Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 899
Моделирование подготовительных и финишных операций при производстве сварных и бесшовных труб
Статья
Бесплатно
Статья научная
Совершенствование технологии получения композиционных слоистых металлокерамических труб с внешним металлическим и внутренним керамическим слоями с помощью реакций самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), разработанной в 70-х годах прошлого века, до настоящего времени остаётся актуальной задачей. Технология при всей её перспективности нестабильна и её широкое внедрение невозможно без проведения работ по её оптимизации. Разработке оптимальной методики получения покрытия, удовлетворяющего эксплуатационным требованиям, будет способствовать создание математической модели процесса нанесения внутритрубного покрытия методом центробежного СВС, которая бы учитывала всё множество теплофизических и физико-химических параметров, формирующих это покрытие.В процессе настоящей работы в основу математического моделирования положены следующие допущения: толщина слоя смеси СВС постоянна по радиусу и по длине трубы; размер частиц смеси СВС намного меньше зоны реакции, что позволяет гетерогенную среду представить гомогенной; теплофизические параметры сред постоянны и не зависят от температуры; фронт волны горения распространяется в режиме устойчивого стационарного горения с постоянной скоростью. Для численного решения краевой задачи использовали метод конечных разностей.Результаты теплофизического моделирования и построенная в ходе настоящей работы модель термокинетики процесса формирования внутритрубного покрытия были использованы для создания программы для ЭВМ, которая позволяет прогнозировать результаты проведения процесса в различных режимах. Интерфейс программы позволяет в широких пределах изменять значения термокинетических, механических и геометрических параметров процесса.
Бесплатно
Моделирование температурных полей в очаге деформации при прокатке сортовых профилей
Статья обзорная
Бесплатно
Моделирование температурных процессов с целью совершенствования технологии сортовой прокатки
Статья научная
Созданы математические модели, описывающие температурные процессы, происходящие в очаге деформации и технологическом потоке стана. На их основе решены задачи оптимизации технологических режимов для достижения заданной температуры полосы и устранения неравномерности распределения температуры по длине полосы. Математические модели напряженно-деформированного состояния и температурных полей в очаге деформации позволяют решать задачи прогнозирования дефектообразования на готовом профиле. Предложены мероприятия по совершенствованию существующих и разработке новых технологий и компоновки оборудования для прокатки сортовых профилей высокого качества с помощью моделирования температурных процессов.
Бесплатно
Моделирование технологии изготовления деталей протяжкой через рогообразный сердечник
Статья научная
Крутоизогнутые отводы представляют собой соединительные детали, применяемые в трубопроводах различного назначения для изменения направления трубопровода, для создания дополнительного ответвления от основной магистрали трубопровода, для изменения диаметра трубопровода и т. д., и широко применяются в промышленности. В данной статье рассматривается моделирование процесса протяжки через рогообразный сердечник в программе QForm 2D/3D. Заготовка и инструмент для моделирования технологических операций были созданы в программе Компас-3D. По результатам моделирования были определены технологические параметры, по которым в дальнейшем была произведена опытная протяжка. Замер параметров готовых изделий показал, что результаты моделирования оказались очень близки к результатам опытной протяжки. Также было показано визуальное соответствие реальных отводов их трёхмерным моделям. Полученные отводы признаны годными, полностью удовлетворяющими требованиям технических условий. Таким образом, показано, что применение программного комплекса QForm на предприятиях, производящих крутоизогнутые отводы, целесообразно и позволит сократить срок ввода в производство нового изделия.
Бесплатно
Моделирование технологических процессов на прошивном прессе трубопрессовой линии
Статья научная
Составлена математическая модель динамики процесса прошивки или экспандирования трубной заготовки на прошивном прессе трубопрессовой линии. Рассмотрено осесимметричное течение металла (рабочей среды) между контейнером и оправкой или экспандером. Установлен характер распределения давления металла и напряжений в очаге деформации. Из условия минимума осевого сопротивления оправки или экспандера потоку металла установлена рациональная форма её образующей. Показана достоверность полученных результатов путем идентификации диагностируемых данных прошивного пресса.
