Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 899
Статья научная
Рассмотрен метод непрерывного объективного контроля температуры жидкой стали в металлургических агрегатах сталеплавильного и литейного производств. Метод характеризуется достаточно высокой точностью (±9 °С), простотой эксплуатации, надежностью и сроком работоспособности, превышающим срок службы огнеупорной кладки технологического агрегата. Целью работы является разработка метода непрерывного контроля температуры жидкой стали в технологических агрегатах металлургического производства. В основу адаптированного метода положено решение обратной задачи теплопроводности (обычно некорректного), когда по известным температурам по слоям активной толщины огнеупорной кладки (до 80 мм) восстанавливается температура на границе «расплав - огнеупорная кладка». К элементам новизны в работе относится новый методический подход к непрерывному объективному контролю температуры жидкой стали в металлургических агрегатах. Приведены результаты обоснования и технического решения, результаты исследования точности метода на опытном стенде и в реальных производственных условиях на дуговой сталеплавильной печи. Полученные экспериментальные материалы свидетельствуют о достаточно высокой точности и эффективности рассматриваемого расчетного метода непрерывного контроля температуры жидкого расплава. Данная задача актуальна в условиях использования сталеплавильных агрегатов как эффективных установок для получения нагретого до заданной температуры расплава. Особенно целесообразно использование метода в установках внепечной доводки стали «печь - ковш». Расчетный метод предназначен для программной реализации с использованием отечественных недорогих микропроцессорных регулирующих контроллеров как в качестве автономного информационного технического средства контроля, так и в составе интегрированного элемента в АСУТП сталеплавильного производства.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность получения из металлизованных и железорудных окатышей полупродуктов легированных ванадием, хромом, никелем с максимально высоким содержанием легирующих элементов.
Бесплатно
Статья научная
Представлен анализ известных и новых конструкций вставок пантографов, разработанных в том числе учеными ЮУрГУ, производство которых освоено ООО «Графитопласт» (г. Челябинск), а также анализ известных и новых конструкций пресс-форм, разработанных учеными ЮУрГУ.
Бесплатно
Новые изделия, пресс-формы и технологии формования порошковых материалов на основе углерода
Статья научная
Представлен анализ известных и новых, выполненных в Южно-Уральском государственном университете, теоретических, экспериментальных и опытно-промышленных исследований способов и устройств для статического формования полуфабрикатов и изделий из порошков и порошковых композиций со специальными свойствами.
Бесплатно
Новые конструкции устройств и пресс-форм для формования абразивного инструмента
Статья научная
Описаны некоторые процессы производства абразивного инструмента на керамической связке и способы их модернизации с применением новых устройств.
Бесплатно
Новый плазмотрон для резки металла под сварку: сравнительный анализ
Статья научная
Рассматривается новый одноконтурный плазмотрон для резки металлов под сварку с улучшенными газодинамическими характеристиками. Конструкция плазмотрона создана в процессе решения проблемы равномерного распределения потока плазмообразующего газа по сечению газовоздушного тракта плазмотрона. В результате анализа различных конструктивных вариантов газовоздушного тракта - с увеличенным объемом расширительной камеры, с модификацией длины, количества и формы каналов завихрителя, с системой газодинамических фильтров в расширительной камере - создана комплексная система газовихревой стабилизации плазменной дуги. Система газодинамических фильтров представляет собой совокупность препятствий различной формы, установленных в расширительной камере, функцией которых является равномерное распределение потоков ПОГ по каналам завихрителя. Представлены результаты компьютерного моделирования, обосновывающие эффективность проектирования. Проведен сравнительный анализ параметров эффективности и безопасности его работы. В процессе анализа параметров качества поверхности кромок реза (отклонения поверхности реза от перпендикулярности, величины шероховатости поверхности реза, размера зоны термического влияния) установлено, что новый плазмотрон осуществляет резку металла под сварку на уровне 1-го класса качества. Показано также улучшение параметров безопасности при работе с новым плазмотроном.
Бесплатно
О взаимосвязи диаграммы состояния системы Ni-Cr и модельных представлений о структуре расплавов
Статья научная
Изучены температурные и концентрационные зависимости удельного электросопротивления сплавов системы никель - хром в жидком состоянии. Экспериментальные данные свидетельствуют о нелинейной концентрационной зависимости изотермы ρ изученных сплавов. Используя некоторые положения теории перколяций и модель микронеоднородного строения расплавов, качественно объяснен характер изменения волнообразной изотермы электросопротивления хромоникелевых расплавов.
