Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 885
Статья научная
В статье рассмотрены варианты проведенных модернизаций действующих мелкосортных станов. Проведен анализ действующей технологии охлаждения проката на стане 170 ПАО «ММК». Рассмотрены результаты проведения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы в 2020-2021 годах, которые показали преимущество разработанных в МГТУ им. Г.И. Носова режимов прокатки над действующими на стане режимами.
Бесплатно
Способы увеличения эксплуатационных характеристик оправок прошивного стана
Статья научная
Одной из важнейших задач повышения эффективности производства бесшовных труб является повышение качества выпускаемой трубной продукции при сохранении оптимального коэффициента расхода металла и использования имеющихся технологических материалов. Дальнейшее развитие и совершенствование технологии процессов обработки металлов давлением при производстве труб непосредственно связаны с изучением взаимодействия применяемого инструмента и заготовки. Современный этап развития производства бесшовных горячекатаных труб и ужесточение требований к характеристикам готовой трубной продукции в значительной мере влияет на эксплуатацию трубопрокатного инструмента. Увеличение длины прошиваемой заготовки и увеличение содержания легирующих элементов в стали (труднодеформируемые и коррозионностойкие) резко ухудшают условия эксплуатации и снижают износостойкость, особенно оправок прошивного стана. Высокая интенсивность износа инструмента не позволяет обеспечить постоянство требуемого качества выпускаемой продукции. К оправкам предъявляются высокие требования, так как они работают в сложных экстремальных силовых и тепловых условиях. Решение вопроса о повышении эксплуатационных характеристик оправок зависит от изучения условий их работы и установления основных причин, определяющих износостойкость. В данной работе приведены результаты оценки воздействия различных факторов, влияющих на износостойкость оправок прошивного стана, и по результатам проведенного анализа определены наиболее значимые параметры, оказывающие наибольшее влияние на эксплуатационные характеристики, что позволяет определить мероприятия, направленные на увеличение износостойкости. Используя современные технологии и возможности производства трубопрокатного инструмента, а также внедряя в технологические операции производства труб новые технические решения, возможно повысить износостойкость трубопрокатного инструмента и обеспечить стабильно высокое качество производимых труб.
Бесплатно
Сравнение методов оценки напряженно-деформированного состояния при осадке цилиндрической заготовки
Статья научная
Проведен обзор методов оценки напряженно-деформированного состояния при осадке цилиндрической заготовки, предложенных Л. Прандтлем, Г.Я. Гуном и В.Л. Колмогоровым. Проведено сравнение этих методов с результатами компьютерного моделирования в программном пакете DEFORM-3D и с результатами эксперимента. В качестве тестовой задачи использована задача осадки цилиндрической заготовки из свинца с отношением начальной высоты к диаметру 0,53. Осадка осуществлялась до величины относительной деформации по высоте 0,18. Установлено, что инженерные методы (Л. Прандтля, Г.Я. Гуна) позволяют получить нижнюю оценку усилия осадки. Метод В.Л. Колмогорова, относящийся к классу вариационных методов, и компьютерное моделирование в DEFORM-3D дают наиболее близкие к эксперименту результаты. Вместе с тем отмечено, что вариационные методы в чистом виде при постановке даже простой задачи обладают высокой трудоемкостью и не могут быть использованы для решения практических задач на производстве. Компьютерное моделирование в DEFORM-3D позволяет за короткое время получить требуемые результаты, а благодаря визуализации процесса постановки задачи и её решения облегчается анализ процесса формоизменения. Существенным недостатком компьютерного моделирования является высокая стоимость программного обеспечения.
Бесплатно
Статья научная
Одним из основных элементов дуговых печей постоянного тока является подовый электрод, расположенный на оси подины и позволяющий подводить электрический ток к шихте или к жидкому металлу. Используются также конструкции печей, в которых для повышения эффективности перемешивания расплава в подине устанавливаются два подовых электрода, смещенных от ее оси. При своей работе подовые электроды охлаждаются водой. Одним из существенных недостатков дуговых печей постоянного тока является опасность взрыва при контакте расплавленного металла с водой при аварийной ситуации ухода металла через подину. В качестве альтернативы водяному охлаждению электрода стержневого типа предлагается принудительное охлаждение электрода с размещением на его медной части воздушного радиатора в виде оребренной поверхности. Рассмотрены варианты конструктивных исполнений, когда для охлаждения подового электрода используются кольцевые ребра, прямые ребра и ребра охлаждения в виде шипов. При этом поперечное сечение ребер может иметь различные профили: прямоугольный, трапециевидный, гиперболический, треугольный и т. п. Посредством компьютерного моделирования для каждого из исследуемых радиаторов получены распределение температуры по высоте ребра, тепловая мощность, отводимая ребром (или шипом), коэффициент эффективности ребра и его масса в зависимости от его геометрии. В результате анализа подтверждена принципиальная возможность изменения конструкции подового электрода стержневого типа путем перехода с водяного на воздушное охлаждение, прежде всего для дуговых печей постоянного тока емкостью до 10 т. В результате сравнения радиаторов воздушного охлаждения разных конструкций показано, что с точки зрения эффективности отвода тепла и материалоемкости, преимуществом обладают теплообменники, имеющие ребра охлаждения в виде шипов и кольцевых ребер.
