Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Статья научная
Представлены материалы исследований остаточных сварочных напряжений в сварных трубах большого диаметра при технологическом процессе «лист - труба». Впервые установлена топография распределения остаточных напряжений в окружном и продольном направлениях по всему периметру и длине трубы. Исследованы пути снижения остаточных напряжений в трубе за счет локальной термомеханической обработки сварного соединения и разработки сварочной порошковой проволоки на мартенситной основе.
Бесплатно
Отечественные краски для литья по газифицируемым моделям
Статья научная
В литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) актуальной технологической задачей является предотвращение образования пригара на стальных и чугунных отливках. В результате исследований разработаны соответствующие составы противопригарных модельных красок с использованием рециклинга и наноструктурированных материалов. В их состав помимо «традиционных» добавок (крахмал (загуститель), бентонит (стабилизатор), лигносульфонат технический (связующее и поверхностно-активное вещество), смачиватель ОП-7) входят следующие прогрессивные материалы. Для стального ЛГМ: водный раствор алюмоборфосфатного концентрата, периклаз порошкообразный, наноструктурированный алмазный порошок, электрокорунд белый. Для чугунного ЛГМ: указанные выше материалы, но вместо дорогостоящего электрокорунда - возвратная шихта электродного производства. Основные технологические характеристики разработанных составов противопригарных модельных красок: условная вязкость по ВЗ-6: 18…25 с; остаточная влажность 1…1,5 %, газопроницаемость 40…50 ед. Для особо ответственных отливок предполагается задействовать барботажно-ультразвуковую обработку суспензии покрытия. Воздействие ультразвукового поля в процессе подготовки состава покрытия активирует алюмоборфосфатное связующее, повышает его адгезию к гладким поверхностям сложнопрофильных полистирольных моделей. Применение барботажа одновременно с ультразвуковой обработкой состава покрытия обеспечивает существенное повышение газопроницаемости противопригарного покрытия. Эффективность противопригарных красок определяется снижением брака отливок по газовым раковинам, неточности геометрии, пригару, а также использованием в их составе доступных и экологически безопасных формовочных материалов, что обеспечивает высокую конкурентоспособность продукции. Учитывая повышенные технологические свойства, краски рекомендуются к применению на отечественных и зарубежных предприятиях литья по газифицируемым моделям.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено применение методов оценки качества регрессионных моделей при изучении некоторых металлургических процессов. Это следующие модели: коэффициент R2, коэффициент корреляции, мультиколлинеарность, экстраполяция, временные системы, инженерное прогнозирование, полный факторный эксперимент. До сих пор значительная часть исследователей (специалисты в области не только экономических, но и технических наук) используют коэффициент R2 в качестве постоянной диагностической величины, в то время как корректировка данного коэффициента не приносит значительной пользы. Коэффициент корреляции представляет собой числовую характеристику, показывающую статистическую взаимосвязь двух или более случайных величин, не зависящих от их размерности. Это правило в равной мере относится к коэффициенту корреляции, полученному путем перемножения двух матриц-столбцов. Показан метод обработки данных при наличии в них мультиколлинеарности (интеркорреляции), а также способ ее устранения. Показаны недостатки использования метода экстраполяции в процессе математического моделировании. На основе конечных временных рядов разработан новый метод прогнозирования, названный методом «скользящей матрицы» и заключающийся в непрерывном обновлении коэффициентов уравнения регрессии путём удаления из матрицы строки с устаревшими данными и ввода новых строк с данными в прогнозируемой точке. Метод позволяет непрерывно избавляться от информационного «груза» в старых данных, так как старые данные (т. е. данные прошлого периода) несут в себе «устаревшую» информацию, которая может отрицательно повлиять на адекватность математической модели и позволяет сделать прогнозирование более корректным. Все расчеты математической модели производили с использованием программного продукта Mathcad.
