Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 923
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
Статья научная
В цветной металлургии для исследования теоретических вопросов по взаимодействую сульфидов и оксидов металлов при различном окислительном потенциале газовой среды использовали и продолжают использовать йодометрические методы для наблюдения за ходом опыта и анализа газовой фазы. При этом применяемые методики не всегда жёстко регламентируют температуру, время, концентрации веществ и другие параметры с точки зрения влияния их на достоверность получаемых результатов. При определении большинства окислителей реакция тиосульфата с ними протекает по сложных механизмам, дающим неопределённые конечные продукты. При йодометрическом определении восстановителей проводят или прямое титрование йодом, или обратное по изменению избытка йода после титрования. Во всех случаях в растворах принимает участие йодид калия или как вещество для титрования, или как элемент, участвующий в процессе поглощения серосодержащих газов в ходе длительного наблюдения. Анализ полученных данных в проведённых опытах показал, что температура раствора, концентрация йодида, время проведения эксперимента существенно и значимо влияют на достоверность получаемых результатов, искажая выводы и теоретические обобщения.
Бесплатно
Статья научная
В цветной металлургии для исследования теоретических вопросов по взаимодействую сульфидов и оксидов металлов при различном окислительном потенциале газовой среды использовали и продолжают использовать йодометрические методы для анализа газовой фазы. В случае разложения йодидов с образованием молекулярного йода под воздействием окислителей происходит постоянное и противонаправленное изменение состава раствора под воздействием света, кислорода воздуха, температуры, времени взаимодействия, концентрации растворов, условий контакта с внешней средой, способом и количеством вводимого индикатора, что не позволяет достоверно фиксировать точное количество молекулярного йода в растворе при взаимодействии с серосодержащими элементами исследуемой газовой среды. В связи с этим проведение исследований по изучению материалов с выделением в газовую фазу серосодержащих соединений с фиксацией их качественного и количественного состава с использованием растворов йода в йодидах – не целесообразно.
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
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
