутствуют в основных и второстепенных минеральных соединениях. Объемы накоплений в России данных отходов составляют от 120 до 140 млн т. В хвостах медь и цинк находятся в ферритах в виде отдельных минеральных фаз. Этот материал может являться сырьем для извлечения из него меди и цинка. Исследована одна из составляющих данного сырья - феррит цинка - на предмет его скорости растворения методом вращающегося диска. Для этого был синтезирован феррит цинка (ZnFe2O4) по керамической технологии. Образец был аттестован методом РФА. Полученные ферриты были спрессованы в таблетки и закреплены в обойме из фторопласта для проведения экспериментов. Изучена кинетика растворения феррита цинка в водном растворе серной кислоты в диапазоне концентрации от 7 до 300 г/дм3, при температуре 25, 45, 65 °С (298, 318, 338 К) и гидродинамическом режиме. С использованием уравнения Аррениуса была рассчитана энергии активации, а также были определены экспериментальные константы скорости. Получен вывод о кинетическом режиме растворения феррита цинка.
Бесплатно
К вопросу о комплексной переработке сталеплавильных шлаков и их использовании в строительстве
Статья научная
Проанализирована возможность комплексной переработки отвальных шлаков ОАО «Златоустовский металлургический завод». Обоснованы и проведены эксперименты по получению строительных материалов с заменой до 50% цемента на специально подготовленные шлаки металлургического производства путем механической активации.
Бесплатно
К вопросу о комплексной переработке хромовых руд массива Рай-Из
Статья научная
В статье приведены результаты исследования кристаллохимических превращений в хромовой руде при окислительном обжиге. Предложена схема получения хромового концентрата из окисленной руды, а также способ концентрирования и извлечения примесных элементов, входящих в состав хромовой руды.
Бесплатно
Статья научная
Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МД-2610.2008.8
Бесплатно
К вопросу о формировании адгезионных контактов в синтетических песчаных смесях
Статья научная
Рассмотрен вопрос формирования адгезионых контактов в синтетических песчаных смесях. Выявлено, что прочность синтетических песчаных смесей определяется характером и количеством адгезионых контактов. Приведена формула для оценки прочности синтетических песчаных смесей с учетом адгезионых контактов.
Бесплатно
Статья научная
Одним из путей снижения себестоимости электрошлакового металла является формирование литых расходуемых электродов из металлизованных окатышей и жидкой лигатуры. В данной работе приведены результаты исследований удельного сопротивления комбинированных расходуемых электродов, полученных с использованием металлизованных окатышей.
Бесплатно
К вопросу об оценке степени усвоения и равномерности распределения олова при легировании стали
Статья научная
Рассмотрен ряд ключевых аспектов производственной технологичности сталей, которые получены с применением олова в качестве легирующего элемента, вводимого для улучшения обрабатываемости резанием, применительно к способу индукционной плавки. Произведена оценка степени усвоения олова жидким металлом и равномерности его распределения по сечению слитка.
Бесплатно
К вопросу оценки трещиностойкости труб по ударной вязкости и пробе DWTT
Статья научная
Работа посвящена раскрытию физической природы ударной вязкости и доли вязкой составляющей в изломе образца при оценке трещиностойкости труб. Установлено, что эти параметры зависят от скорости нагружения, скорости распространения трещины, размеров образца (масштабный эффект), имитации реального процесса разрушения трубопроводов и других факторов. Образцы испытываются по схеме нагружения на ударный изгиб, когда создаются условия появления в образце значительных сжатых зон, которые обуславливают искусственное завышение критерия ударной вязкости и доли вязкой составляющей в изломе образца. Реальный процесс разрушений трубопровода сопровождается стадией зарождения трещины, дальнейшим ростом трещины до критических размеров в условиях статических нагрузок и заканчивается - стадией разрушения при высокоскоростном распространении трещины. Разрушение трубопровода подземной прокладки происходит при окружных напряжениях ниже предела текучести металла и, как правило, в условиях растягивающих напряжений при отсутствии напряжений сжатия. Такой реальный процесс разрушения трубопровода при испытании малогабаритного стандартного образца типа KCU или KCV, а также образца типа DWTT на ударный изгиб не удаётся имитировать. При этих испытаниях процесс зарождения трещины, её подрастание до критических размеров происходит в динамическом режиме, что не совпадает с реальными условиями и только стадия распространения трещины соответствует процессу разрушения трубопровода. При этом в образцах возникают зоны значительных по величине пластических деформаций сжатия. С физических позиций критерии ударной вязкости и пробы DWTT не могут быть использованы для количественной оценки трещиностойкости газонефтепроводных труб.
