Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 866
Влияние модифицирующих добавок на структуру стали СТ3
Статья научная
Изучено модифицирование малоуглеродистой стали силикокальциевым модификатором. Рассматривались модификаторы различного производства: аргентинский, китайский и смесевой российский. Особое внимание уделено сравнению влияния различных модификаторов на микроструктуру и состав неметаллических включений в образцах стали Ст3. Было выявлено, что среди исследованных модификаторов наиболее эффективным является модификатор аргентинского производства.
Бесплатно
Влияние модульных характеристик спека на извлечение глинозема при переработке нефелиновых руд
Статья научная
Переработка щелочных алюмосиликатов (как альтернатива бокситовым рудам) обеспечивает отечественным глиноземом российские алюминиевые заводы до 41 %. На Ачинском глиноземном заводе производят глинозем щелочным способом спекания нефелиновой шихты. Для получения хорошо растворимых в водных и щелочных растворах алюминатов натрия и калия, а также малорастворимого двухкальциевого силиката используется шихта, состоящая из нефелина и известняка, белого шлама (от обескремнивания алюминатного раствора) и оборотной воды (из расчета получения жидкотекучей пульпы). Дозировка сырьевых компонентов осуществляется для получения определенных молярных соотношений содержания CaO к SiO2 (известкового модуля), а также молярных соотношений содержания (Na,K)2O к Al2O3 (щелочного модуля). Шихта подается во вращающуюся печь (длиной 185 м и диаметром 5 м) и спекается при нагревании до температуры 1250-1300 °С. По опыту работы предприятия отмечаются периоды со снижением извлечения Al2O3 из-за повышения содержания соединений серы и железа в спеке. Для определения оптимального химического состава спека с учетом наличия данных примесных соединений в нем были проведены исследования по спеканию нефелиновых шихт c различными модульными характеристиками: Мизв = 1,90-1,93 ед., Мщел = 1,06-1,08 ед. (первый вариант); Мизв = 1,90-1,93 ед. и Мщел Fe,S (щелочной модуль с учетом наличия в спеке примесей железа и серы) = 0,87-0,91 ед. (второй вариант). В результате проведенных исследований было установлено, что для получения оптимального химического состава спека необходимо выдерживать щелочной модуль (с учетом наличия примесей железа и серы) равным 0,89 ед., а известковый модуль - равным 1,92 ед. При данных условиях можно достичь извлечения глинозема 84 % при нормальном технологическом режиме работы печей спекания.
Бесплатно
Влияние наводороживания расплава доменного чугуна на его коэффициент линейного расширения
Статья научная
Статья посвящена изучению влияния обработки расплава доменного чугуна водородом на его коэффициент линейного расширения. В настоящее время происходит смена взглядов на природу графитных включений в чугуне. В монографии В.К. Афанасьева «Прогрессивные способы повышения свойств доменного чугуна» отмечается влияние газов на формирование структуры и свойств чугуна. В работе особое внимание уделено влиянию газов (водорода, азота и кислорода) на изменение коэффициента линейного расширения. Рассмотрены два способа наводороживания - электролитическое наводороживание шихты, укладка на зеркало расплава влажного асбеста, сделаны выводы об их влиянии на коэффициент линейного расширения доменного чугуна после обработки. Показано, что электролитическое наводороживание шихты приводит к снижению коэффициента линейного расширения до значений 6,2∙10-6 град-1 в интервале температур 100-150 °С. Наводороживание расплава влажным асбестом показало снижение коэффициента линейного расширения до 6,5∙10-6 град-1 в интервале температур испытания 100-150 °С. Изучение микроструктуры доменного чугуна до и после обработки предложенными методами приводит к устранению графитных включений и получению ледебуритной структуры. Проведено сравнение значений коэффициента линейного расширения доменного чугуна со значениями коэффициента линейного серого чугуна СЧ20, быстрорежущей стали Р6М5. В настоящее время большое внимание уделяется материалам, имеющим стабильные размеры во всем интервале рабочих температур. Классическим примером таких сплавов являются инвары, которые для снижения коэффициента линейного расширения в своем составе могут содержать такие дорогостоящие элементы, как платина и палладий. Актуальной задачей является замена дорогостоящих материалов на материалы, не имеющие в своем составе дорогих добавок и имеющие низкий коэффициент линейного расширения в интервале эксплуатационных температур. Таким материалом может стать доменный чугун.