Бесплатно
Статья научная
Разработана методика проведения металлографических исследований и коррозионных испытаний оцинкованных труб и профилей. В ходе работы исследована зона сварного соединения труб и профилей произведенных из оцинкованного рулонного проката сваркой токами высокой частоты (ТВЧ) на непрерывном трубо-электросварочном агрегате. Определен общий характер и степень повреждения антикоррозионного покрытия в зоне сварного соединения. Установлено, что характер повреждения во всех исследованных образцах одинаков, степень повреждения по ширине и глубине покрытия различна и зависит от режима сварки. На наружной поверхности в большинстве случаев дополнительное цинковое покрытие деформируется и утоняется в результате калибрования-профилирования. Проведены коррозионные испытания с использованием методов ускоренных испытаний. Оценено влияние степени разрушения покрытия в зоне сварного соединения на коррозионную стойкость. Выполнен сравнительный анализ коррозионной стойкости области поврежденного покрытия сварного соединения и стойкости основного покрытия основного металла трубы. Оценена коррозионная стойкость сварных соединений труб и профилей разных сплавов цинкового покрытия. Область повреждения цинкового покрытия в зоне сварного соединения является очагом развития коррозии основного металла. В определенных условиях коррозионная стойкость различна и зависит от степени разрушения покрытия. Чем шире и глубже область поврежденного покрытия, превышающим действие анодной защиты, тем больше очагов коррозии основного металла.
Бесплатно
Оценка влияния осевой настройки на прочность оправок раскатного стана
Статья научная
Современные трубопрокатные агрегаты, как правило, оснащаются станами продольной прокатки с удерживаемой оправкой типа станов PQF (Premium quality finishing) и FQM (Fine Quality Mill). Используемая оправка, как правило, достигает 10-12 м и изготавливается из специальных марок стали, стойких к истиранию, с повышенной прочностью. В процессе эксплуатации оправка при заполнении очага деформации проходит через все клети и фиксируется на определенном расстоянии. При прокатке труб большое внимание уделяют настройке стана как по технологическим режимам, так и по расположению клетей относительно оси прокатки. За время эксплуатации стана в силу наличия люфтов, вибраций и других негативных факторов ось клетей может смещаться, что приведет к изгибу оправки, повышенному износу инструмента, а также накоплению остаточных напряжений в оправке. Все это создаст условия к снижению эксплуатационного ресурса дорогостоящего инструмента. В связи с этим в работе рассмотрено влияние осевой настройки клетей стана PQF на величину напряжений в оправке. В ходе выполнения работы были получены регрессионно значимые уравнения влияния осевой настройки на уровень напряжений в оправке.
Бесплатно
Оценка влияния пористости на напряженно-деформационное состояние стальной плиты
Статья научная
Рассмотрены особенности образования пористости в ходе затвердевания литой плиты из высоко марганцовистой стали. Предложена модель оценки влияния данного вида дефекта на напряженно-деформационное состояние плиты, возникающее в результате ударных нагрузок рудоподготовительных дробилок. Методом конечных элементов в программном пакете DEFORM рассчитаны эквивалентные напряжения в характерных сечениях плиты для различных параметров макропор круглого сечения.
Бесплатно
Оценка влияния различных факторов на качество горячекатаных труб
Статья научная
Определены основные факторы, влияющие на качество горячекатаных труб, а именно точность геометрических размеров проката. Выделены два основных параметра, влияющих на продольную кривизну труб. Проведена численная оценка влияния разницы диаметров бочки валков двухвалковой клети и смещения одного валка вдоль оси прокатки на кривизну труб. Для этого проведено моделирование процесса прокатки труб в одной двухвалковой клети с калибровкой валков, соответствующей калибровке предпоследней клети извлекательно-калибровочного стана. Моделирование производилось с различной величиной диаметра бочки одного валка и различной величиной смещения одного валка вдоль оси прокатки. Анализ геометрии модели трубы после прокатки показал ощутимое влияние на ее кривизну данных факторов. Произведена обработка результатов моделирования, и обработка данных позволила получить зависимости отклонения от прямолинейности труб от разницы между диаметрами бочек валков. Также получена зависимость отклонения от прямолинейности труб от величины смещения одного валка вдоль оси прокатки. Полученные в результате данной работы формулы и зависимости могут быть использованы в дальнейшем при настройке трубопрокатного стана, что позволит в значительной степени повысить качество выпускаемой продукции. Особенностью данной работы по определению влияния различных факторов на кривизну трубы при ее деформации заключается в том, что оценка влияния проводилась при помощи моделирования с применением метода конечных элементов. Проведенное исследование не является полным и в дальнейшем будет дополнено результатами оценки влияния отклонения трубы от прямолинейности на условия захвата трубы валками последующей клети извлекательно-калибровочного стана.
