Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Ресурсосбережение в процессах формообразования для литья по выплавляемым моделям
Статья научная
Разработаны ресурсосберегающие процессы формообразования для литья по выплавляемым моделям. Они являются альтернативой этилсиликату и силикатным системам формообразования. Это позволяет улучшить комплекс физико-механических свойств керамических форм в литье по выплавляемым моделям. В результате улучшается качество и повышается экономическая эффективность изготовления точных отливок из жаропрочных никелевых сплавов.
Бесплатно
Ресурсосбережение и резервы повышения эффективности выплавки стали в ДСП
Статья научная
Приведены результаты анализа тепловой работы различных дуговых сталеплавильных печей. Рассмотрены пути повышения эффективности выплавки стали в ДСП за счет специальных мероприятий, направленных на снижение угара металла, и разработки рациональных энерготехнологических режимов ведения плавки. Снижение угара может быть достигнуто укладкой шихты в корзину с учетом насыпной плотности ее составляющих, обеспечением подачи охладителя (окатыши, шлакообразующие, мелкий лом и т. п.) в зоны горения дуг с момента образования жидкой ванны под электродами и в зоны продувки кислородом, продувкой ванны кислородом с рассредоточением зоны протекания реакций окисления элементов расплава в объеме ванны, принудительным перемешиванием металла, снижением температуры металла на выпуске. Рационализация режимов работы печи включает в себя увеличение вводимой электрической мощности оптимизации токового режима, сокращение времени работы газокислородных горелок до 40-50 % от времени расплавления при соотношении кислород / природный газ 2 : 1, обеспечивающем максимальную температуру факела, установление расходов природного газа и кислорода с учетом тепловых условий в рабочем пространстве печи, синхронную работу всех газокислородных устройств, сбалансированный расход кислорода на плавление для снижения испарения металла, применение режима дожигания отходящих газов, своевременное вдувание углеродосодержащего материала для вспенивания шлака и др.
Бесплатно
Рециклинг в литье по выплавляемым моделям
Краткое сообщение
Рассмотрен вопрос повторного применения отработанной песчано-цементной смеси для объемных форм литья по выплавляемым моделям. Проведен рентгенофазовый анализ на дифрактометре «Дрон-3М». Перед применением отработанную песчано-цементную смесь необходимо подвергнуть дроблению до зернистости свежего наполнителя (мелкодисперсного кварцевого песка).
Бесплатно
Роль ковшевой обработки стали в формировании свойств и структуры металлического расплава
Статья научная
Исследованы физические свойства стали (плотность, поверхностное натяжение, вязкость) до и после продувки аргоном в ковше. Ковшевая обработка стали аргоном приводит к возрастанию исследованных свойств металлического расплава. Трактовка полученных результатов произведена в рамках квазихимической модели металлических расплавов, допускающей образование в металлических расплавах кластеров из сильновзаимодействующих частиц. Продувка аргоном способствует разрушению данных кластеров и приближает металлический расплав к состоянию микрооднородности и микроравновесия, что отражается в возрастании физических свойств расплава. Сравнение физических свойств промышленной и синтезированной стали 08Х18Н10 позволило заключить, что кошевая обработка промышленной стали аргоном приводит к значениям физических свойств, которые соответствуют таковым для стали, синтезированной из исходных чистых материалов. Ковшевая обработка стали приводит к повышению качественных показателей готовой продукции.
Бесплатно
Статья научная
Изучено влияние предварительной термической обработки на твердость, ударную вязкость закаленной из межкритического интервала (МКИ) температур стали 13ХФА. Полученные результаты уточнены исследованием микроструктуры. Выявленные закономерности влияния исходной микроструктуры на ударную вязкость закаленной из МКИ и отпущенной стали подтверждены и дополнены исследованиями стали 20ХГ2Б.
Бесплатно
Сварка трубных сталей высокой прочности с применением порошковых проволок
Краткое сообщение
Приведена оценка уровня ударной вязкости металла швов, выполненных многодуговой сваркой под слоем флюса. С использованием порошковой проволоки на примере пластин проведена сварка под слоем флюса. Приведены результаты химического анализа и механических испытаний сварных соединений, результаты микроисследования. На основе полученных результатов сделан вывод о возможности применения порошковой проволоки для сварки трубных сталей высокой прочности при одновременном повышении ударной вязкости сварных соединений за счет их легирования.
