Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 885
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
Развитие теории обработки металлов давлением (научный обзор). Часть 2
Статья научная
Отмечена роль известного металлурга В.Н. Выдрина в развитии теории и практики обработки металлов давлением, дан обзор научных достижений магнитогорских ученых в области теории качества и обработки материалов. В статье использованы оригинальные исследования, проведенные в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова на протяжении 30 лет, посвященные оценке и управлению качеством продукции и технологии металлургического производства. В результате проведенных исследований внедрены инновационные технологии производства крепежных изделий, стальных фасонных профилей высокой точности, канатов, проволоки, высокопрочной арматуры на метизных предприятиях России. Разработаны и внедрены методики оценки и управления качеством для конкретных видов изделий. Разработанная и развитая в трудах магнитогорских ученых теория прикладной квалиметрии, позволила прогнозировать и управлять качеством металлопродукции и технологическими процессами.
Бесплатно
Развитие теории трещиноустойчивости отливок
Статья научная
Представлено развитие теории трещиноустойчивости отливок. Введено новое понятие локализации деформации, аналитически выведены новые закономерности трещиноустойчивости отливок и сплавов, а также напряжения в отливке с учетом влияния температуры и фактора Максвелла.
Бесплатно
Развитие технологии многодуговой сварки трубных сталей
Краткое сообщение
Рассмотрен хронологический процесс развития трубных сталей как в России, так и за рубежом, а вместе с ним становление и совершенствование сварочных технологий. Проведен анализ литературных источников по данному направлению.
Бесплатно
Разработка дозатора для подачи мелкодисперсных частиц
Статья научная
В качестве упрочняющих частиц расплав могут выступать оксиды, карбиды, нитриды. Важнейшим достоинством такого рода частиц является их большое количество, приходящееся на единицу объема, что в значительной степени определяет эффективность измельчения кристаллической структуры материалов. Интенсивное развитие методов получения мелкодисперсных частиц сопровождается значительным снижением себестоимости их производства. Это обстоятельство лежит в основе повышения экономической эффективности процесса упрочнения материалов с использованием мелкодисперсных частиц. Для ряда задач, связанных с обеспечением высоких показателей конструктивной прочности изделий ответственного назначения, обсуждаемая технология введения является экономически оправданной уже в сегодняшних условиях. Таким образом, проблема упрочнения материалов при реализации процессов литья является актуальной, имеющей как научное, так и прикладное значение. Несмотря на важность ввода частиц в расплав, существующие дозирующие устройства на рынке представлены преимущественно иностранными фирмами, такими как ALL-FILL Incorporated и LAMBDA. Их продукция имеет высокую цену и сложна в эксплуатации. Так как порошковая металлургия в настоящее время активно развивается, потребность в порошковых дозаторах возрастает, в связи с этим возникает потребность в дозаторе, обладающем низкой ценой и легкостью эксплуатации при сохранении точности дозировки. В данной статье представлена разработка и реализация системы подачи мелкодисперсных частиц в расплав.
Бесплатно
Статья научная
Цель - разработка и внедрение на золотоизвлекательной фабрике гравитационно-цианистой технологии переработки высокосорбционно-активной руды одного из месторождений Российской Федерации с последующим переходом на гравитационно-флотационно-цианистую технологию. Массовая доля сульфидной серы и органического углерода в руде - по 0,4 %, основным полезным компонентом является золото в количестве 0,9-1,2 г/т. По рациональному анализу доля золота в цианируемой форме - 81-87 %. Однако из-за крайне высокой сорбционной активности руды в производственных условиях извлечение Au снижается до 54-61 %. С 2011 г. «Иргиредмет» провел лабораторные исследования более чем 50 частных лабораторных проб руды. Пробы руды эффективно обогащаются гравитационными методами, при этом образуются неупорные концентраты с малой или нулевой сорбционной активностью. Для 6 крупнотоннажных проб (массой 5-90 т) выполнен полный цикл НИР, включая полупромышленные и опытно-промышленные испытания по нескольким вариантам схем: прямое цианирование, гравитационно-цианистая схема с раздельным цианированием концентрата и хвостов гравитации, гравитационно-флотационно-цианистая с цианированием концентратов и высокотемпературной обработкой хвостов цианирования. Гравитационно-цианистая схема при выходе концентрата 1,2 % обеспечила прирост сквозного извлечения Au из руды в среднем на 9 % по сравнению с технологией прямого цианирования - до уровня 63-69 %. Гравитационно-флотационно-цианистая схема обеспечила прирост извлечения золота из руды до 77,2-77,4 %. В 2023-2024 гг. институтом «Иргиредмет» разработан технологический регламент для гравитационно-цианистой схемы и проект модернизации золотоизвлекательной фабрики. Внедряемая гравитационно-цианистая схема является «плацдармом» для более глубокой модернизации золотоизвлекательной фабрики с переводом ее на гравитационно-флотационно-цианистую схему.
Бесплатно
