Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 915
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
Требования стандартов к трубам большого диаметра
Статья научная
В настоящее время для стран, обладающих большими запасами энергетических ресурсов в виде углеводородов, способ транспортировки природного газ, нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам до конечных потребителей до сих пор остается наиболее актуальным. При этом эксплуатационная надежность и безопасность данных трубопроводов в первую очередь зависит от качества их основных конструктивных элементов – труб. Нормирование качества труб является ключевым фактором, позволяющим решать вопросы обеспечения системной надежности и безопасности трубопроводного транспорта. В этой связи в статье проведен анализ технических требований различных стандартов на стальные сварные трубы большого диаметра, изготовленные сваркой под слоем флюса (по классификации иностранных стандартов – трубы SAW), для магистральных трубопроводов. Рассмотрены область применения и основные технические требования к трубам, приведенные в международном стандарте ISO 3183:2019, китайском стандарте GB/T 9711-2023, американском стандарте API Spec 5L, 46th edition, российских стандартах ГОСТ 31447–2012 и ГОСТ Р 56403–2015, канадском стандарте CSA Z245.1:22. В части геометрических параметров представлены допуски по толщине стенки, диаметру, допустимая овальность труб, их кривизна, параметры продольного сварного соединения. В части химического состава представлено допустимое содержание серы и фосфора, параметры свариваемости. Приведены требования к микроструктуре металла труб, значениям ударной вязкости и температурам испытаний. Результаты проведенного анализа имеющихся технических требований позволяют учитывать их при разработке новых и актуализации действующих стандартов, производить выбор нормативного документа, в соответствии с которым должны изготавливаться трубы для вновь проектируемых магистральных трубопроводов.
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
Улучшение технологических параметров питания и качества отливок
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы технологических параметров питания отливок и методы их улучшения. Особое внимание было уделено методу улучшения технологических параметров питания за счёт использования экзотермических элементов для обогрева металла в прибылях.
Бесплатно
Статья научная
На основе единой математической модели обобщены варианты осадки прямоугольной заготовки с различными схемами действия напряжений контактного трения. Методом минимизации невязок при решении переопределенной системы уравнений определены поля напряжений и скоростей. Показана возможность эффективного влияния на НДС путем целенаправленного управления схемой действия контактного трения, что может оказаться полезным при снижении усилия деформации, формировании структуры материала, уплотнении некомпактных материалов и при решении каких-либо других специальных задач. Впервые показано влияние крутящего момента от сил трения при несимметричной осадке на характер напряженного и деформированного состояний в объеме заготовки. При этом, в частности, установлено наличие зон затрудненной деформации и их смещение к краям заготовки по мере увеличения степени несимметрии схемы действия внешнего трения. Показано, что влияние крутящего момента на НДС растет с увеличением коэффициента трения и отношения продольных размеров заготовки к ее высотным размерам. Выполнена сравнительная оценка неоднородности деформации при симметричной и несимметричных вариантах осадки, которая оказалась неоднозначной, а зависящей прежде всего от соотношения размеров заготовки и коэффициента трения. Сделаны рекомендации по использованию метода минимизации невязок при решении переопределенной системы уравнений в задачах по анализу НДС при обработке материалов давлением. Проиллюстрирована его эффективность, сочетающая простоту с достаточно высокой точностью по сравнению с вариационным методом.
Бесплатно
Управление отжигом стальных рулонов в колпаковых печах
Статья научная
Введение. Рассматривается актуальная проблема управления отжигом стальных рулонов в колпаковых печах. Цель исследования: совершенствование существующих систем управления и конкретизация способа оценки температуры экстремальной (самой холодной) точки садки на этапе выдержки.
Бесплатно
Управление температурным режимом нижних зон методических печей
Статья научная
Введение. Рассматривается задача обеспечения идентичности траекторий нагрева верхней и нижней половин сляба (симметричности нагрева сляба) при существенно различных численных значениях параметров внешнего теплообмена для его верхней и нижней поверхностей. Обуславливается это, в частности, неудовлетворительной тепловой изоляцией подовых труб. Цель исследования. Разработать алгоритм расчета, необходимого для симметричности соотношения уставок (заданий) регуляторам температуры рабочего пространства верхних и нижних нагревательных зон методических печей. Материалы и методы. Выполнен анализ и обобщение литературных данных по проблеме. Предложено математическое описание несимметричного нагрева, поставлена и решена задача оптимизации. Результаты. Варианты алгоритма предусматривают возможность описания внешнего и внутреннего теплообмена как в линеаризованной, так и в исходной нелинейной формах. Для случая представления процесса нагрева полностью линеаризованным уравнением теплопроводности с конвективной формой внешнего теплообмена искомый результат представляется аналитической формулой. Это, как известно, позволяет прослеживать влияние исходных параметров процесса на оптимальное соотношение уставок. Численным исследованием показано, что соблюдение вычисленного соотношения уставок обеспечивает при собственно несимметричном нагреве (неравенстве коэффициентов внешнего теплообмена) удовлетворительное совпадение траекторий среднемассовой температуры верхней и нижней половин сляба. Предложен также и упрощенный вариант решения рассматриваемой задачи, когда динамика среднемассовых температур верхней и нижней половин сляба изначально описывается обыкновенным дифференциальным уравнением первого порядка, полученным из уравнения теплопроводности посредством интегрального усреднения температуры по толщине сляба. Упрощенный вариант также обеспечивает, как правило, практически приемлемую близость траекторий нагрева верхней и нижней половин сляба и отличается еще большей «прозрачностью» относительно того, как исходные данные влияют на искомый результат. Заключение. Использование оптимального соотношения уставок позволяет, например, при решении задач оптимального управления процессом в два раза уменьшить размерность искомого вектора управления, что весьма существенно при разработке алгоритмического обеспечения АСУ ТП нагревательных печей.
Бесплатно