Бесплатно
Свойства и строение расплавов на основе железа
Статья научная
Исследованы плотность, поверхностное натяжение, кинематическая и динамическая вязкость, магнитная восприимчивость расплавов железа и его сплавов с углеродом и никелем. Для исследования использовано железо с суммой 39 определённых примесей 0,04794 %. Сплавы железа с углеродом и сплавы железа с никелем готовили методом сплавления в лабораторной вакуумной печи. На политерме плотности расплавленного железа при температуре около 1690 °С и выше изменяется расположение экспериментальных точек. Это связывается с переходом структуры ближнего порядка расплава от о.ц.к.-подобной к статистической структуре ближнего порядка. Концентрационные зависимость исследованных структурно-чувствительных свойств бинарных сплавов описываются немонотонными кривыми. Максимумы и минимумы на кривых чётко коррелируют с диаграммами состояния Fe-C и Fe-Ni. С использованием результатов собственных исследований и литературных данных построены возможные диаграммы состояния сплавов Fe-C и Fe-Ni в области расплавленного состояния с выделением структур ближнего порядка. Показана связь технологических параметров выплавки стали со структурой ближнего порядка металлического расплава.
Бесплатно
Свойства трубной стали, подвергнутой длительным выдержкам под постоянной нагрузкой
Статья научная
Исследованы изменения структуры и свойств нормализованной трубной стали 09Г2С, находившейся в течение до 10 лет под действием постоянной нагрузки, равной 0,75 от предела текучести. Установлено, что в первые пять лет нахождения под нагрузкой в стали получает развитие деформационное старение, сопровождающееся заметным изменением физических свойств и повышением температуры вязкохрупкого перехода. При дальнейшей выдержке процессы деформационного старения, по измерениям физических свойств и характера субструктуры, стабилизируются, и их скорость уменьшается.
Бесплатно
Свойства электролитических цинк-никелевых сплавов, осажденных из слабокислых хлоридных электролитов
Статья научная
В работе исследовано влияние параметров электролиза на состав и структуру цинк-никелевых покрытий при электроосаждении их на медную подложку из слабокислого хлоридного электролита с соотношением Zn(II)/Ni(II), равным 1. Химический состав электролитов контролировался методом комплексонометрического титрования. Исследование фазового состава проводили с помощью рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima IV. Валовый состав определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6460LV с компьютерным контролем. Установлено, что увеличение плотности тока повышает скорость осаждения сплава. Показано, что повышение температуры приводит к возрастанию доли никеля в сплаве, увеличению скорости осаждения никеля. На скорость осаждения цинка повышение температуры не влияет. При этом при температуре ниже 60 °С осаждение сплава носит аномальный характер, при более высоких температурах характер осаждения становится нормальным. Определена открытая и общая пористость покрытия, установлено, что открытая пористость отсутствует, общая пористость составляет около 50 %.
Бесплатно
Статья научная
Производство меди связано с образованием большого количества шлака, который в связи с повышенным содержанием в нем оксидов железа практически не используется в строительной промышленности. Извлечение железа из этих отходов позволит переработать накопившиеся шлаковые отвалы с получением двух товарных продуктов: сплавов на основе железа и строительного песка. Объектом исследования являлся шлак карабашского медеплавильного комбината после флотационного обезмеживания. Установлена принципиальная возможность твёрдофазного углеродотермического восстановления железа из легкоплавких шлаков медеплавильного производства с использованием в качестве восстановителя низкосортного энергетического угля и извлечения железа разделительной плавкой. Рассмотрены фазовый и химический составы шлаков, установлена температура начала плавления, установлен гранулометрический состав. Проведены эксперименты по восстановлению железа в печи Таммана двумя вариантами:1) восстановление железа из шлама кусковым углем; 2) восстановление брикетированных образцов, изготовленных из шлама и угля фракции менее 1 мм. Описаны особенности процесса при восстановлении по обоим вариантам. Степень металлизации составляет порядка 90 %. Восстановленный материал при помощи плавления разделяли на сплав на основе железа в виде компактного металла и шлак. В зависимости от условий разделительной плавки (температура, время, вид тигля) можно получить сталь,чугун или ферросилиций. Получаемый металл содержит около 1 % меди, содержание серы меняется от 0,1 до 2 % в зависимости от получаемого сплава. Получаемый при этом оксидный остаток в виде шлака с пониженным содержанием оксидов железа пригоден для использования в промышленности строительных материалов.