Бесплатно
Статья научная
Объяснены превращения фаз в результате твердофазного карботермического восстановления металла в объёме комплексного оксида с низким содержанием железа - дунит. В лабораторной печи сопротивления (печи Таммана) проведены эксперименты по твердофазному карботермическому восстановлению железа в дуните при температуре 1300 °С и выдержке 1 ч. Выполнено сравнение результатов микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализа исходных образцов дунита с образцами после твердофазного карботермического восстановления. Установлены фазы в исходных образцах дунита: Mg3Si2O9, Fe0,16Mg1,86SiO4, Fe0,339Mg2,544Al0,201Si1,904O9H4, Al2MgO4 и в фазах после твердофазного карботермического восстановления металла: Mg2SiO4, Mg14(SiO4)5O4, Fe0,16Mg1,86SiO4 и Fe2,16Mg0,31Si0,53O4. Отдельно в лабораторной взвешивающей муфельной проведены эксперименты по окислительному обжигу кусков дунита при температуре 1000 °С. Показаны кривые изменения массы в процессе окислительного обжига. Дана оценка результатам работы и обозначены перспективы дальнейшего исследования процессов карботермического твердофазного восстановления металлов из комплексных оксидов.
Бесплатно
Статья научная
Комплекс негативных воздействий водорода на металл называют водородной деградацией. Процессы водородной деградации существенно зависят от особенностей диффузии и растворимости водорода в конкретных материалах. Многие промышленные изделия при изготовлении сохраняют существенные остаточные напряжения (сварные трубы, сварные швы, несущие балки). В этом случае особую ценность для прогнозирования процессов деградации имеют зависимости растворимости и коэффициента диффузии водорода от температуры образца и напряжений, приложенных к образцу. В этой работе мы приводим результаты тестирования потенциалов Картер на воспроизведение основных энергетических характеристик, хорошо изученных методами первопринципного моделирования, а именно: энергии растворения водорода и величины диффузионных барьеров. После этого приводятся результаты исследования зависимости энергии растворения атомов водорода от величины двухосной деформации. Особый интерес представляет вопрос о воспроизведении потенциалом Картер перескока водорода из тетраэдрических пор в октаэдрические поры ОЦК-железа под действием двухосных деформаций. Результаты моделирования сопоставляются с аналогичными результатами, представленными в соответствующих статьях и хорошо согласуются с результатами расчета из первых принципов. Потенциал B воспроизводит переход водорода из тетрапор в октапоры под действием двухосных напряжений.
Бесплатно
Монте-Карло моделирование активности углерода в ОЦК-железе
Статья научная
Задача исследования заключалась в проверке предложенных в литературе значений энергии взаимодействия между атомами углерода в ОЦК-железе для различных координационных сфер. Цель работы: рассчитать активность углерода в ОЦК-железе, используя различные параметры взаимодействий между атомами углерода. Методы: для моделирования использовалась самописная программа по Монте-Карло, в которой была рассмотрена суперячейка 20×20×20 элементарных ячеек объёмно-центрированного (ОЦК) железа. Нами была проведена оптимизация, в ходе которой была получена сходимость результата усреднения при 500 шагах Монте-Карло. Расчеты проводили для широкого диапазона температур (Т = 955, 975, 1000, 1026, 1056, 1070, 1086, 1121 К). Результаты: наши расчеты показали, что почти все предложенные параметризации согласуются с экспериментальными данными, поскольку при низких концентрациях атомы углерода практически не взаимодействуют. Чтобы изучить влияние взаимодействия атомов углерода на кривую активности, нам пришлось расширить наши расчеты до области более высоких концентраций, чем наблюдаются на самом деле. Это позволило нам сравнить различные параметризации и получить ряд интересных выводов. Кроме того, мы продемонстрировали возможность воспроизведения экспериментальных кривых активности углерода для нескольких наборов параметров С-С взаимодействия. Новизна работы: мы продемонстрировали, что для расчета активности углерода в ОЦК-железе достаточно вычислить энергии С-С взаимодействия для первых четырех координационных сфер. Практическая значимость заключается в получении новой теоретической информации, необходимой для разработки новых марок сталей и режимов термической обработки их.