Бесплатно
Статья научная
Представлена и обоснована задача исследования синергии процессов прессования с боковым истечением и редуцирования с целью выполнения профиля поперечного сечения труб готового размера. Так сформулирована цель компьютерного моделирования совмещенного процесса прессования с боковым истечением и редуцирования при использовании оригинальных устройств. Представлены результаты исследования совмещенного процесса с применением программного продукта для моделирования и оптимизации процессов обработки металлов давлением Deform-3D. Показано численное изменение значений толщины стенки трубы в сравнении с номинальным значением, и предварительно обоснована эффективность совмещения процессов бокового прессования - редуцирования. В дополнении к оценке выполнения профиля поперечного сечения трубы определено изменение усилия прессования на первом и втором этапах совмещенного процесса. В заключении показано повышения точности геометрических размеров трубы при комбинировании процесса редуцирования с прессованием и определено изменение относительной разностенности в зависимости от межклетевого расположения сечения трубы. Выполненная оценка возможности повышения точности геометрических размеров труб за счет совмещения процессов бокового прессования и редуцирования в первом приближении обосновывает эффективность развития направления совмещения процессов обработки металлов давлением.
Бесплатно
Статья научная
В статье указывается на проблему неоднородности зерна, вызванную диссипацией напряжений и неоднородной проработкой всего сечения. Для снижения неоднородности деформации в работе предлагается использовать принудительное подстуживание для создания более горячей и податливой для деформации середины. При этом в работе отмечается, что подстуживание может приводить к захолаживанию торца. Для оценки температурного поля в заготовке разработана математическая модель охлаждения на заготовке, основанная на решение уравнения теплопроводности методом конечных разностей. При решении использована четырехточечная неявная схема Самарского. Задача решена в цилиндрической системе координат и учитывает охлаждение как в радиальном направлении, так и по длине. В качестве граничных условий использованы условия симметрии, равенство производной от температуры по координате нулю и на поверхности смешанное граничное условие, учитывающее излучение согласно закону Стефана - Больцмана и конвективный теплообмен согласно закону Ньютона - Рихмана. Для снижения захолаживания торца предложено использовать экранирование излученной энергии. Приводится формула для оценки условной степени черноты с учетом отраженной экраном энергии. В статье выполнены расчеты поля температур по приведенной в работе методике. Также дана оценка разности сопротивления пластической деформации согласно закону Зинера - Холомона при условии постоянной степени и скорости деформации. Сделан вывод о бесперспективности применения подстуживания заготовки описанным способом в целях борьбы с неоднородностью. Также после проведения расчета было выявлено, что кратковременное подстуживание заготовки с применением экранов может приводить к выравниванию поля температур по длине заготовки.
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследована возможность насыщения оксидом магния сталеплавильного шлака и одновременного введения свежевосстановленного железа в металлический расплав при использовании композиционного металлофлюса, полученного из сидеритовой руды.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты компьютерного моделирования процесса перемешивания электролитического раствора в разработанной портативной установке для получения медной фольги, предназначенной для исследовательских целей. Перемешивание электролитического раствора при получении медной фольги путем электролиза необходимо для поддержания постоянной концентрации ионов меди у поверхности барабана, погруженной в электролит. Это один из контролируемых параметров, влияющих на толщину и качество получаемой полосы, а именно, за счет перемешивания электролитического раствора и поддержания тем самым постоянного состава электролита в зазоре между катодом и анодом частицы меди оседают на поверхность барабана более равномерно, вследствие чего фольга получается с более однородной структурой и одинаковой толщиной по всей длине барабана-катода. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить потери при формировании конечной ширины готовой полосы. В рамках работы было проведено исследование влияния конструктивных элементов емкости для электролита портативной установки для получения электролитической фольги на перемешивание электролитическим раствором. Для оценки зависимости перемешивания электролитического раствора от количества и расположения впускных и сливных отверстий в ванне электролизера моделирование процесса перемешивания электролита проводилось в интегрированном пакете SolidWorks Flow Simulation. Для этого было подготовлено несколько конфигураций ванны для электролита, отличающихся количеством и расположением входных и сливных отверстий. В результате проведенного исследования был сделан вывод о том, зависит ли процесс перемешивания электролита в ванне электролизера от ее конфигурации.