Бесплатно
Селективное восстановление и пирометаллургическое разделение металлов титаномагнетитовых руд
Статья обзорная
Бесплатно
Статья научная
Раскрыты принципиальные достоинства способа плазменно-кавитационного формирования покрытий, характеризующие его как перспективную высокоэффективную технологию. Показано, что эти достоинства обеспечиваются комплексным характером воздействия, представляющим собой сочетание основных видов воздействий на обрабатываемую поверхность: электрического, механического, термического и химического. Такое сочетание принципиально отличает способ плазменно-кавитационной обработки от многих других, широко распространенных в современных технологиях сочетаний, включающих в основном два вида воздействий. Предложено, что процесс плазменно-кавитационного формирования покрытий осуществляется по механизму сварки металлов давлением, что подтверждается результатами проведенных испытаний на определение показателей качества покрытий. Показано термодинамическое и кинетическое единство этих процессов, что дает возможность отнести плазменно-кавитационное формирование покрытий к классу процессов сварки металлов давлением и рассматривать процессы получения покрытий плазменно-кавитационным способом и сварки давлением с единых методологических позиций.
Бесплатно
Синтез наноматериалов с использованием пав
Статья научная
Рассмотрены методы синтеза наноматериалов с применением поверхностно-активных веществ. Приведен краткий анализ и классификация ПАВ. Одним из методов является синтез нанопористых трехмерно упорядоченных оксидных, халькогенидных или металлических наноматериалов в структуре лиотропных жидких кристаллов, формирующихся в высококонцентрированных водных растворах ПАВ. Отмечена пионерская работа 1992 г. по созданию первого мезопористого силикатного материала, послужившая инициатором широкой волны исследований в этой области. Другим методом является использование обратных мицелл ПАВ в углеводородных средах, что позволяет проводить реакции в объеме микрокапель растворов реагирующих компонентов и тем самым уменьшать размер образующихся наночастиц. Для целенаправленного использования ПАВ необходимо знание двойных и тройных диаграмм состояния вода - ПАВ и вода - масло - ПАВ, которые строятся согласно классическим представлениям физической химии о равновесии в двух- и многокомпонентных системах. В обзоре приведены наиболее подробно охарактеризованные двойные и тройные диаграммы состояния, имеющие значение для матричного синтеза. Обсуждены методы исследования диаграмм состояния. Затронуты также близко родственные системы на основе блок-сополимеров, ряд которых также может быть рассмотрен как высокомолекулярные ПАВ. Отдельно рассмотрены оксидные и оксигидроксидные наноматериалы, включающие соединения Si, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mn, W, Sn, Ce и смешанных материалов, с матрицей из SiO2, на которую нанесено некоторое количество оксида другого металла: Al, V, Cr, Fe, Zr, Mo, Ni, либо металлические частицы катализаторов: Ag, Pt или Pd, полученные с применением ПАВ в процессе осаждения неорганической фазы. Приведены примеры наиболее упорядоченных мезопористых наноматериалов, образующих трехмерно периодические структуры с открытой пористостью. Предложены пути дальнейшего развития метода матричного синтеза наноматериалов с использованием ПАВ.
Бесплатно
Система управления температурой муфельной электропечи с адаптивным регулятором температуры
Статья научная
Представлена модель адаптивной системы управления температурой муфельной электропечи сопротивления (ЭПС) типа МП-2УМ, реализованная в программной среде MATLAB. Основу модели системы составляет блок электропечи, разработанный с использованием данных, полученных в результате эксперимента, проведенного на действующей полупромышленной ЭПС типа МП2-УМ, а также с использованием линейных моделей объектов и дискретной активной идентификации. В модели реализованы ввод исходных данных процесса термообработки и обрабатываемого металла с использованием блока задания температурного режима печи, расчет температуры нагреваемого металла с использованием показаний эффективной температуры печи, определяемой термопарой и температурой пирометра, имитация графиков изменения температуры внутри камеры печи и график изменения коэффициента передачи настройки ПИД-регулятора, тем самым решаются задача оптимального управления тепловыми режимами электропечи по выбранным критериям и задача информационного обеспечения, позволяющая технологу более точно проводить процесс термообработки, предоставляя ему дополнительную информацию, недоступную для прямого измерения. Рассмотрена работа созданной модели системы на примере отжига прутка из сплава технического титана марки ВТ1-0, широко используемого при изготовлении различных изделий, соответствующего жестким требованиям эксплуатационных характеристик. Данная модель также может быть использована для обучения персонала предприятий промышленного металлургического комплекса с целью повышения их квалификации и уровня профессиональной подготовки, а также в учебном процессе для высших учебных заведений.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитаны параметры равновесий, реализующихся при восстановлении оксидов железа в атмосфере водяного газа (СО-СО 2-Н 2-H 2О) в присутствии углерода. Для графической интерпретации полученных результатов впервые построена пространственная диаграмма, представляющая собой совокупность поверхностей трехфазных равновесий и линий четырехфазных равновесий, точка пересечения которых определяет параметры нонвариантного пятифазного равновесия. Установлены составы водяного газа, равновесного со смесями Fе 3O 4-С, Fе 3O 4-FеO-С, FeO-С, FeO-Fe-С, Fe-С и Fe 3O 4-FeO-Fe-C Предложен метод графического определения возможных составов водяного газа, равновесного с этими смесями.