Бесплатно
Наливная формовочная смесь на клинкерном связующем
Краткое сообщение
Приведены результаты разработки состава наливной формовочной смеси со связующим на основе портландцементного клинкера, обладающей повышенной термохимической устойчивостью к заливаемому чугуну.
Бесплатно
Нанодвойникование мартенситных кристаллов и теория адаптивных фаз
Статья научная
Работа поддержана грантом РФФИ 05-08-33707-а.
Бесплатно
Научная школа южно-уральских пирометаллургов: 65 лет кафедре пирометаллургических процессов
Другой
Бесплатно
Научно-педагогическая школа профессора В.А. Кудрина
Персоналии
Раскрывается трудовая и научная деятельность проф. В.А. Кудрина и представителей его научной школы. Ими было проведено пионерское исследование окисленности металла при интенсификации мартеновской плавки кислородом, разработана технология выплавки качественной стали в мартеновских печах с использованием природного газа для отопления. Проведены исследования строения и свойств расплавленного железа и его жидких сплавов с углеродом и никелем, разработан метод рафинирования стали вдуванием порошкообразных материалов, изучены физические свойства рафинировочных шлаков и их поведение при раскислении металла, разработаны конструкции водоохлаждаемых сводов дуговых сталеплавильных печей. Описана также педагогическая деятельность В.А. Кудрина: разработка единого учебного плана, научная работа преподавателей и аспирантов, научная работа студентов, создание отделений Московского государственного вечернего металлургического института на предприятиях Москвы, подготовка студентов, аспирантов, кандидатов и докторов наук, написание учебников и учебных пособий, работа преподавателей в зарубежных станах.
Бесплатно
Статья научная
Исследована кинетика начальной стадии окисления электротехнической стали, легированной кремнием, с использованием методов цветной индикации и микрорентгеноспектрального анализа. Установлено, что скорость окисления как железа, так и стали определяется диффузионными процессами. Окисление железа описывается параболической зависимостью hn = k, а кинетическое уравнение для стали имеет вид h = K ln + b. Для железа в интервале температур 520-570 °C энергия активации процесса равна (48,049 ± 0,1) кДж•моль-1, а в интервале температур 580-600 °C - (196,359 ± 0,1) кДж•моль-1. Возрастание энергии активации связано с появлением в оксидной пленке вюстита. При окислении электротехнической стали энергия активации процесса при температуре ниже ~ 530 °C равна 6,770 кДж•моль-1, а выше 560 °C - 12,880 кДж•моль-1. Скорость окисления стали гораздо ниже, чем скорость окисления железа. Этот факт объясняется формированием на поверхности стали защитного оксидного покрытия, содержащего двойные оксиды типа Fe 2SiO 4.
Бесплатно
Статья научная
За период интенсивного развития электрометаллургического производства в области обработки отходящих газов накопился ряд проблем, которые не имеют удовлетворительного решения или остались принципиально нерешёнными до сегодняшнего дня. Они в той или иной мере характерны для всех электрометаллургических агрегатов, но особенно важны для агрегатов с предварительным подогревом лома. Эти факторы существенно влияют на экономическую эффективность и способность соблюдения норм охраны окружающей среды. Для определения мер и целей дальнейшего развития в области обработки отходящих газов необходимо проанализировать их состояние на данный период времени. В статье кратко рассмотрены вопросы нейтрализации вредных выбросов из электросталеплавильных агрегатов путём термической и химической обработки отходящих газов.