Бесплатно
Статья научная
Прочность абразивных кругов является одним из основных факторов, определяющих производительность абразивной обработки. В статье рассматриваются пути повышения прочности абразивных кругов. Представленная в статье математическая модель напряжённого состояния обобщает уже известные модели. С её помощью впервые установлено, что существует множество оптимальных сочетаний модуля упругости и плотности материала упрочняющей части, обеспечивающих одно и то же минимальное значение целевой функции. Установлено, что с увеличением радиуса упрочняющей части в сочетании с оптимизацией механических характеристик ее материала допустимая разрывная скорость круга может быть увеличена в несколько раз. Представлены уравнение регрессии и номограмма для определения оптимального сочетания управляющих факторов. Традиционные методы определения механических характеристик материалов, хорошо зарекомендовавшие себя при испытаниях металлов и сплавов, при испытании абразивных материалов не показали себя как надежные методы, обеспечивающие стабильность и необходимую точность результатов. Поэтому предложен альтернативный метод, выгодно отличающийся тем, что его реализация не требует специального оборудования и специальных исследований.
Бесплатно
К вопросу проектирования роликовых волок со смещенными парами роликов
Статья научная
Показана тенденция развития производства проволоки фасонного и круглого сечения из различных металлов и сплавов. По данным анализа существующих конструкций и оборудования, используемых при производстве проволоки, выявлены факторы, влияющие на качество продукции. Из них выделены факторы, играющие большую роль при производстве проволоки мелких сечений, а именно: жесткость конструкции волоки, точность настройки калибров стана, устойчивость полосы в калибре. Подробно исследовано влияние последнего фактора при эксплуатации роликовых волок со смещенными парами роликов. Для данных конструкций роликовых волок получена зависимость определения минимально возможного расстояния между осями пар роликов. Показано влияние величины обжатия и диаметра готового профиля на величину этого расстояния. Разработана методика определения максимально возможного расстояния между осями пар роликов, исходя из условия потери устойчивости полосы во втором калибре при использовании системы калибров «круг - овал - круг». Представлены основные этапы методики, а именно определение следующих параметров: усилия действующего на металл заготовки со стороны роликов, горизонтальной проекции площади очага деформации, сваливающего момента, действующего на заготовку, предельного угла скручивания заготовки, максимальной длины заготовки между очагами деформации. Показано влияние на рассчитанную величину максимального расстояния между осями пар роликов величины обжатия. Описаны сферы применения полученных зависимостей. Представлена и описана конструкция разработанной роликовой волоки, спроектированной с учетом теоретических выкладок, представленных в данной статье. Конструкция роликовой волоки отличается возможностью использования модульной сборки и упрощенной схемой регулировки.
Бесплатно
К вопросу работоспособности углового сварного шва подкрановой балки
Краткое сообщение
Представлен численный расчет напряженно-деформационного поля методом конечных элементов. Выявлена наиболее благоприятная геометрия валика сварного шва. Сделаны рекомендации по выбору формы валика сварного шва при проектировании технологии сварки подкрановой балки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В системах автоматизации металлургических печей широко применяются релейно-импульсные регуляторы, содержащие в своем составе исполнительные механизмы (ИМ) постоянной скорости. В данной работе рассматривается задача формализации процедуры настройки широтно-импульсного модулятора (ШИМ), работающего в составе такого регулятора. Структура ШИМ содержит сумматор, интегратор и трехпозиционный релейный элемент (РЭ), имеющий зоны возврата в левой и правой частях его характеристики. Цель исследования. Установить зависимости скважности и периода следования импульсов от характеристик структурных элементов ШИМ. Оптимизация настройки ШИМ способствует как повышению качества переходных процессов в системах автоматического регулирования, так и улучшению их режима работы, что в конечном счете приводит к повышению эффективности работы печей. Материалы и методы. Выполнен обзор литературных данных по рассматриваемой проблеме. Проведен физико-математический анализ процессов, протекающих в указанной структуре ШИМ. Результаты. Установлены зависимости, описывающие режим работы ШИМ от параметров содержащихся в нем элементов. В частности, показано, что с увеличением зоны возврата, а также и постоянной времени интегрирования интегратора период следования импульсов однозначно растет, а вследствие этого частота включения исполнительного механизма снижается. Вместе с тем с увеличением уровня выходного сигнала РЭ период уменьшается, а частота включения исполнительного механизма, наоборот, увеличивается. Показана привлекательная рациональность используемого в регулирующих микропроцессорных контроллерах типа РЕМИКОНТ подхода к задаче широтно-импульсной модуляции. Заключение. Полученные соотношения могут быть использованы для алгоритмизации процедуры настройки рассматриваемого типа ШИМ, что способствует повышению как качества регулирования технологических параметров металлургических печей, так и снижению износа исполнительного механизма и его пуско-регулирующей аппаратуры.