Бесплатно
Системный подход проектирования и управления валковым хозяйством сортовых прокатных станов
Статья научная
Представлена постановка задачи на разработку системного подхода проектирования и управления валковым хозяйством сортовых прокатных станов. Показана схема автоматизированной системы формирования и управления валковым хозяйством прокатного стана. Представлена статистическая зависимость для определения износа валков сортового стана. Разработан способ подготовки к эксплуатации калиброванных валков. Представлены валковые потоки на типовом прокатном стане. Дана структура электронного паспорта валка. Разработана методика расчёта числа валков сортового стана.
Бесплатно
Склонность низкоуглеродистой трубной стали к проявлению эффекта Баушингера
Статья научная
Эффект Баушингера в трубном производстве может возникнуть при пошаговой формовке труб и экспандировании, а также при правке вырезанных из труб сегментов, предназначенных для изготовления полноразмерных плоских образцов для механических испытаний. В настоящей работе рассмотрено проявление эффекта Баушингера в низкоуглеродистой трубной стали с феррито-перлитной и феррито-бейнитной структурой, а также как знакопеременное нагружение с последующим низкотемпературным нагревом влияет на склонность стали к деформационному старению и как после старения изменяется эффект Баушингера. Для исследования эффекта Баушингера образцы подвергали нагружению, включающему растяжение и сжатие, которые выполнялись в разной последовательности. После проведения знакопеременного нагружения деформация образцов отсутствовала. Установлено, что вне зависимости от схемы нагружения склонность исследуемой стали к проявлению эффекта Баушингера при феррито-бейнитной структуре выше, чем при феррито-перлитной структуре. Знакопеременное нагружение с последующим низкотемпературным нагревом приводит к деформационному старению стали, что сопровождается повышением предела текучести. Величина упрочнения зависит от схемы нагружения перед низкотемпературным нагревом. Склонность к деформационному старению при нагружении по схеме «растяжение + сжатие» не зависит от исходной структуры. Тогда как при схеме нагружения «сжатие + растяжение» при наличии феррито-бейнитной структуры при деформационном старении достигается наибольший уровень предела текучести. Знакопеременное нагружение, осуществляемое в состаренном состоянии, приводит к резкому снижению предела текучести и появлению эффекта Баушингера. От схемы нагружения перед провоцирующим нагревом эффект Баушингера состаренной стали не зависит и в большей мере проявляется при феррито-бейнитной структуре.
Бесплатно
Смазочно-дезоксидирующие материалы и оборудование для их подачи в линиях ТПА с непрерывными станами
Статья научная
Важнейшей задачей повышения эффективности производства труб является улучшение качества производимой продукции при соблюдении режима экономии и максимального использования имеющихся средств. В связи с этим дальнейшее развитие и совершенствование технологии процессов обработки металлов давлением в горячем состоянии непосредственно связаны с изучением условий контактного взаимодействия в паре «инструмент - деформируемый металл». Подробное изучение контактного взаимодействия необходимо в первую очередь для разработки более совершенных режимов деформации, расчёта прокатного оборудования на прочность, а также оценки эффективности того или иного процесса формоизменения с точки зрения затрат энергии и экологической безопасности. Использование современных смазочно-дезоксидирующих материалов позволяет добиться гарантированного разделения контактных поверхностей, улучшения качества и эксплуатационной надёжности готовой продукции. В сфере горячей деформации металла производство труб ответственного назначения является важнейшим участком вследствие требований высокого качества на специфическом рынке. Это нефтяная, автомобильная промышленность, станкостроение и машиностроение. Высокая интенсивность износа прокатного инструмента не позволяет достигнуть требуемого качества выпускаемой продукции. Особенно ярко это проявляется в последнее время в связи с ужесточением температурно-деформационных условий при производстве тонкостенных труб из специальных сплавов и нержавеющих марок стали. Большое значение в решении поставленных выше задач имеют вопросы, относящиеся к выбору производства и применению смазочно-дезоксидирующих материалов в процессах горячей обработки металлов давлением. Используя современные высокотехнологичные смазочно-дезоксидирующие материалы и современное оборудование для их нанесения, можно получить значительное преимущество с точки зрения повышения качества готовых труб, снижения стоимости производства и интенсификации процессов деформирования.
Бесплатно