Бесплатно
Некоторые особенности выплавки сплава ХН60ВТ
Краткое сообщение
С целью достижения удовлетворительного уровня технологической пластичности проанализированы обстоятельства и результаты промышленных плавок сплава ХН60ВТ. Сформулированы рекомендации, позволяющие существенно снизить долю брака при получении из этого сплава прутков малого диаметра.
Бесплатно
Некоторые особенности легирования сплава ХН60ВТ в ходе его выплавки в открытой дуговой печи
Статья научная
В ходе работы определена оптимальная методика легирования сплава ХН60ВТ металлическим вольфрамом. Показано, что лучшие результаты по механическим свойствам и длительной прочности для этого сплава могут быть получены при использовании для его раскисления никель-вольфрам-магниевой лигатуры.
Бесплатно
Некоторые особенности производства сплава ХН70Ю
Краткое сообщение
Качество полученного сплава в значительной степени определяется технологической пластичностью металла. Настоящая работа направлена на изучение причин пониженной технологической пластичности сплава ХН70Ю и разработку мероприятий, направленных на её повышение. Известно, что высокотемпературная хрупкость сплава ХН70Ю связана с влиянием интерметаллидов и карбонитридов на границы зёрен металла. Нами предложено давать хром уже в жидкую ванну, что существенно сокращает время его плавления и, следовательно, уменьшает время насыщения металла азотом. Известно, что позитивное влияние на длительную прочность сплава могут оказать небольшие добавки циркония. Показано, что максимальная длительная прочность достигается при содержании циркония порядка 0,1 мас. %. Цирконий связывает азот, однако для более полного удаления азота из металла предложено изменить порядок ввода циркония в сплав, разделив его присадку на два этапа. Одна часть циркония (0,05 мас. %) дается в сплав в конце плавления, а вторая (0,05 мас. %) в ходе рафинирования, совместно с алюмо-бариевой лигатурой и церием, ближе к выпуску металла из электропечи. Как показала практика, внедрение совокупности предложенных мер при производстве сплава ХН70Ю позволило снизить содержание азота в кованых заготовках в среднем с 0,025 до 0,018 мас. %. Относительное удлинение в листе повысилось с 59 до 65 %, и в результате количество листов первого сорта увеличилось с 40 до 70 % от общего количества.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена совершенствованию метода оценки трещиностойкости сварных труб большого диаметра. Приводится анализ существующих методов и развитие одного из них. Разработаны новая конструкция образца и испытательная машина.
Бесплатно
Неоднородность деформации при продольной прокатке труб
Статья научная
В процессе продольной прокатки труб на короткой оправке в результате неоднородности деформации металла в калибре прокатных валков происходит формирование поперечной разностенности труб. Указанная проблема приводит к снижению точности готовых труб. В работе представлены результаты исследования зависимости поперечной разностенности труб и неоднородности деформации от частоты вращения валков при продольной прокатке на короткой оправке. Исследование выполнено с помощью компьютерного моделирования. Для оценки разностенности труб был использован безразмерный параметр, равный отношению толщины стенки трубы в выпуске калибра к толщине стенки в вершине калибра. В ходе моделирования частота вращения валков изменялась от 95 до 135 об/мин. Замечено, что с увеличением частоты вращения валков стана продольной прокатки происходило увеличение температуры трубы на поверхности контакта, что приводило к увеличению интенсивности процесса разупрочнения. Следует отметить, что наряду с процессом разупрочнения металла трубы также протекал процесс скоростного упрочнения. Из-за протекания этих двух конкурирующих процессов разностенность труб при изменении частоты вращения валков изменялась нелинейно. Найдено критическое значение частоты вращения валков, при котором наблюдается наибольшая разностенность. Установлено, что при продольной прокатке на короткой оправке возможно уменьшение поперечной разностенности трубы путем подбора рациональных скоростных режимов деформации. На основании проведенных исследований сформулированы практические рекомендации при выборе скоростных режимов при продольной прокатке на короткой оправке, обеспечивающих повышение точности труб и снижение уровня брака.
Бесплатно
