Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 899
Технологическая деформируемость титановых сплавов
Статья научная
Все большее применение в машиностроении находят легкие титановые сплавы, обладающие специальными служебными свойствами. Процесс обработки титановых сплавов давлением характеризуется сложной историей нагружения во времени. Конечные свойства готовой продукции определяются приобретенной в процессе деформации структурой, которая влияет на пластичность и сопротивление деформации в процессе нагружения. Для определения сопротивления деформации и пластичности титановых сплавов используется автоматизированный многокулачковый пластометр ЧПИ - ЮУрГУ, разработанный под руководством профессора, доктора технических наук В.Н. Выдрина. Пластометр позволяет проводить исследования черных, цветных металлов и их сплавов в достаточно широких пределах изменения термомеханических параметров процессов обработки металлов давлением: степени деформации от 5 до 85 %, скорости деформации от 0,1 до 100 с -1, температуры деформации образцов от 20 до 1350 °C; количество рабочих кулачков - 3; число обжатий одним кулачком от 1 до 10, паузы при дробном нагружении от 1 с и более. Исследована технологическая деформируемость титановых сплавов в интервале температур 800...1000 °C, средней скорости деформации 1...30 с -1, конечной степени деформации 0,15...0,4. Установлены показатели пластичности сплавов, на основании планирования эксперимента и статистической обработки результатов исследования получены эмпирические зависимости для расчета сопротивления деформации сплавов ВТ3-1, ВТ5-1, ВТ-22, 3М. В результате проведенных исследований установлено неоднозначное влияние температуры испытаний на пластичность титановых сплавов. Наибольшим сопротивлением деформации обладает сплав ВТ5-1, а наименьшим сплав 3М, при температуре 1000 °C сопротивление деформации всех исследованных сплавов сближается при одинаковых деформационных и скоростных параметрах.
Бесплатно
Технологические аспекты производства бессвинцовистых экологически чистых легкообрабатываемых сталей
Статья научная
Произведена оценка возможности получения коррозионностойкой стали АВЦ14Х17Н2, легированной висмутом и кальцием, для обработки резанием на автоматических станках в условиях массового производства. Оценку качества стали производили по химическому составу (рентгеноспектральный анализ), макроструктуре, качеству поверхности слитков и заготовок, механическим свойствам, склонности стали к межкристаллитной коррозии после сенсибилизирующего отжига при 700 °C, производили оценку обрабатываемости стали резанием, определяли характер и фору металлических включений. При изучении качества стали установлено следующее: распределение висмута по высоте и ширине слитка и длине прутков равномерное; висмут в стали находится в виде металлических включений; присутствие висмута в стали не оказывает существенного влияния на структуру мартенситно-ферритной стали; механические свойства коррозионностойкой стали, легированной висмутом и кальцием, находятся на уровне металла, не легированного легкоплавкими элементами; висмут не влияет на склонность стали к межкристаллитной коррозии. Уровень обрабатываемости стали, легированной висмутом и кальцием, оказался выше, чем стали без легкоплавких элементов: количество обрабатываемых деталей в пересчете на 0,1 мм износа инструмента по задней поверхности выросло на 13 %, шероховатость обработанной поверхности снизилась с 2,5 до 1,6 Ra. Стружка стали с висмутом и кальцием имеет форму короткой легко ломающейся спирали и занимает в несколько раз меньший объем.
Бесплатно
Технологические основы повышения качества платинита
Статья научная
Платинитом называется биметаллическая проволока, состоящая из железоникелевого сердечника, покрытого слоем меди. Эта продукция применяется в качестве электровводов стеклянных корпусов вакуумных приборов. Поэтому для платинита необходима регламентация коэффициента линейного теплового расширения в радиальном направлении. Для изготовления платинита применяются трубчатый и гальванический способы нанесения медного слоя на сердечник. Данные технологии в полной мере не отвечают современным требованиям по трудоемкости, производительности, экологической безопасности и др. Проведен анализ основных показателей платинита отечественного и европейских производителей и режимов деформации составной биметаллической заготовки при прокатке в калибре простой формы с целью получения биметаллического соединения ее компонентов. На основании проведенного анализа определены режимы деформации составной биметаллической заготовки при прокатке в калибре простой формы с целью получения биметаллического соединения ее компонентов. Разработанные режимы обеспечивают минимальную разнотолщинность оболочки. Ключевой операцией технологии является совместная пластическая деформация составной слоистой заготовки в прокатном блоке. Технология реализована в виде опытно-промышленной установки, оснащенной вспомогательными узлами, позволяющими вести процесс в непрерывном, промышленном режиме. Представленная в работе технология производства оксидированного платинита обеспечивает получение потребительских свойств готовой продукции на уровне зарубежных аналогов. Опытные партии платинита, изготовленные в рекомендуемых режимах, с целью оценки качества были предоставлены ряду потребителей для промышленных испытаний, по результатам которых получены положительные заключения.
