Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Программный комплекс для моделирования процесса выплавки коррозионностойких марок стали
Статья научная
Проанализированы физико-химические особенности процесса выплавки ряда коррозионностойких марок стали. Разработаны алгоритмы, позволяющие моделировать различные стадии процесса выплавки таких сталей. Созданные алгоритмы реализованы в виде специализированного программного комплекса.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ научной литературы, рассмотрены основные механизмы износа пресс-форм для холодного прессования порошков и представлены прогрессивные способы упрочнения рабочего инструмента для прессования труднодеформируемых композиционных материалов. На основе литературного обзора отечественной и зарубежной научной литературы и экспериментальных данных, полученных в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, предложены детонационное напыление и холодное газодинамическое напыление покрытий как способы повышения износостойкости и прочности пресс-форм. Кроме того, приведен технологический процесс детонационного напыления покрытия при помощи разработанного в России автоматизированного комплекса CCDS2000, а также представлено сравнение холодного газодинамического напыления с другими известными способами нанесения покрытий. Авторы раскрывают основную проблему нанесения покрытий детонационным и холодным газодинамическим методами на рабочий инструмент для прессования порошковых материалов, а также главные факторы, от которых зависят качественные характеристики покрытия. Затронутая тема актуальна для науки и многих отраслей промышленности, так как повышение износостойкости, прочности и срока службы инструментальной оснастки позволяет сократить расходы предприятия и снизить время на обслуживание технологического оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Ввиду того, что резервы направления повышения частных обжатий и сокращения количества циклов в основном исчерпаны, приведен пример технического решения по совершенствованию косовалковой прошивки на основе минимизации частных обжатий при увеличении количества циклов частных обжатий - прошивка профилированной трубной заготовки с волнообразным профилем. Преимуществами данной технологии являются уменьшение уровня деформации в осевой зоне заготовки и уменьшение вероятности появления осевого разрушения. Наиболее эффективным способом получения профилированной трубной заготовки является нанесение профиля на трехвалковом обжимном стане в линии трубопрокатного агрегата. Для получения на поверхности заготовки волнообразного профиля необходима специальная калибровка рабочих валков трехвалкового обжимного стана, процесс проектирования которой рассмотрен в данной статье. Три валка предложенной калибровки образуют калибр, состоящий из входного участка, обеспечивающего надежный захват заготовки, рабочего участка с профилирующими гребнями, обеспечивающими нанесение волнообразного профиля, и выходного участка. Процесс профилирования может протекать только в случае равенства длины периода профиля шагу подачи заготовки на выходе из обжимного стана. Также необходимо учитывать отношение длины периода профиля к высоте гребня, так как на поверхности гильзы после прошивки при низком значении отношения могут образоваться закаты металла, а при высоком - эффективность профилирования резко снижается. Гребни на рабочем участке валков смещены в направлении прокатки на величину, кратную количеству валов, то есть для трехвалкового стана смещение составит 1/3 от длины периода профиля. По результатам проектирования калибровки валков было проведено компьютерное моделирование профилирования заготовки на обжимном стане в среде Q-FORM с положительными результатами.
Бесплатно
Производство аморфной и нанокристаллической ленты методом литья на одновалковой МНЛЗ
Статья
Бесплатно
Производство высококачественных литых деталей из алюминиевых сплавов
Краткое сообщение
Представлен апробированный в промышленных условиях новый способ физического воздействия на процесс формирования высококачественных отливок из силумина. Показано направление эффективного использования ведущей системы компьютерного анализа литейных процессов ProCAST. Рассмотрен подход создания базы данных формовочных материалов для количественного расчета в ProCAST термических напряжений и литейной усадки сплавов.