Бесплатно
Сравнительное исследование процесса прошивки сверленной и сплошной заготовки
Статья научная
В процессе производства бесшовных труб одной из основных операций является операция прошивки на косовалковых станах. При данном процессе не все марки стали удается прошить в гильзу без появления дефектов на внутренней поверхности. К таким маркам стали относятся коррозионно-стойкие и малопластичные марки стали. Для производства труб из таких марок стали применяют полые заготовки. Однако остаются открытыми вопросы о целесообразности применения полых заготовок, каким диаметром должно быть отверстие и пр. В связи с этим в статье представлены результаты компьютерного моделирования прошивки сверленной и сплошной заготовки с целью проведения их сравнительного исследования. Для этого были проанализированы очаги деформации процесса прошивки, напряженно-деформированное состояние, скоростные и температурные параметры. Проведен расчет ресурса пластичности на основе критерия В.Л. Колмогорова для различных точек по радиусу и длине заготовки. Установлено, что наличие отверстия в заготовке практически не оказывает влияния на геометрические параметры гильзы, которые сопоставимы с геометрическими параметрами гильзы, полученной из сплошной заготовки. Выявлено, что наличие отверстия благотворно влияет на качество внутренней поверхности гильзы.
Бесплатно
Краткое сообщение
Произведены коррозионные испытания на ленточных образцах аморфных и нанокристаллических сплавов 2НСР, 5БДСР, 82К3ХСР, 9КСР и Fe-B. Выполнена сравнительная характеристика коррозионной стойкости изучаемых образцов в воздушной среде.
Бесплатно
Стандартная свободная энергия Гиббса образования кристаллических оксидов хрома переменного состава
Статья обзорная
Бесплатно
Стойкость инструмента при холодной штамповке нормалей и метизов
Статья научная
Приведены результаты прочностных испытаний на сжатие большинства конструкционных и инструментальных сталей, применяемых для холодной высадки. Показано, что начальным коэффициентом, определяющим стойкость инструмента, является отношение прочности инструмента к прочности штампуемой детали. При расчете штамповой оснастки необходимо знать предел прочности инструмента на сжатие, но в известной нам литературе приводится только твердость HRC = 60-62. Табличный перевод твердости в предел прочности однозначен для всех инструментальных сталей. Но на практике может быть значительное различие в прочностных свойствах при закаливании инструмента, несмотря на стабильность твердости. Поэтому проведенные эксперименты имеют большое практическое значение. Работа проведена на универсальном испытательном стенде. Образцы для испытаний на сжатие имели размер высотой 10 мм, диаметром 5 мм и опирались на прочные широкие подкладки.
Бесплатно
Структура аморфизирующегося сплава 5БДСР, используемого для производства нанокристаллической ленты
Краткое сообщение
Методом дифференциальной сканирующей калориметрии определены температурные интервалы кристаллизации аморфного сплава марки 5БДСР. Изучена структура аморфизирующегося сплава 5БДСР.
Бесплатно
Статья научная
Изучены пластические характеристики и определено сопротивление деформации алюминиевого сплава 1421. Получены кривые упрочнения сплава в литом состоянии и для подкатов. Изучено влияние режимов термомеханической обработки на структуру и свойства сплава 1421. Показано, что наиболее значительный эффект повышения прочностных характеристик сплава 1421 обеспечивает режим НТМО с деформацией в области температур оптимального старения. Данные результаты могут быть использованы для расчетов режимов горячей деформации сплава и выбора режима термомеханической обработки с целью получения оптимальных эффектов упрочнения.
Бесплатно
Структура и свойства алюминий-магний-литиевых сплавов, подвергнутых термомеханической обработке
Статья научная
Термомеханическая обработка легких алюминиевых сплавов с литием обеспечивает повышение их прочностных характеристик. Наибольший эффект наблюдается при использовании деформации в районе температур оптимального старения. При этом снижаются характеристики пластичности. Горячая деформация в схеме ТМО одновременно улучшает усталостную прочность и вязкость обоих сплавов, ослабляя интеркристаллитное охрупчивание.