Бесплатно
О влиянии химического состава металла на режим термической обработки отливок из стали марки 110Г13Л
Статья научная
Рассмотрена возможность снижения длительности режима термической обработки отливок из стали марки 110Г13Л за счет дифференциации температур нагрева отливок под закалку в зависимости от содержания в них углерода. Проведена серия экспериментальных плавок, изучено влияние понижения температуры закалки относительно общепринятой на структуру металла.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время на предприятиях нефтегазоперерабатывающей и химической промышленности требуются трубные заготовки, способные работать под высокими давлениями, в агрессивных средах, то есть в условиях повышенного износа. Одним из способов повышения механических свойств является упрочнение за счёт введения в расплав тугоплавкой мелкодисперсной фазы. В данной работе рассмотрен способ получения трубной заготовки методом центробежного литья с упрочнением тугоплавкой фазой. Работа выполнена в рамках проекта № 2.1.2./687 «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.) и гранта РФФИ 07-08-00207-а.
Бесплатно
О возможности получения слоистого композиционного материала жидкофазным способом
Статья научная
Описаны технологические параметры получения композиционного материала с многослойной структурой методом электрошлакового переплава с введением углеродсодержащего компонента. Приведены данные исследований слоистого композиционного материала на оптическом и электронном микроскопе. Проанализированы свойства слоистой металлической композиции.
Бесплатно
Статья обзорная
Бесплатно
О зависимости активационного объема при возврате в сплаве АМГБ от напряжения
Статья обзорная
Бесплатно
О методе экспонент в задачах моделирования нагрева металла в печах
Статья научная
Введение. В условиях повышения требований к качеству и экономичности нагрева металла перед прокаткой задача создания и совершенствования алгоритмического обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) нагревательных печей является вполне актуальной. Цель исследования: изучить особенности применения предложенного в научной литературе метода экспонент для описания температурных полей заготовок при нагреве в печах: выясняется вопрос о том, насколько указанный подход соответствует физике процесса нагрева, какая точность описания при этом может быть достигнута. При этом следует подчеркнуть, что данный метод интересен прежде всего для реализации режима реального времени в АСУ ТП нагревательных печей.
Бесплатно
О некоторых особенностях структурирования металлических жидкостей
Статья научная
Проанализированы физические модели строения металлических жидкостей. Состояние жидкости может быть описано в физических терминах, если известны: долевое соотношение ее составляющих, количество, состав и размеры кластеров, число атомов, входящих в кластеры, время жизни кластеров, длина свободного пробега электронов и т. д. Рассмотрены возможности количественного описания структурных параметров, которые вытекают из анализа известных публикаций и наших предложений по их использованию. Наибольшее внимание уделено работам, в которых предлагаемые на обсуждение модельные представления опираются на результаты экспериментальных исследований. Для развития количественной теории физической модели необходимы экспериментальные методы определения относительных долей структурных составляющих расплавов: разупорядоченной зоны и зоны кластеров. Можно полагать, что именно этими характеристиками определяются многие структурночувствительные свойства расплавов и процессы, связанные с изменением их структуры. Показано, что наиболее обоснованными выводами о структурных превращениях и изменениях характера химических связей в жидких металлах являются те, которые вытекают из результатов комплексных исследований свойств на одном и том же объекте, а также из результатов рентгеноструктурных, нейтронографических и других прямых методов. Для длительно существующих квазиравновесных метастабильных состояний жидкости предложен квазихимический вариант модели микронеоднородного строения металлических расплавов. Он учитывает три основополагающие идеи: равномерность двух типов движения частиц жидкости, существенную роль сил межатомного притяжения в формировании конденсированного состояния и особенности силовых полей конкретных атомов расплава. При этом особое внимание уделяется учету энергетической неравноценности межатомного взаимодействия атомов разных элементов, что является причиной возникновения кластеров разного состава и строения, обладающих разной устойчивостью во времени.
Бесплатно
О параболической аппроксимации температурного поля слябов при нагреве в методических печах
Статья научная
Введение. В условиях повышения требований к качеству и экономичности нагрева металла перед прокаткой задача создания и совершенствования математического обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) нагревательных печей является вполне актуальной. Цель исследования: установить конкретику реализации упоминаемого в литературе параболического подхода к описанию температурных полей заготовок при нагреве в методических печах.