Бесплатно
Прокатка труб из стали марки 08Х18Н10Т на ТПА 70-270 с двухвалковым станом для прошивки и раскатки
Статья научная
Развитие производства бесшовных труб из нержавеющих марок стали для энергомашиностроительных компаний, которые поставляют комплексные решения для атомной и тепловой энергетики, газовой и нефтехимической отрасли, является сегодня одним из важных направлений развития технологии для производителей трубной продукции. А современные экономические реалии и санкционное внешнее давление на Россию делают эту задачу одной из приоритетных. Для изготовления горячекатаных труб из нержавеющих марок стали использование станов винтовой прокатки на сегодняшний день является наиболее перспективным направлением в сравнении с традиционным способом - прессованием. Данная технология позволяет существенно увеличить производительность, улучшить качество выпускаемых труб и снизить расходный коэффициент металла. Технология с использованием станов с двойной прошивкой и калиброванием на станах винтовой прокатки без использования станов продольной прокатки, реализованная на стане ТПА 70-270, является в настоящее время недостаточно изученной и применяемой на практике, так как данный стан является единственным в Российской Федерации. Основным недостатком технологии производства труб из «нержавейки» является низкая износостойкость прокатного инструмента, в частности оправок прошивного стана. Высокая интенсивность износа инструмента не позволяет обеспечить постоянства требуемого качества выпускаемой продукции. Одним из перспективных методов повышения износостойкости инструмента является использование смазок. В настоящее время потребность рынка в нержавеющих бесшовных трубах составляет 55 тыс. тонн в год, из которых на долю импорта приходится около 20 тыс. тонн. Используя современные технологии и возможности производства трубопрокатного инструмента, а также внедряя в технологические операции производства труб новые технические решения, возможно повысить износостойкость трубопрокатного инструмента, обеспечить стабильно высокое качество производимых труб и увеличить конкурентоспособность. В данной работе представлены результаты опытно-промышленного освоения прокатки труб из стали марки 08Х18Н10Т на стане ТПА 70-270, где прошивка заготовки и раскатка гильзы осуществляется на одном и том же стане винтовой прокатки.
Бесплатно
Промышленное применение и развитие шаговой прокатки
Статья научная
Представлены результаты работ по шаговой прокатке, выполненных на основе предложенного В.Н. Выдриным нового направления ее развития. Описаны, разработанные под руководством В.Н. Выдрина или на основе его принципиальных технических решений, конструкции станов шаговой прокатки с качающимися валками СШ 175, СШ 200, ШП 280, ПК 600, названные прокатно-ковочными станами. Эти станы нашли промышленное применение на металлургических и машиностроительных предприятиях России и зарубежных стран при получении заготовок и готовых профилей из специальных сплавов черных и цветных металлов. Отмечено, что прокатно-ковочные станы конкурентоспособны современным радиально-ковочным машинам при получении заготовок постоянного по длине сечения из специальных сплавов черных и цветных металлов по качеству получаемого проката, стоимости оборудования и эксплуатационным затратам. Приведены новые конструкции опытных и промышленных станов шаговой прокатки с вращающимися валками ШП 150, ШП 160, СШР 300, СШР 82,5, многофункциональный прокатный стан, разработанные на основе запатентованного с участием В.Н. Выдрина технического решения. Принципиальной особенностью конструкции этих станов является жесткая кинематическая связь между приводами вращения валков и возвратно-поступательного перемещения прокатной клети, обеспечивающая их работу без применения задающих и кантующих устройств. По результатам выполненных исследований и разработок по шаговой прокатке опубликовано более 130 научных трудов, получено более 100 авторских свидетельств СССР, патентов РФ, США, Великобритании, Японии и Германии.
Бесплатно
Процесс и устройство для получения вальцеванием листов из вулканитовых абразивных смесей
Статья научная
Представлены материалы по промышленным исследованиям и разработаны на уровне изобретений нового процесса и оригинального устройства получения листов из вулканитовых абразивных композиций на смесительных вальцах.
Бесплатно
Процессы заполнения форм при центробежной заливке титан-алюминиевых интерметаллидных сплавов
Статья научная
Представлены результаты расчетного анализа скоростных режимов движения титан-алюминиевого расплава в полостях литейной формы при различных условиях центробежной заливки.
Бесплатно
Процессы образования и предотвращения пригара на стальных отливках
Статья научная
Пригар на стальных отливках, получаемых в неметаллических формах, до сих пор остается актуаль-ной проблемой в литейном производстве. Его удаление связано не только с большими затратами, но и с заметным ухудшением экологии производства. Однако в последние тридцать лет он оказался забытым несмотря на то, что в процессах пригарообразования еще осталось много невыясненного, особенно это относится к роли пригарной жидкости как «носителя» пригарных веществ. Этот вопрос изучен в лабораторных и промышленных условиях, уделено внимание возникновению и развитию пригарной жидкости, ее способности к смачиванию различных формовочных материалов, влиянию кислородного потенциала газовой атмосферы формы на отделение пригара от поверхности отливки. Термометрией форм из разных смесей показан механизм благоприятного влияния таких материалов, как хромит и ему подобных, в состав которых входят тугоплавкие оксиды и кислород в виде оксидов железа. Их влияние не только в том, что повышается скорость охлаждения отливки, скорее, в том, что снижается максимальный прогрев формы, и поэтому затвердевает пригарная жидкость и прекращается продвижение пригара в глубину формы. На основе проведенных исследований и с учетом промышленного опыта представлена концепция образования и предотвращения пригара на стальных отливках за счет повышения температуры плавления пригарной жидкости и снижения температуры максимального прогрева формы. Благоприятное влияние этих параметров на чистоту поверхности проявляется даже за счет введения в смесь легкоплавких компонентов в сочетании с тугоплавкими оксидами.
