Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 899
Статья научная
Рассматривается задача разработки рациональных технологических схем и режимов деформирования при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра. Получены аналитические зависимости для определения энергосиловых параметров при роликовом волочении труб, позволяющие рассчитывать технологические режимы и проектировать технологические схемы при совместном использовании холодной прокатки и волочения труб в роликовых волоках.
Бесплатно
Совершенствование технологии прокатки труб на непрерывном раскатном стане с удерживаемой оправкой
Статья научная
С каждым годом к горячекатаным бесшовным трубам ужесточаются требования, предъявляемые к точности толщины стенки, предельным отклонениям по внутреннему или наружному диаметрам, овальности и кривизне. Поэтому проблема повышения точности геометрических параметров труб является одной из основных в трубопрокатном производстве. Процесс прокатки бесшовных труб на оправке и без оправки с использованием непрерывных станов широко используется на современных трубопрокатных агрегатах. На непрерывном раскатном стане с удерживаемой оправкой прокатывают бесшовные трубы с различной величиной наружных диаметров, по размерам которых обозначают соответствующую систему калибров. Весь сортамент труб получают на извлекательно-калибровочном, редукционно-растяжном и калибровочном станах. При этом технология прокатки на непрерывном раскатном стане в значительной мере определяет состояние поверхности и точность геометрических параметров готовых труб. В данной статье представлен выполненный комплекс работ по совершенствованию технологии прокатки бесшовных труб на непрерывном раскатном стане с удерживаемой оправкой. Комплекс работ включает в себя: разработку и исследование влияния различной калибровки валков непрерывного раскатного стана на точность труб и состояние поверхности, исследование влияния параметров процесса прокатки на формирование концевой обрези труб на горячем переделе, определение и настройку пространственного положения технологического оборудования непрерывного раскатного стана относительного проектной оси прокатки, определение рациональной позиции оправки непрерывного раскатного стана в процессе раскатки гильз. В работе приведены формулы для расчёта скорости перемещения оправки непрерывного раскатного стана, учитывающие конструктивный состав оборудования. Формулы являются универсальными и позволяют определять длину рабочей части оправки, а также минимальную и максимальную скорость перемещения оправки непрерывного раскатного стана. Показано, что результаты выполненных работ целесообразно учитывать при проектировании новых трубопрокатных агрегатов.
Бесплатно
Совершенствование технологии радиальной ковки прямоугольных профилей
Статья научная
На основе экспериментальных исследований радиальной ковки на РКМ SKK-14 в бойках с гладкими рабочими поверхностями, смещенными на парах взаимно перпендикулярных бойков друг относительно друга вдоль оси ковки на величину, превышающую длину рабочей поверхности бойка, предложена уточненная зависимость для определения диаметра заготовки при получении прямоугольных профилей. Описан новый способ радиальной ковки прямоугольных профилей, при котором получение прямоугольных профилей осуществляется одной парой бойков с выпуклыми ручьями, второй парой бойков с гладкой рабочей поверхностью за несколько циклов деформации с поворотом заготовки вокруг ее оси после каждого цикла деформации на угол π/2. Показана подтвержденная промышленными экспериментами эффективность применения этого способа за счет увеличения поперечной деформации металла, позволяющего снизить обжатие, смещаемый объем металла при формировании прямоугольных профилей из круглых исходных заготовок. Приведено описание другого способа радиальной ковки прямоугольных профилей, устраняющего операцию поворота заготовки вокруг ее оси после каждого цикла деформации, при практически аналогичной эффективности первому способу, что доказано промышленными экспериментами. Суть этого способа заключается в использовании одной пары бойков, формирующей широкую грань прямоугольной полосы, со специальной шевронной формой рабочей поверхности, а другой пары бойков - с гладкой рабочей поверхностью. Описано предложенное новое техническое решение с выполнением на бойках радиально-ковочной машины дополнительного участка, примыкающего к рабочей поверхности бойка и расположенного консольно его опорной поверхности, обеспечивающего направление деформируемой заготовки вдоль оси ковки в момент ее задачи в бойки. Все разработанные технические решения применяются на практике.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассмотрен современный подход к проблеме расчета многодуговой сварки при процессе сварки стальных труб большого диаметра, а также создание на основании теоретического алгоритма по расчету режимов многодуговой сварки перспективного автоматизированного программного комплекса для формирования качественной бездефектной структуры сварного соединения.
Бесплатно
Статья научная
Обоснована задача исследования процесса прессования труб с применением дополнительного вращательного движения пресс-иглы. Показаны основные результаты проведенных ранее исследований в указанной области совершенствования трубопрессовых систем. Представлены технологические основы процесса прессования труб с винтообразным оребрением внутренней поверхности. Объясняется цель конструирования установки для прессования труб при одновременном вращении пресс-иглы. Также представлены основные зависимости для определения геометрических параметров профилировки пресс-игл с винтообразными нарезами, обеспечивающими изготовление труб с винтообразным оребрением внутренней поверхности. Приведено описание конструкции установки, принцип ее работы и технические характеристики. Определены перспективы использования спроектированной установки для исследования процесса прессования гладких труб, и труб с внутренним винтообразным оребрением, получаемых посредством вращения пресс-иглы.