Бесплатно
О расчетно-инструментальном контроле качества нагрева и термообработки металла в печах
Статья научная
Введение. В условиях повышения требований к качеству нагрева металла перед прокаткой или при его термообработке задача создания и совершенствования алгоритмического обеспечения автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) нагревательных и термических печей является вполне актуальной. Цель исследования: рассмотреть решение задачи контроля перепада температуры по сечению металла при его нагреве перед прокаткой или в процессе термообработки. Материалы и методы. Выполнен анализ литературных источников по проблеме. Проведено обобщение результатов ранее выполненных работ как для случаев выдержки при постоянной температуре рабочего пространства, так и при постоянной температуре поверхности заготовки, а также и для случая нагрева массивных тел произвольной формы. Результаты. Показано, что решение задачи контроля можно свести либо к измерению текущей плотности теплового потока внутрь металла, либо же к измерению разности температур печи и поверхности сляба. Исследовано влияние на структуру алгоритмов контроля различных особенностей реального процесса выдержки. Приведено решение задачи контроля для случая массивных тел произвольной формы. Получены соотношения для контроля, аналогичные алгоритмам контроля для слитков и слябов. Указан способ настройки алгоритмов контроля на реальный процесс по данным текущих измерений в регулярном режиме. Установлено, что для случая симметричного или одностороннего нагрева слябов в методических печах для настройки достаточно измерять температуру только одной из поверхностей, при несимметричном нагреве требуется измерять температуры обеих поверхностей. Для случая выдержки рулонов холоднокатаной ленты в колпаковых печах необходимо измерять температуру в трех различных по радиусу точках основания нижнего рулона с помощью контактных термопар. После настройки для контроля в любом случае достаточно измерять температуру лишь в одной точке поверхности. Исследовано влияние погрешностей измерения температуры поверхности металла на точность настройки алгоритмов контроля и на точность оценки максимального перепада температуры по его сечению. Приведены варианты реализации алгоритмов контроля в промышленных условиях. Заключение. Результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании алгоритмического обеспечения АСУ ТП нагревательных и термических печей.
Бесплатно
О роли борсодержащих материалов в металлургических процессах
Статья обзорная
Цель - структурировать информацию о применении бора и его соединений в металлургических процессах. Проведен анализ данных о роли борсодержащих материалов (чистого борного ангидрида, колеманита, отходов от производства борсодержащего стекла, тетрабората натрия) в различных процессах по получению металлов на основе обзора отечественной и зарубежной научной литературы. Проведен анализ широкого спектра информации о применении борного ангидрида в черной металлургии: подготовке окускованной шихты для доменной плавки, выплавке чугуна, стали, различных ферросплавов, технического кремния. Показано, что довольно богатый опыт в применении боратовых флюсов в технологических процессах черной металлургии приобретен, в частности, исследователями Института металлургии УрО РАН (Россия) и Химико-металлургическом института им. Ж. Абишева (Республика Казахстан). Показано, что при всем разнообразии направлений применения борсодержащих материалов неизменным остается главное: положительный технологический эффект, основанный на способности борсодержащих флюсов снижать температуру плавления оксидных систем и повышать жидкоподвижность шлаков, образующихся в различных пирометаллургических процессах. Использование бора в таких процессах повышает их эффективность, что отвечает стратегии развития черной и цветной металлургии России на период 2014-2022 годы и на перспективу до 2030 года.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке теории, отражающей изменение количества карбидной фазы, концентрации углерода в аустените ледебуритных высокохромистых сталей или чугунов и соответствующее этим эффектам поведение твёрдости закалённых сплавов в зависимости от температуры закалки. Рассмотрены два варианта термической обработки: в варианте А сплав 140Х12М1, на примере которого рассматривается теория, был резко охлаждён после кристаллизации и имел почти исключительно аустенитную структуру матрицы, а затем в условиях быстрого нагрева под закалку вновь принимал такое же состояние, как после кристаллизации. В варианте Б допускается, что сплав имеет структуру зернистого перлита в результате либо распада аустенита, либо высокого отпуска мартенсита. В ходе быстрого нагрева на изотерму он испытывает α→γ-превращение, а далее начинается растворение карбидных частиц. При расчётах использована кинетическая теория выделения и растворения карбидных частиц, разработанная авторами на основе концепции Зинера - Хиллерта. Для обоих вариантов А и Б расчёты достаточно хорошо описывают наблюдавшееся изменения твердости и эффект понижения температуры максимума твёрдости для варианта А (950-1000 °C) по сравнению с вариантом Б (1000-1070 °C).
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен вопрос получения необходимой структуры отливок стеклоформ посредством регулирования процессов легирования, заливки и внепечной обработки жидкого чугуна. Управление поведением графитовой фазы чугуна позволяет контролировать процесс создания заготовки детали стеклоформы с заданными теплофизическими и механическими свойствами. Установление закономерностей образования высокоуглеродистой фазы чугуна и потребительских свойств готового металлоизделия позволяет получить отливку с требуемой структурой и обеспечить ресурсоспособность деталей стеклоформ выше уровня мировых аналогов.
Бесплатно