Бесплатно
Влияние оборотной формовочной смеси на качество отливок
Статья научная
Рассмотрены причины высокой дефектности отливок вследствие снижения качества оборотной формовочной смеси из-за неудовлетворительной подготовки ее для повторного использования. Предложены способы повышения качества песчано-глинистых форм и отливок.
Бесплатно
Статья научная
Изучено влияние параметров дутьевого режима на технико-экономические показатели работы доменной печи № 4 ОАО «Уральская Сталь». Установлены оптимальные значения теоретической температуры горения на фурмах и кинетической энергии газовоздушной смеси, обеспечивающие лучшие показатели плавки.
Бесплатно
Влияние плазменной резки на микроструктуру и твердость высокопрочной стали
Статья научная
Одним из наиболее перспективных направлений развития современного машиностроения является применение высокопрочных сталей при создании продукции, удовлетворяющей всем современным требованиям рынка. Применение таких сталей позволяет снизить металлоемкость изготавливаемых конструкций за счет уменьшения толщины применяемого металла при сохранении прежней конструктивной прочности, увеличить срок службы изделий за счет повышения износостойкости, а также повысить надежность создаваемой продукции. Процесс переработки высокопрочных сталей имеет ряд особенностей, связанных с повышенной чувствительностью таких сталей к тепловому воздействию. Целью данной работы является исследование влияния плазменной резки на микроструктуру и твердость в зоне термического влияния высокопрочной стали твердостью 500 HBW. Для этого проведены исследования микроструктуры в зоне термического влияния плазменной резки высокопрочной листовой стали твердостью 500 HBW. Результаты исследований показали наличие в зоне термического влияния участков с различной структурой и свойствами: обезуглероженный участок, участок закалки, участок неполной закалки, участок отпуска, основной металл. По мере удаления от границы реза скорость охлаждения и температура металла снижаются, что приводит к понижению твердости стали. Микроструктура основного металла имеет игольчатый вид и состоит из реек разной ориентации и размеров. Структура отдельных участков зоны термического влияния: участка закалки - мартенсит, участка неполной закалки - мартенсит + феррит, участка отпуска - мартенсит отпуска. Также определена общая протяженность зоны термического влияния и длина отдельных ее участков.
Бесплатно
Статья научная
В ходе работы осуществлено электронно-микроскопическое исследование состава, формы, характера расположения неметаллических включений в образцах сплава ХН55ВМТКЮ. В ходе промышленных экспериментов изучено влияние порядка присадки легирующих элементов, присаженных в открытую индукционную печь (ОИП), на свойства жаропрочного сплава ХН55ВМТКЮ, выплавленного по схеме ОИП + ВДП. Только за счёт изменения порядка легирования удалось заметно повысить уровень механических свойств образцов сплава.
Бесплатно
Влияние профиля матрицы на характер напряженно-деформированного состояния при прессовании труб
Статья научная
Процесс прессования применяется для получения полых профилей в тех случаях, в которых ни одним из других способов обработки металлов давлением невозможно получить. Как правило прессование применяется при производстве полых профилей из малопластичных марок стали, обладающих уникальными эксплуатационными характеристиками. Однако даже в этом случае наблюдается снижение качественных характеристик по сравнению с прессованием обычных марок сталей. Для повышения качества в практике трубного производства применяют различные способы: изменение температурного режима нагрева заготовок, изменение характеристик смазки, участвующей в процессе прессования, изменение размера заготовки и др. Разработку технологии производства труб с применением прессового оборудования возможно осуществить с использованием современных знаний и пакета прикладных программ для анализа напряженного и деформированного состояния, а также с известными пластометрическими характеристиками исследуемых марок стали. Матрицы являются одним из основных технологических инструментов трубопрессовых установок, определяющих наружный диаметр труб. Матрицы могут иметь различную форму. В научно-технической литературе встречаются сведения, что форма матрицы оказывает влияние на характер напряженного и деформированного состояния металла при прессовании сплошных профилей. Однако информация о прессовании полых профилей отсутствует. Сделано предположение, что форма матрицы при прессовании полых профилей будет оказывать влияние на напряженное и деформированное состояние металла. Так как форма матрицы оказывает незначительное влияние на усилие прессования, имеется возможность изменять форму матрицы из соображений повышения пластичности металла без угрозы превышения допустимого усилия прессования. Было проведено компьютерное моделирование процесса прессования из малопластичных марок сталей с различными формами матриц, по данным которого анализировалось влияние их на трещинообразование.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние разнозернистости структуры углеродистой стали 20 на скорость электрохимической коррозии, наблюдаемой на наружной поверхности труб поверхностей нагрева демонтированной панели. Морфологический анализ структурных составляющих стали 20 выполнялся с использованием металлографического анализатора фрагментов микроструктуры твердых тел «Ресурс С7». Показано, что при развитии электрохимической коррозии значение фактора разнозернистости будет определять скорость утонения толщины стенки, глубину и ширину межкристаллитных коррозионных трещин. Чем выше данный параметр (соответственно, выше однородность зеренной структуры), тем ниже наблюдаемая скорость общей коррозии, меньше глубина и ширина межкристаллитных трещин, развивающихся от наружной поверхности труб. Полученные результаты могут быть использованы для расчета остаточного ресурса труб поверхностей нагрева.