Бесплатно
Технологические особенности агрегатов непрерывного горячего цинкования стальной полосы
Статья научная
Рассмотрены технологические особенности агрегатов непрерывного горячего цинкования стальной полосы, используемые на отечественных предприятиях. Описаны основные технологические операции процесса цинкования: подготовка поверхности полосы, ее термохимическая обработка, цинкование в расплаве, формирование покрытия воздушными ножами, охлаждение полосы после цинкования, правка и отделка горячеоцинкованной полосы. Указано, что на вновь вводимых агрегатах устанавливаются печи как вертикального, так и горизонтального типа. Рассмотрены преимущества и недостатки печей вертикального типа по сравнению с горизонтальными. Показано, что отличительной особенностью и преимуществом современных агрегатов горячего непрерывного цинкования является модульная компоновка, позволяющая на одном агрегате выпускать полосу с разными видами покрытий. Применение разных типов цинковых покрытий позволяет повысить технологические и эксплуатационные свойства оцинкованного листа. Рассмотрены химические составы и области применения четырех наиболее распространенных покрытий на основе цинка, а именно цинкового, железо-цинковоого, цинк-алюминиевого и алюмоцинкового. Указано, что на современных линиях горячего цинкования покрытие на полосу наносят с двух сторон. Однако в настоящее время разрабатываются технологии одностороннего нанесения цинкового покрытия на стальную полосу, применение которых позволит снизить расход дорогостоящего цинка и, следовательно, себестоимость готовой продукции. Приведены и описаны некоторые перспективные способы и устройства для одностороннего цинкования.
Бесплатно
Технологические особенности изготовления труб из титановых сплавов
Статья научная
Работа посвящена обзору некоторых технологических особенностей, присущих титану и его сплавам, связанных со специфическими физико-механическими свойствами в процессе пластической деформации. Все эти особенности необходимо учитывать при проектировании технологий изготовления продукции из сплавов на основе титана. В настоящей статье рассмотрены технологические особенности титановых сплавов применительно к трубной промышленности.
Бесплатно
Технологические остаточные напряжения после обработки металлов давлением
Статья научная
Предложена методика расчета технологических остаточных напряжений, формируемых в процессе пластического деформирования при изготовлении осесимметричных металлоизделий (проволока, прутки, трубы), учитывающая степень пластической деформации и деформационное упрочнение материала, что позволяет определять уровень и распределение остаточных напряжений в заготовке в зависимости от вида обработки металлов давлением, основных параметров технологического процесса, а также механических свойств обрабатываемого материала. Решения получены в аналитическом виде. В выражения для определения остаточных напряжений входят основные параметры процесса обработки, механические свойства материала и геометрические характеристики изделия. Знание величины остаточных напряжений позволяет прогнозировать поведение металлоизделий в условиях эксплуатационных нагрузок и предотвращать их разрушение.
Бесплатно
Статья научная
Приведена техническая характеристика, описаны устройство и принцип работы ковочного блока радиально-ковочной машины (РКМ) SKK-14 фирмы GFM, установленной на производственных площадях научно-производственного предприятия «Метчив» (г. Челябинск). Показаны варианты оснащения РКМ высокопроизводительными средствами качественного нагрева заготовок с применением индукционных нагревателей и методической электрической печи, а также средствами механизированного транспортирования заготовок и готовых поковок.
Бесплатно
Технология литья в оболочковые керамические формы с применением алюмоборфосфатного концентрата
Статья научная
Разработана новая технология изготовления оболочковых керамических форм на алюмоборфосфатном концентрате. Она позволяет ускорить цикл формообразования, исключить сушку форм, улучшить комплекс их физико-механических свойств. В результате улучшается качество поверхности отливок в литье по выплавляемым моделям.