Бесплатно
Процессы формирования прочности песчаных формовочных и стержневых смесей
Статья научная
Рассмотрена зависимость прочности песчаных формовочных и стержневых смесей от влажности смесей. Установлено, что для синтетических песчано-глинистых смесей важным фактором формирования прочности является соотношение между электростатическими и молекулярными силами, которые проявляют максимальную эффективность в разных диапазонах влажности.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проблеме механической неоднородности стыковых сварных соединений, а именно влиянию параметров мягкой прослойки на напряженно-деформированное состояние соединений, нагруженных изгибом. Известно, что сознательное регулирование геометрических размеров и механических свойств мягкой прослойки позволяет повысить механические свойства всего сварного соединения за счет контактного упрочнения и даже обеспечить его равнопрочность. Цель настоящей работы заключалась в определении диапазонов варьирования параметров мягкой прослойки, обеспечивающих получение равнопрочных стыковых сварных соединений при статическом изгибе. При этом решались следующие задачи: 1) определение параметров мягкой прослойки для получения равнопрочных сварных соединений без дефектов; 2) оценка возможности получения равнопрочных механически неоднородных соединений с дефектом типа непровар. Исследования выполнены с применением метода конечных элементов, базирующегося на теории пластического течения, и метода линий скольжения. В работе рассмотрены наиболее характерные напряженные состояния прослоек с дефектом и без него, выполнена проверка полученных математических решений и были уточнены граничные условия их применения. В частности, установлено, что в реальных условиях получить значительный эффект от реализации контактного упрочнения возможно только на толстостенных деталях. Причем требования к толщине деталей, работающих при изгибе, в полтора раза выше, чем при растяжении. Несколько снизить эти требования можно за счет применения специальных методов сварки. Также установлена возможность получения равнопрочных сварных соединений при наличии в мягкой прослойке центрального дефекта типа непровар. Результаты данных исследований могут быть использованы в машиностроении при производстве конструкций для химической и нефтехимической промышленности, энергетического оборудования, а также конструкций для аэрокосмической отрасли.
Бесплатно
Работоспособность сварных боковин модуля секции трамвая
Статья научная
Выполнен сравнительный расчет двух вариантов исполнения сборки методом сварки рамы боковины модуля трамвая при помощи конечно-элементного пакета ANSYS. Получены расчетные данные, выбрана сварная конструкция с наилучшими показателями работоспособности конструкции боковины модуля трамвая.
Бесплатно
Равновесие водяного газа с углеродом
Статья научная
Рассчитанные возможные параметры равновесия водяного газа с углеродом представлены поверхностью пространственной диаграммы в координатах x CO- x H2 - T, которую можно дополнить графиком проекций изотермических сечений поверхности на плоскость составов x CO- x H2. Рассмотрены различные способы получения газовой атмосферы, кислородный потенциал которой позволяет восстанавливать оксиды металлов. Наиболее технологически простым способом получения восстановительной по отношению к оксиду металла газовой смеси является нагревание водяного пара в контакте с углеродом. В этом случае состав получающегося водяного газа определяется только температурой нагрева. Максимальная концентрация водорода достигает x H2 ≈ 0,5 при нагревании H 2O - C до ~ 900 К, а при нагревании до температур выше 1100 К получается смесь газов-восстановителей с равными концентрациями x CO = x H2 = 0,5. При нагревании в контакте с углеродом смесей H 2O - CO 2 получается водяной газ, в котором уменьшается концентрация H 2 и увеличивается концентрация CO. Газовую атмосферу (Н 2 - Н 2О - СО - СО 2) любого состава можно получить нагреванием в контакте с углеродом смесей (Н 2 - СО). Образование CO 2 происходит в результате реакции диссоциации CO, а паров воды - в результате реакции Н 2 + СО 2 = Н 2О + СО. Предложена методика количественной оценки газификации углерода парами воды Н 2О и диоксидом СО2. Расчетами показано, что в зависимости от состава исходной газовой смеси и температуры реакции газификации C + CO 2 = 2CO и C + H 2O = CO + H 2 могут протекать в прямом и обратном направлениях.