Бесплатно
Влияние режима коксования и углеродсодержащей пыли на коэффициент анизометрии пекового кокса
Статья
Бесплатно
Влияние режимов термической обработки на структуру бронзы БрНХК
Статья научная
Никель-хром-кремнистая бронза БрНХК, используемая для изготовления контактов, относится к числу умеренно дисперсионно-твердеющих и упрочняется холодной пластической деформацией закаленного сплава с последующим старением. Однако изделия, изготовляемые из бронзы БрНХК, часто не обладают достаточной стабильностью усилия размыкания контактов в процессе эксплуатации. В работе приведены результаты исследования структуры бронзы БрНХК в закаленном и деформированном состояниях, а также после различных режимов старения. Установлено, что уже после закалки в твердом растворе наблюдаются частицы различной формы и размеров на основе хрома с кремнием и отличающиеся содержанием меди и никеля. Старение при 500 °C способствует увеличению размеров выделившихся крупных частиц и обогащению мелких частиц никелем. Показано, что двухступенчатое старение повышает сопротивление релаксации напряжений бронзы БрНХК как в деформированном, так и недеформированном состояниях по сравнению с одинарным старением вследствие изменения химического состава, природы и дисперсности выделившихся фаз.
Бесплатно
Влияние рода тока и скорости вращения электрода при ЭШП на химический состав стали
Статья научная
В данной работе представлены экспериментальные данные изменения химического состава стали полученной в процессе электрошлакового переплава в зависимости от рода тока (переменный или постоянный) и скорости вращения расходуемого электрода. Показано, что не смотря на значительное повышение производительности и снижение расхода электроэнергии изменения химического состава не наблюдается, за исключением повышенного угара Mn и Si. Повышенный угар является следствием увеличения реакционной поверхности, за счет уменьшения размера капли электродного металла.
Бесплатно
Влияние свойств стеклосмазок на процесс прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т
Статья научная
Представлены результаты исследования влияния размера частиц стеклосмазок и вязкости их расплавов на процесс прессования. При прессовании труб для снижения усилий применяют стеклосмазку в виде порошка, которая при температуре прессования образует на контактной поверхности деформируемого металла с прессовым инструментом расплав, приводящий к снижению коэффициента трения и уменьшению усилий прессования. Во время прессования условия трения на контактных поверхностях не одинаковы, поэтому на практике применяют различные стеклосмазки для иглы, контактирующей с внутренней поверхностью гильзы, контейнера и матрицы, контактирующих с наружной поверхностью гильзы. Вязкость и плавкость являются важными показателями стеклосмазок, которые характеризуют скорость размягчения стекла и образование расплава с определенной толщиной и прочностью. Поэтому одним из основных требований к стеклосмазке является ее гранулометрический состав, а к получаемому расплаву - вязкость. Оба показателя определяют эффективность образуемого смазочного слоя, способного снизить усилия прессования и обеспечить хорошее качество поверхности получаемых труб. В связи с этим были проведены исследования влияния гранулометрического состава и вязкости стеклосмазок на усилия прессования труб из нержавеющей марки стали 08Х18Н10Т. Испытания проводили в условиях ТПЦ-2 АО «ВТЗ» при прессовании труб из стали 08Х18Н10Т на прессе усилием 2000 т. Во время проведения испытаний опытных составов стеклосмазок были зафиксированы значения температур гильз на столе стеклосмазки и диаграммы усилий, по которым определяли максимальное усилие в период заполнения очага деформации при прессовании (пиковое усилие), а также усредненное усилие, возникающее в установившейся стадии процесса прессования. Анализ полученных данных позволил сделать вывод о влиянии свойств стеклосмазки на пиковое и усредненное усилие прессования в различных температурных интервалах.