Бесплатно
Статья научная
В 2023 г. компания ООО «Удоканская медь» завершила строительство первой очереди горно-металлургического комбината (ГМК) и намерена возвести вторую очередь с планируемой ежегодной производительностью до 40 млн т переработанной руды и 400 тыс. т катодной меди. В условиях сложной экономической и геополитической ситуации перед предприятием стоит задача возведения второй очереди ГМК с высокой долей использования отечественных технологий и оборудования. В данной статье описана возможность получения меди из руды Удоканского месторождения с использованием роллер-прессов взамен мельниц полусамоизмельчения, используемых на первой очереди ГМК, а также атмосферного выщелачивания меди с последующими экстракцией/реэкстракцией и электролизом. Описана возможность получения серебра из кека выщелачивания путем цианирования с последующей сорбцией/адсорбцией. В конечном итоге предприятие получит возможность выпускать сульфидный концентрат, катодную медь, удовлетворяющую по химическому составу требованиям Лондонской биржи (LME), и серебро. Данное производство возможно осуществить с использованием до 85 % отечественного оборудования в рудоподготовительном и флотационном цехах и до 80 % - в гидрометаллургическом цехе. Предложены флотореагенты отечественного производства, способные полноценно заменить зарубежные аналоги. Представленные технологии позволят повысить извлечение меди из руды на 1,2-1,5 %. Также были предложены варианты переработки хвостов обогащения и возможность рециркуляции основных ресурсов (вода, кислоты). Рассмотрен вариант создания временного хвостохранилища и возможность частичного использования отходов путём доставки железнодорожным транспортом на предприятия, которые специализируются на производстве строительных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность применения отходов цинкового производства в качестве вторичного металлургического сырья с целью его комплексной переработки и получения товарных продуктов в виде ферросплава и коллективных возгонов цветных металлов. Проведенные промышленные испытания представлены степенью перехода Si в ферросплав до 96 %, Fe - 97 % и степенью извлечения Zn в возгоны на 99,6 %, Pb - 99 %. В качестве основного агрегата для электроплавки отхода цинковой промышленности с получением ферросплава и возгонов цветных металлов нами рекомендуется электропечь марки РКЗ-16,5.
Бесплатно
Статья научная
Увеличение спроса на бесшовные трубы из коррозионностойких марок стали аустенитного класса способствует непрерывному совершенствованию трубопрокатных технологий. Использование НЛЗ для производства бесшовных труб долго сдерживалось наличием характерных дефектов. Однако высокая экономическая эффективность использования НЛЗ стимулировала проведение работ по развитию и совершенствованию технологии их производства. В статье представлена технологическая схема подготовки непрерывно-литой заготовки из нержавеющих марок стали аустенитного класса к прокатке на ТПА с непрерывным станом с контролируемо-перемещаемой оправкой. С использованием программного комплекса QForm 3D проведено компьютерное моделирование процесса прошивки как полой непрерывно-литой, так и сплошной кованой заготовки. На основании полученных результатов сделан вывод, что для прокатки труб из стали 08-12Х18Н10Т необходимо использовать полую непрерывно-литую заготовку. Для обеспечения полного удаления осевой рыхлости (центральной пористости и осевых трещин) литого металла предложена методика выбора соответствующего сверла. Для исключения нанесения дефектов от острой кромки на прошивную оправку по переднему концу заготовки между ее торцом и внутренним отверстием предложено делать скругление. Проблема повышения износостойкости прошивных оправок решена путем использования специального химического состава в комбинации с особой обработкой поверхности рабочего конуса - созданием рифления. Волжский трубный завод проделал большую работу по освоению выплавки и разливки заготовок таких сталей, а также их подготовке и прокатке в условиях ТПА 159-426. Предложенная технология подготовки НЛЗ марок стали 08-12Х18Н10Т полностью устраняет все недостатки литой структуры металла и позволяет получать длинномерные трубы специального назначения высокого качества внутренней и наружной поверхности с требуемым набором эксплуатационных свойств.
Бесплатно
Технология получения Ni-Zn-Co ферритов со структурой шпинели
Статья научная
Создание новых функциональных оксидных материалов на сегодняшний день является актуальной задачей современной науки. Анализ научной литературы показал, что интересным функциональным оксидным материалом для применения в электронике является класс ферритов, имеющих структуру шпинели A(1-x-y)BxCyFe2O4, где в качестве компонент A, B и С могут выступать такие элементы как Ni, Zn, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Al, Nd и др. Варьирование концентрации каждого из элементов A, B и С такой системы приведет к изменению ее физико-химических свойств. Таким образом, мы можем получить материал, состоящий из одних и тех же элементов различной концентрации, свойствами которого можно плавно управлять в широком интервале значений. Целью настоящей работы является определение комплекса физико-химических параметров синтеза ферритов с общей формулой Co0,3Ni0,7-xZnxFe2O4, где x принимает значения от 0 до 0,7 с шагом 0,1, а также характеризация их структурных свойств. В качестве метода синтеза Ni-Zn-Co феррита был выбран способ твердофазной реакции. Спекание исследуемых образцов производили при температуре 1150 °C в течение 5 часов. Рентгенофазовый анализ показал, что все полученные образцы являются монофазными и имеют структуру шпинели. Рентгеноструктурный анализ выявил, что замещение атомов цинка на атомы никеля приводит к монотонному увеличению параметров (a и V) элементарной кристаллической решетки. Контроль элементного состава синтезированных образцов осуществляли при помощи энергодисперсионного анализатора, установленного на электронном сканирующем микроскопе Jeol JSM 7001F.