Бесплатно
Статья научная
Работа поддержана грантом НШ-5965.2006.3.
Бесплатно
Сорбционная очистка никелевых растворов от металлов-примесей
Статья научная
Рассмотрена возможность сорбционной очистки никелевых растворов от цинка, меди, железа в производстве никеля сернокислого реактивного марки «ч» на смолах с функциональными группами: аминодиуксусная (Lewatit TP207); бис-2,4,4-триметилпентил-фосфиновая кислота (Lewatit TP272); аминофосфоновая (Purolite S940). Определены величины статической (СОЕ) и динамической (ДОЕ) обменной емкости исследованных сорбентов по металлам-примесям в технологических растворах состава, г/дм3: 147,6 Ni; 2,02 Zn; 0,36 Cu; 0,17 Fe; 9,8 H2SO4, и модельных бинарных растворах «никель - металл» состава, г/дм3: 75,9-88,6 Ni; 7,1 Zn; 0,52 Cu; 0,34 Fe; 4,7 H2SO4. В статическом режиме при увеличении соотношения объемов сорбента и раствора (Т : Ж) степень извлечения металлов возрастает. При Т : Ж = 0,1 из технологических растворов наиболее полно извлекаются на смолах, %: Cu > 60 (TP207); Fe(III) ≈ 50 (S940), при совместной сорбции других металлов не более 8-14 % от исходного содержания. Изотермы сорбции металлов-примесей из модельных растворов согласно значениям коэффициентов корреляции (R2 > 0,95) удовлетворительно описываются моделями Ленгмюра и Фрейндлиха. Использование сорбционной технологии не позволяет производить достаточную очистку растворов от металлов-примесей, что устраняется применением ступенчатой экстракции на Д2ЭГФК и Versatic 10.
Бесплатно
Статья научная
На сегодняшний день во время постоянного развития технологий по переработке сырья для металлургического производства необходимо постоянное улучшение технико-экономических и экологических показателей. Проблема очистки технологических газов является актуальной в связи с тем, что на металлургических предприятиях в результате пирометаллургической переработки сырья, имеющего в своем составе серосодержащие соединения, образуются отходящие газы, содержащие сероводород, меркаптаны и другие вредные вещества. Металлургические заводы в своей основе представляют собой крупнейшие источники загрязнения воздушного бассейна газовыми выбросами, исчисляемыми десятками тысячами тонн в год, к которым относятся газы доменного, конверторного, коксового, ферросплавного и других производств. Отходящие газы содержат компоненты, выброс которых в атмосферу недопустим по санитарно-гигиеническим соображениям. В целях экологической безопасности серосодержащие газы подвергаются переработке. На сегодняшний день существует множество способов переработки отходящих газов: сухие, мокрые, газофазные, каталитические, реагентные способы утилизации сернистых соединений. В области защиты окружающей среды важное место отводится адсорбционным методам. Разнообразие сорбентов и возможных технических решений позволяют применять системы сорбционной очистки практически во всех отраслях промышленности. Одним из перспективных направлений сорбционной утилизации отходящих газов металлургического производства является использование адсорбента на основе отечественных железомарганцевых руд. В данной работе проведен анализ литературных данных по очистке технологических газов от серосодержащих примесей металлургических производств с использованием различных видов сорбентов. Приведены исследования по сорбции примесных компонентов на цеолитах, активных углях и марганцевых рудах различного состава, проведено сравнение емкостных параметров представленных сорбентов и других характеристик. Рассмотрены установки по сорбции газов и технологические параметры проведения процесса сорбции - оптимальная температура, давление и скорость пропускания газа через сорбенты.
Бесплатно
Состав и структура продуктов частичного восстановления кремния из кремнезема
Статья обзорная
Бесплатно
Состояние хромовой промышленности России
Статья научная
Проанализировано состояние сырьевой базы и производство сплавов хрома в РФ. Отмечено, что прирост запасов хромовых руд в последнее десятилетие является недостаточным, а основные запасы располагаются в трудных для освоения регионах. В связи с низким качеством руд разрабатываемых месторождений актуальными становятся производство чардж-хрома, изменение стандартов в сторону снижения содержания хрома в феррохроме, использование печей постоянного тока для переработки бедных руд, хвостов обогащения и техногенных отходов. В отличие от производства других ферросплавов, где прослеживается тенденция к созданию небольших специализированных производств, в производстве феррохрома явно выражены укрупнение и создание холдингов, включающих не только рудодобывающие и перерабатывающие предприятия, но и подготовительные производства в виде аглофабрик, а также добычу и подготовку нерудных материалов - известняка и кварцита.