Бесплатно
Статья научная
Деятельность предприятий цветной металлургии приводит к загрязнению окружающей среды. В Челябинской области зоной экологического бедствия является территория Карабашского промышленного района. Одним из предлагаемых проектов по снижению уровня загрязнений является сбор воды Рыжего ручья, наиболее загрязнённого водного объекта, в водоёмах биологической площадки. Высокая концентрация тяжёлых металлов в воде Рыжего ручья требует специальной подготовки дна водоёма - приёмника биологической площадки, в противном случае возникает опасность попадания загрязнителей в грунтовые воды, а затем в Аргазинское водохранилище. В качестве основы дна водоёмов предполагается использовать природные материалы, в частности, глины. В статье приведены результаты исследования зависимости сорбционных характеристик наиболее широко распространённых природных алюмосиликатов (глин) от их состава и структуры. Установлено, что поглотительная способность естественных глинистых пород Челябинской области ограниченна и обратима. Исследованные каолины Еманжелинского и Кыштымского месторождения, а также Огланлинский монтмориллонит не могут быть рекомендованы в качестве материала для защитных барьеров.
Бесплатно
Влияние состояния расплава на структуру жаропрочных сплавов типа ЦНК
Статья научная
В жидком состоянии изучены температурные зависимости удельного электросопротивления и кинематической вязкости литейных высокохромистых жаропрочных никелевых сплавов типа ЦНК. Рассмотрены вопросы структурообразования при затвердевании. Исследовано влияние параметров плавки на макроструктуру и механические свойства литого металла. Технология с использованием высокотемпературной обработки расплава и термоциклирования позволяет получить литые изделия из жаропрочных сплавов, обладающие дисперсной дендритной структурой, меньшим объемом карбидной фазы, большей плотностью и удовлетворительной микроструктурой.
Бесплатно
Влияние степени механической неоднородности на работоспособность тавровых сварных соединений
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы, связанные с механической неоднородностью тавровых сварных соединений, а именно влияние механических характеристик «твердых» швов на напряженно-деформированное состояние соединений, нагруженных растяжением. Известно, что механическая неоднородность характерна в той или иной степени для всех сварных соединений. Сознательное регулирование геометрических размеров и механических характеристик «твердых» швов позволяет повысить работоспособность всего сварного соединения даже при наличии непроваров. Такой процесс называется оптимизацией сварных швов. Целью настоящей работы являлось определение возможности и условий использования механической неоднородности в сочетании с регулированием геометрических параметров швов для оптимизации и повышения работоспособности тавровых сварных соединений с непроварами в корне шва. Исследования выполнены с применением метода конечных элементов, базирующегося на теории пластического течения, и кинематической теоремы предельного равновесия. В работе приведены и рассмотрены наиболее характерные напряженно-деформированные состояния тавровых соединений с дефектом типа непровар при различных сочетаниях геометрических параметров со степенью механической неоднородности сварных швов. На основе полученных данных построены соответствующие зависимости максимальных эквивалентных напряжений и деформаций для конкретных теоретических моделей от механических характеристик швов. По результатам исследования методом конечных элементов и ранее полученных наработок предложена математическая модель для проектирования равнопрочных тавровых соединений с «твердыми» швами при наличии центрального непровара. Также были обозначены граничные условия их применения и определена необходимость и перспективы дальнейшего исследования. Результаты данных исследований могут быть использованы как в производстве строительных конструкций, так и в машиностроении.