Бесплатно
Течение теплоносителя в насадке с горизонтальными проходами доменного воздухонагревателя
Статья научная
Анализ энергетической эффективности поверхности нагрева насадки с горизонтальными проходами доменного воздухонагревателя математическим моделированием течения теплоносителя в сложной многоканальной системе последовательно-параллельных каналов произвольной заданной структуры с автоматизированным отображением структуры системы.
Бесплатно
Тонкая структура кокса из каменноугольного пека, окисленного на поверхности пенографита
Статья научная
Приведены результаты исследования тонкой структуры кокса, полученного на основе каменноугольного пека, окисленного в тонких слоях на поверхности стенок пузырьков пенографита. Смесь пека и пенографита (8 %) после окисления размалывали и из полученного порошка прессовали заготовки, которые при обжиге набрали плотность 1,5 г/см3 за счет усадки. Толщина стенок пузырьков пенографита составляет 5 нм, толщина слоев пекового кокса между стенками пузырьков в материале заготовок на порядок больше. Тонкую структуру кокса исследовали методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Пики линий 002 - узкий для пенографита и широкий для обожженного кокса - характеризуют структуру материала как двухфазную, наблюдается уширение линии 002 кокса в сторону малых углов. Структура кокса в составе обожженных заготовок образована единичными графитоподобными слоями ограниченного размера. Единичные слои искривлены и образуют замкнутые полидисперсные фуллереноподобные и глобулярные структуры с размером глобул до 20 нм. Слои пекового кокса спекаются со стенками пузырьков пенографита без растрескивания. На поверхности стенок пузырьков пенографита обнаружены последовательности из многослойных луковичных структур размером до 5 нм. Предложен механизм деструкции окисленного пека при образовании глобулярных неграфитируемых структур. В процессе коксования ароматические молекулы из соседних слоев соединяются углерод-углеродными химическими связями в изогнутые графитоподобные слои. Искривления синтезируемых вблизи стенок графитоподобных слоев возможны в направлении от стенок пузырьков, что способствуют образованию луковичных структур.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Турбулентность и профиль распределения скоростей закрученных струй, их влияние на ванну печи
Статья научная
Наблюдения за работой печи «Аусмелт» при переработке различных сульфидных материалов в условиях выполнения производственной программы, а также теоретические обоснования на основании разработанных математических моделей позволили оценить влияние эффективной крутки на турбулизацию и пульсацию дутьевой струи фурмы TSL. Оценка пульсаций дутья, вызванных конструктивными особенностями фурмы, физикохимическими свойствами расплава, температурой процесса и возникновением вибрационного горения от сжигания природного газа, дала возможность, при прочих равных условиях, прогнозировать и контролировать глубину погружения фурмы в расплав, оценивать эффективную крутку и её изменение по ходу плавки. В соответствии с выполненными расчётами при увеличении глубины погружения фурмы частота пульсаций снижается и при уменьшении глубины погружения в расплав – увеличивается. При постоянной глубине погружения фурмы с ростом скорости истечения воздушной смеси (степени эффективной крутки) – частота колебаний (пульсаций) дутья растёт. Данные особенности закрученных струй позволяют управлять фурмой по регистрируемым звуковым параметрам, исходящим из печи, как инструментальными методами контроля, так и «на слух» оператора печи. Турбулизация закрученных потоков дутьевых струй предотвращает формирование в ванне печи застойных зон, улучшая массообмен и производительность оборудования за счёт вращения расплава. Исследования по дополнительному увеличению турбулизации за счёт крутки спутных струй в противоположных направлениях на действующей промышленной печи «Аусмелт» не позволили выявить видимого положительного влияния на плавку. Анализ работ в данной области исследований других авторов и их сравнение показал полную сопоставимость результатов и выводов между лабораторными испытаниями, теоретическими обобщениями и промышленными испытаниями.
Бесплатно