Бесплатно
Сохранение формы границы раздела при кузнечной осадке биметаллической заготовки
Статья научная
Целью работы является оценка влияния конфигурации оболочки на искажение границы раздела между оболочкой и заготовкой в процессе кузнечной осадки. Сама оболочка в этом случае выступает как элемент сборки, позволяющей повысить уровень напряжений сжатия и, соответственно, уровень пластичности металла. Вычислительный эксперимент включал применение программного комплекса DEFORM, а в качестве способа решения применен метод конечных элементов. Задача кузнечной осадки решалась с применением различных вариантов геометрического исполнения оболочки. В качестве малопластичного материала рассматривался магний в литом состоянии, в качестве материала оболочки применена медь. Особенность конфигурации оболочки состояла в том, что она имела треугольную форму поперечного сечения. В результате постановки и решения задач удалось построить графические зависимости, характеризующие степень прямолинейности образующей цилиндрической заготовки после операции кузнечной осадки. Это могло позволить избежать чрезмерных потерь металла в операции отделения оболочки от заготовки. Применены безразмерные параметры в виде отношения диаметра заготовки по бочке к диаметру на контактной поверхности, отношения толщины стенки оболочки к диаметру заготовки и отношения высоты заготовки к ее диаметру. Установлено, что увеличение толщины оболочки может приводить к получению вогнутой боковой поверхности, особенно если отношение высоты заготовки к ее диаметру больше единицы. Областью применения результатов работы является обработка давлением малопластичных металлов и сплавов, например, таких как магний и его сплавы.
Бесплатно
Способ безотходной переработки отвальных никелевых шлаков
Статья научная
Приводятся структура и химический анализ структурных составляющих отвальных, конверторных никелевых шлаков на примере шлаков ОАО «Южно-Уральский никелевый комбинат» (ЮУНК) и Режского никелевого комбината (РНК), исследуются химические процессы, происходящие в реакционной емкости в процессе химико-термической обработки с использованием специальных компьютерных программ, химический состав и коррозионная стойкость полученных никелевых покрытий. В настоящий момент шлаковые отвалы разрабатываются с целью извлечения полезных элементов. Отвальные шлаковые массы перемещаются с места на место, перемешивается, а в результате дробления и сепарации увеличивается содержание в отвалах фракции 10 мм, что значительно затрудняет его дальнейшую переработку. Отвальный шлак измельчался до фракции 0,16 мм с целью наибольшей полноты вскрытия сульфидных включений, проводилась магнитная сепарация с получением магнитного и немагнитного концентратов. Лабораторные эксперименты высокотемпературной обработки проводились с использованием печи Таммана, разогретой до температуры 1550-1600 °С, в которую в графитовом тигле помещали навеску концентратов отвальных шлаков, выдерживали при данной температуре 10-15 мин. Шлак отделялся от металла, проводились металлографические исследования, определялся выход годного и химический состав продуктов плавки. Приведены карты распределения этих элементов в шлаке. Проводились с использованием сканирующего электронного микроскопа Jeol78M-7001F и смонтированного на нем энергодисперсионного спектрометра Oxford INCA x-mail 80. Фазовый состав определяли с использованием рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima 4. Разрабатывается схема технологического процесса одного из вариантов безотходной переработки лежалых и вновь образованных отвальных никелевых шлаков. Продуктами такой переработки является металл, легированный никелем, молибденом, кобальтом, и продукты использования шлаков: литье, щебень, цементная добавка и т. д.
Бесплатно
Способ лазерно-электрошлаковой сварки
Статья научная
Для повышения механических свойств металла шва и околошовной зоны, а также повышения производительности сварки за счет увеличения скорости сварки предлагается комбинированный способ лазерно-электрошлаковой сварки, включающий наведение шлаковой и металлической ванн, удержание их в пространстве, ограниченном медными формирующими пластинами и свариваемыми кромками шва с нагревом шлака, присадочной проволоки или плавящегося пластинчатого электрода, металла шва и свариваемых кромок теплом, выделяющимся при прохождении электрического тока между электродом и металлом шва через расплавленный шлак и теплом, вводимым лазерным лучом с равномерной интенсивностью распределения мощности лазера по всей поверхности зеркала сварочной ванны. Дополнительная энергия лазерного луча повышает температуру шлаковой ванны, ускоряет прогрев свариваемых кромок, увеличивает скорость оплавления электродной проволоки или плавящегося пластинчатого электрода, значит увеличивается скорость подъема сварочной ванны и уменьшается время пребывания металла шва и околошовной зоны при высоких температурах при этом уменьшается прирост размеров зерна, что приведет к повышению механических свойств металла шва и околошовной зоны. Введение энергии лазера в электрошлаковый процесс позволит повысить температуру не только шлаковой ванны, но и прогревать лазерным лучом свариваемые кромки, исключая дефект несплавления по кромкам при недостаточной температуре шлаковой ванны. Кроме того, лазерный луч может быть направлен на сварочную проволоку или на пластинчатый электрод, подогревая присадочный металл, что дополнительно увеличит количество расплавляемого металла в единицу времени.
Бесплатно
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