Бесплатно
Структура и свойства жидкого железа
Статья научная
Изучены модели строения жидкого железа. Предположено, что структура расплава формируется зоной кластеров и межкластерным пространством, которые представляют собой по форме щели шириной не более 0,1 нм. По свойствам щели - это элементы физического пространства - вакуума, подобно вакансиям в твердых металлах. При повышении температуры жидкого железа уменьшаются радиусы кластеров, а их количество возрастает, площадь единичного межкластерного разрыва уменьшается, а суммарная площадь и объем межкластерного пространства возрастают. При нагреве расплава может происходить деление межкластерных разрывов, а при охлаждении - объединение вплоть до образования пористости. Кластеры активны, вся их открытая поверхность покрыта активированными атомами, то есть имеющими хотя бы одну свободную связь, возникающую в процессе образования щели. С ростом температуры количество активированных атомов увеличивается. Совершая тепловые колебания, кластеры через активированные атомы постоянно взаимодействуют друг с другом, образуя сообщество кластеров во всем объеме жидкости. Величина и количество кластеров, а также характеристики межкластерного пространства адекватно отражают изменение кинематической и динамической вязкости, плотности и поверхностного натяжения от температуры. Наблюдаемый экспериментально рост электросопротивления жидкого железа при повышении температуры, по-видимому, не связан с изменениями структуры расплава на атомном уровне, а определяется уменьшением количества электронов проводимости. Последнее объясняется увеличением числа электронов, участвующих в укреплении межатомных связей и обеспечении устойчивости кластеров при их измельчении с ростом температуры. Использование различных существующих моделей строения металлических жидкостей позволяет расширить возможности обсуждения представлений о структуре и свойствах изучаемого объекта и раскрытия существенных его особенностей.
Бесплатно
Структура и свойства литейного сплава АК7, подвергнутого термомеханическому упрочнению
Статья научная
Термомеханическая обработка существенно повышает многие механические характеристики и затрудняет интеркристаллитное разрушение деформируемых алюминиевых сплавов. Вместе с тем имеющиеся в литературе данные о применении такой обработки для улучшения комплекса свойств литейных алюминиевых сплавов практически отсутствуют. Интерес к процессам упрочнения литейных алюминиевых сплавов обусловлен стремлением к увеличению прочностных характеристик литых изделий, уменьшению их массы и стоимости, повышению надежности и долговечности всей конструкции. При этом повышение эксплуатационной надежности литых изделий должно быть основано в том числе на совершенствовании технологических методов их получения и обработки. В настоящей работе представлены результаты исследования термомеханических параметров литейного сплава АК7 на пластометре, а также данные по влиянию различных режимов термической и термомеханической обработки на структуру, свойства и стабильность упрочненного состояния данного сплава. Проведенные исследования показывают, что комплекс свойств литейного сплава АК7 может быть улучшен применением термомеханической обработки. При этом низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) существенно повышает прочностные свойства сплава АК7 при заметном снижении пластичности. Теплая деформация предпочтительнее, чем холодная, так как обеспечивает лучший комплекс механических свойств. Отметим также, что при использовании НТМО заметно сокращается продолжительность старения сплава. В отличие от НТМО, высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) приводит к заметно меньшему упрочнению сплава, однако обеспечивает повышение пластичности и, как следствие, уменьшение склонности сплава к хрупкому разрушению.
Бесплатно
Структура и свойства литейного сплава АЛ9, подвергнутого термомеханическому упрочнению
Статья
Бесплатно
Статья обзорная
Бесплатно
Структура потерь металла в процессе выплавки нержавеющей стали
Статья научная
Изучена структура потерь металла при выплавке нержавеющей стали дуплекс-процессом, результаты сравнены с монопроцессом, предложены способы по снижению невозвратных потерь металла, предложена схема утилизации отвальных шлаков и пыли путем переплава в специализированном плавильном агрегате для восстановления части оксидов металлов и разделения полученного металла и шлака.
Бесплатно
Статья научная
Методом ориентационной микроскопии, основанном на дифракции обратно рассеянных электронов, исследовалась текстурная наследственность в образцах малоуглеродистой низколегированной трубной стали типа 06Г2МБ со структурой, сформированной в результате контролируемой термомеханической обработки. Образцы подвергались термообработкам, включающим двойную фазовую перекристаллизацию, с целью получения структур различного типа, таких как: мартенсит, нижний бейнит, верхний бейнит. Конечная текстура всех образцов независимо от обработки в основном повторяла их исходную текстуру, приобретенную в процессе контролируемой термомеханической обработки: две сильно выраженные ориентировки, близкие к {112} , и ориентировка, близкая к (001) [110]. Отмечено, что средний размер областей с однородными кристаллографическими ориентировками, приобретенными образцами стали в результате контролируемой термомеханической обработки, также «сохранялся» в результате термической обработки. Было предположено, что механизм текстурной наследственности может быть реализован через воспроизводство специальных разориентаций - специальных границ Σ3 и Σ11. Данные специальные разориентации формировались между стабильными ориентировками аустенитных зерен в процессе горячей прокатки при контролируемой термомеханической обработке.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы процессы, происходящие при обработке на вторичную твёрдость в высокоуглеродистых хромованадиевых сплавах. Установлены оптимальные температурно-временные параметры термической обработки на вторичную твёрдость, обеспечивающие требуемые структуру и свойства изделий.
Бесплатно