Бесплатно
К определению теплофизических свойств сплава Ti-10V-2Fe-3Al при ВДП
Статья научная
Для проведения математического моделирования затвердевания слитков необходимо знание температурных зависимостей теплофизических свойств затвердевающего сплава и параметров граничных условий, включенных в математическую модель. В настоящей работе были выплавлены два слитка сплава Ti-10V-2Fe-3Al и проведено исследование их макроструктуры. Измерены координаты профилей изотерм затвердевания, и с помощью решения обратной задачи теплопроводности, определены некоторые теплофизические характеристики жидкой фазы и параметры граничных условий для вакуумного дугового переплава (ВДП), прямое экспериментальное измерение которых сопряжено с большими трудностями. Для определения неизвестных параметров математической модели методом решения обратной задачи теплопроводности используется итерационный Maximux A Posteriori (MAP) алгоритм, ранее апробированный для других сплавов на основе титана. Искомыми (т. е. изначально неизвестными) параметрами для математической модели процесса ВДП являлись: теплопроводность и теплоемкость при температурах солидуса и ликвидуса; коэффициент теплоотдачи от слитка к изложнице и коэффициенты относительного вклада теплоотвода излучением для поддона и изложницы. В качестве начального приближения для неизвестных параметров были взяты соответствующие величины для сплава BT3-1. В качестве заданных параметров были использованы значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости в интервале температур 20-1300 °C из базы данных программы JMatPro, рассчитанные для заданного химического состава. Плотность, теплота фазового превращения, динамическая вязкость и электропроводность были взяты из литературных источников по сплаву Ti-10V-2Fe-3Al. Так как на сегодня нет данных по равновесной фазовой диаграмме сплава Ti-10V-2Fe-3Al, поэтому для вычисления температур равновесного ликвидуса и солидуса используется модель независимых компонент (линейная модель) многокомпонентного сплава. Найденные значения параметров позволяют удовлетворительно описать изменение профиля жидкой ванны при наплавлении слитка во время ВДП для различных условий процесса (диаметр изложницы и сила тока дуги). Результаты, полученные в работе, могут быть использованы для проведения математического моделирования процесса затвердевания слитков из сплава Ti-10V-2Fe-3Al при вакуумном дуговом переплаве с другими диаметрами изложницы и силой тока дуги.
Бесплатно
К проблеме анализа и синтеза регуляторов в системах автоматизации металлургических печей
Статья научная
Введение. Качественная реализация металлургических и иных технологий в настоящее время совершенно немыслима без автоматизации. Поэтому задача построения высококачественных систем автоматического управления технологическими процессами в металлургической и других отраслях промышленности является в настоящее время вполне актуальной. Цель исследования. Найти формализованное решение задачи выбора структуры и настроек автоматических регуляторов применительно к регулируемым участкам со свойствами и характеристиками, которые наблюдаются прежде всего в металлургических печах. Материалы и методы. В статье проведен анализ современного состояния проблемы, указаны характерные особенности известных в литературе методов решения данной задачи, в частности, регуляторов с моделью и с управлением по прогнозу. Установлено, что нельзя признать окончательно решенной проблему выбора и настройки автоматических регуляторов. Результаты. Предложено решение задачи структурно-параметрического синтеза регуляторов по эталонной передаточной функции замкнутой системы, выбор которой детально обоснован в работе. Указано, что данный подход дает однозначные ответы на вопросы о том, какой регулятор следует использовать для данного объекта управления и каковы должны быть его настройки. Это является весьма значимым достоинством предлагаемого решения. На основе проведенных исследований показано, что сконструированные таким образом для металлургических объектов системы автоматического регулирования (САР) обладают должными запасами устойчивости и приемлемым качеством переходных процессов. Для случая неформализованного выбора типа регулятора из ПИД-семейства разработаны процедуры численной оптимизации его настроек по дифференциальному уравнению объекта управления, параметрическая идентификация которого может быть проведена как по экспериментальной кривой разгона, так и по экспериментальной переходной функции работающей замкнутой САР. Приведены результаты настройки ПИ-регулятора давления в рабочем пространстве методической печи. Для объектов управления, оснащенных позиционными исполнительными устройствами, замена которых часто не выгодна по тем или иным соображениям, решена задача численной настройки двухпозиционных и трехпозиционных систем автоматического регулирования. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при конструировании современных САР локальных параметров в металлургической и других отраслях промышленности.
Бесплатно