Бесплатно
Оценка изнашиваемости рабочих валков чистовой группы НШПС-1700 АО «АрселорМиттал Темиртау»
Краткое сообщение
Уменьшение изнашиваемости валков - важный резерв совершенствования прокатного производства. В настоящее время при прокатке на стане НШПС-1700 АО «АрселорМиттал Темиртау» металла всех назначений в клетях чистовой группы № 6-8 используются рабочие валки исполнения Hi-Cr, а в клетях № 9-12 - валки исполнения ICDP. При помощи прибора ИД 05009 определяли исходный и изношенный профили валков. Измерения производили после перевалок валков, после их остывания, непосредственно перед шлифованием. Точность измерений составляла ±0,01 мм. Фиксировали количество и сортамент прокатанного на валках металла, марки сталей, диаметры валков, их химический состав и твердость. В целом в работе проведена оценка изнашиваемости рабочих валков чистовой группы НШПС-1700 с использованием геометрического, кинематического и энергетического показателей изнашиваемости. Энергетический показатель изнашиваемости универсален, так как учитывает уменьшение размера тела от единицы работы сил трения на единице поверхности валка. Кинематический показатель изнашиваемости учитывает уменьшение радиуса валка относительно единицы пути трения поверхности валка. Изменение геометрических показателей изнашиваемости валков с одинаковыми свойствами на различных клетях говорит о необходимости более полного учета технологических факторов, которые учитывались при расчете кинематического и энергетического показателей.
Бесплатно
Оценка износостойкости композиционных материалов и изготовленных из них шлифовальных кругов
Краткое сообщение
При разработке инструмента большое внимание уделяется экспериментальным методам поиска оптимальных решений. Аналитическое прогнозирование износостойкости, прочности кругов в настоящее время не обеспечивает достоверного результата. В этой связи совершенствование методов контроля физико-механических параметров композиционных материалов и изготовленных из них шлифовальных кругов имеет актуальное значение. Коэффициент шлифования, скорость резания и скорость износа абразивных кругов зависят как от качества и характеристик упруго-вязкой абразивной смеси, из которой сделан круг, так и от условий его эксплуатации. Для установления зависимости эксплуатационных свойств круга от качества многокомпозиционной упруго-вязкой абразивной смеси необходима регламентация условий испытания (режимов шлифования), которую не обеспечивают известные методы испытания. Разработана методика оперативной оценки динамики изменения служебных свойств абразивных кругов по мере их эксплуатации. Установлено, что по мере эксплуатации служебные свойства круга снижаются в результате уменьшения отношения окружной скорости круга к скорости радиальной подачи. Информация, которую позволяет получить предлагаемая методика испытания кругов, может быть использована в качестве основы при принятии решений по совершенствованию композиционной абразивной массы круга и для проектирования режимов шлифования.
Бесплатно
Оценка материалов керамических тиглей для выплавки химически активных металлов и сплавов
Статья научная
Рассмотрены сравнительные характеристики термохимической устойчивости огнеупорных оксидов, которые могут найти практическое применение в качестве материалов керамических тиглей для плавки интерметаллидных титан-алюминиевых сплавов.
Бесплатно
Оценка опасности угловых концентраторов в сварных соединениях из хрупких материалов
Краткое сообщение
На основе подходов механики разрушения рассмотрены угловые концентраторы сварных соединений, к которым относят подрезы, не полностью заваренную V-образную разделку кромок, резкие переходы от усиления шва к основному металлу и т. д. Получены аналитические зависимости, позволяющие проводить оценку опасности рассматриваемых дефектов и их нормирование.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты физического моделирования коэффициента трения скольжения с использованием лабораторного трибометра. Приведены: описание используемого оборудования, принцип его работы, алгоритм проведения экспериментального исследования, зависимости, определяющие основные параметры механической системы. Целью исследования являлась оценка определяющих параметров, влияющих на результат при постановке задачи применительно к процессам обработки металлов давлением. В частности исследовано влияние на коэффициент трения величины усилия, действующего на пару трения. Выполнена статистическая обработка экспериментальных данных: показано, что в установившемся режиме работы трибометра полученные значения коэффициента трения соответствуют многомодульному распределению. На основе корреляционного анализа установлена связь между значениями усилия и коэффициента трения. Получена эмпирическая зависимость изменения коэффициента трения от давления, характер которой согласуется с известными в литерных источниках результатами. Таким образом, показано, что при моделировании коэффициента трения на рассматриваемом трибометре следует учитывать значимость фактора давления, действующего на пару трения. Приведен пример постановки задачи физического моделирования коэффициента трения скольжения с использованием трибометра для процесса волочения труб на оправке.
Бесплатно