Бесплатно
Равновесные параметры газовых смесей H2-H2O-CO-CO2-CH4 в отсутствии и присутствии углерода
Статья научная
Внедоменное бескоксовое прямое получения железа (процесс «Мидрекс») осуществляется при 1000…1100 °C с использованием природного газа. Процессы конверсии основного компонента природного газа - метана: CH4 = C + 2H2, CH4 + CO2 = 2H2 + 2CO, CH4 + H2O = CO + 3H2 приводят к получению восстановительного газа и сажистого углерода при определенном соотношении молярных долей CO и CO2. Термодинамическая возможность протекания процессов восстановления оксида металла в сложной газовой смеси определяется соотношением кислородных потенциалов оксида и газовой атмосферы: (πo = RT ln pO2)оксид > (πo = RT ln pO2)газ. смесь. Кислородный потенциал газовой смеси количественно оценивается величиной равновесного давления кислорода, а кислородный потенциал оксида упругостью его диссоциации. Присутствие в рассматриваемой газовой фазе очень малого количества кислорода определяется реакциями диссоциации CO2 и H2O: lg[pO2, атм] = 2 lg(xH2O / xH2) - 25708 / T + 5,653; lg[pO2, атм] = 2 lg(xCO2 / xCO) - 29529 / T + 9,149. В работе определен кислородный потенциал газовых смесей H2-H2O-CO-CO2-CH4 в зависимости от их состава в интервале температур 800…1500 К. Полученные результаты позволяют оценить влияние присутствия метана на восстановительные свойства газовых смесей по отношению не только к оксидам железа.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы, связанные с оценкой работоспособности перегородок и порогов промежуточных ковшей МНЛЗ. В качестве критериев работоспособности этих устройств были приняты: прочность, отсутствие кавитации, и условие по которому скорость стали на границе раздела металл - шлак должна быть меньше допустимой. Зависимости для расчета действующих на устройства сил и скоростей движения стали на границе раздела металл - шлак были получены аналитически на основании известных выражений механики жидкости и газа, и гидравлики. Разработанная методика расчета перегородок и порогов промежуточных ковшей МНЛЗ позволят рассчитать минимально возможные размеры устройства с позиции выполнения им заданной функции - рафинирования стали.
Бесплатно
Развитие научных основ стандартизации в период становления нового технологического уклада
Статья научная
Стандартизация - важнейший элемент управления качеством продукции. Особую актуальность приобретают проблемы повышения качества продукции на современном этапе интеграции российской экономики в мировое экономическое пространство. Рассмотрены вопросы современного состояния стандартизации как науки, раскрыты принципы и основные направления ее развития в условиях становления шестого технологического уклада мировой экономики. Совершенствование теоретических основ стандартизации позволяет быстро и с меньшими ошибками формировать требования к продукции на разных этапах ее производства. Показана необходимость формирования нового научного направления, развиваемого учеными ФГБОУ ВПО «МГТУ», в области теории и практики применимости стандартизации - протипологии, предметом которой является разработка методов согласования требований потребителя и возможностей изготовителя продукции, как в области нанотехнологий, так и в традиционных металлургических производствах. Без этого невозможно рассчитывать на переход отечественной промышленности на современный уклад в короткие сроки.
Бесплатно
Развитие теории обработки металлов давлением (научный обзор). Часть 1
Статья научная
Отмечена роль ученых металлургов г. Челябинска и г. Магнитогорска в развитии теории и практики процессов обработки металлов давлением. Значительный вклад в создание новых процессов ОМД внес организатор кафедры прокатки Челябинского политехнического института В.Н. Выдрин. Им была создана одна из немногих проблемных лабораторий в высших учебных заведениях страны. В проблемной лаборатории «Новые технологии процессы прокатки» при участии сотрудников кафедры прокатки под руководством профессора В.Н. Выдрина решались не только вопросы теории, но и разрабатывались новые технологические процессы прокатки и оборудование для их осуществления на базе энергетической теории. Примером этого является создание процессов прокатка-волочение, прокатка-ковка, прокатка в многовалковых калибрах, прокатка периодических профилей, прокатка фасонных профилей высокой производственной готовности, волочение в роликовых волоках. Необходимо отметить работы кафедры в области непрерывной прокатки. Следует отметить плодотворное сотрудничество научных школ В.Н. Выдрина и М.И. Бояршинова по развитию теории прокатки в многовалковых калибрах. Коллектив кафедры машиностроительных и металлургических технологий МГТУ им. Г.И. Носова эффективно работает в области производства биметаллической проволоки, порошковой металлургии, слоистых композиционных материалов. Значительны работы в области метизного производства, конструирования и формирования покрытий в процессах ОМД, квалиметрии промышленной продукции и производственных процессов в металлургии; формирования структуры и свойств ультрамелкозернистых углеродистых сталей методами деформационного измельчения. На кафедре предложена методика прогнозирования механических свойств и напряженно-деформированного состояния в процессах обработки давлением стальных заготовок с различными структурными неоднородностями.
Бесплатно