Бесплатно
Статья научная
Коррозия является одним из основных факторов, ограничивающих срок эксплуатации нефте- и газопроводных труб. Для повышения коррозионной стойкости стали легируют элементами, которые позволяют получить плёнку окислов, защищающую металл от растворения. В то же время можно ожидать, что и для обычных углеродистых и низколегированных сталей скоростью коррозии можно до некоторой степени управлять, изменяя их структуру путём термической обработки. Данное исследование посвящено изучению этого фактора на примере трубных сталей 20А и 20ФА. С этой целью стали были подвергнуты 18 различным режимам термической обработки, которые включали нормализацию при различных температурах, полную закалку с высоким отпуском и закалку из межкритического интервала с высоким отпуском. После термической обработки были исследованы механические свойства и скорость равномерной (общей) коррозии сталей в модельной среде, содержащей сероводород, с целью выявить возможное влияние структурных изменений на стойкость против коррозии. Наихудшую коррозионную стойкость обеспечивали режимы с закалкой из межкритического интервала Ac1…Ac3, по-видимому, потому, что перераспределение углерода и легирующих элементов между α- и γ-фазами во время выдержки в межкритическом интервале усиливает коррозию. Но в целом коррозионная стойкость сталей колебалась нерегулярно, без заметной корреляции с размером зерна, характером структуры, температурой отпуска и уровнем ударной вязкости. Таким образом, наглядно продемонстрировано, что сопротивление трубных сталей коррозии в сероводородной среде в основном определяется не режимом термической обработки и особенностями структуры, а химией процесса растворения металла (например, образованием защитных плёнок), а также, возможно, неметаллическими включениями.
Бесплатно
Статья научная
Настоящая работа посвящена изучению влияния технологических параметров подготовки и окускования рудоугольной шихты на полноту восстановления хрома при твердофазном карботермическом восстановлении. В работе представлены результаты лабораторных экспериментов по моделированию процесса нагрева и выдержки рудоугольных брикетов в печи с вращающимся подом. Показано, что в условиях термовременной обработки, имитирующей загрузку холодных брикетов в печь, их прохождение через горячую зону печи и разгрузку обожженных брикетов в горячем состоянии, можно достигать высокой степени восстановления хрома. Установлено, что изо всех исследованных параметров наиболее сильное влияние на степень восстановления хрома оказывает крупность рудного материала. Отмечено, что низкая прочность брикетов не позволяет рекомендовать использование рудоугольных брикетов с бентонитом в шахтных или вращающихся печах. В то же время достигнутая степень восстановления хрома и прочность брикетов позволяют реализовывать процесс в печах с малой нагрузкой на брикет, например в печах с вращающимся подом.
Бесплатно
Влияние ультразвуковой обработки на вязкость водно-глинистых суспензий для песчано-глинистых смесей
Статья научная
Статья посвящена исследованию влияния частоты и времени ультразвуковой обработки на вязкость бентонитовых водно-глинистых суспензий. Объектом исследования являлась бентонитовая глина Зыряновского месторождения Курганской области, на основе которой готовились водно-глинистые суспензии. Полученные суспензии исследовали на условную вязкость, для определения которой использовался вискозиметр ВЗ-2, и динамическую вязкость, которую определяли при помощи ротационного вискозиметра Brookfield Rheo V 2.8. При ультразвуковой обработке дисперсная система условно делится на четыре зоны: зону активного диспергирования твердой фазы, переходную зону, зону волновой и гидродинамической коагуляции и зону устойчивого структурно-реологического равновесия состояния твердой фазы раствора. Показано, что обработка глинистых суспензий ультразвуком вызывает в зависимости от продолжительности и мощности обработки как диспергирующее, так и агрегатирующее действие. Ультразвуковая обработка в течение 15 мин приводит к снижению условной вязкости водно-глинистых суспензий из-за образования периодических коллоидных структур, после чего начинается процесс автокаогуляции. В результате ультразвукового воздействия полем 20 кГц на водно-глинистые суспензии зыряновского бентонита в течение 1, 5 мин происходит уменьшение динамической вязкости вследствие диспергации частиц, а в результате ультразвукового воздействия полем 50, 60 кГц на водно-глинистые суспензии зыряновского бентонита в течение 1, 5 мин происходит увеличение динамической вязкости, что связано с коагуляцией частиц. Установлено, что устойчивость активированных коагуляционных систем к механическим нагрузкам значительно меньше, чем у исходных бентонитовых глин, что позволяет осуществить более равномерное распределение глинистых минералов по поверхности кварцевого песка и обеспечить увеличение количества когезионно-адгезионных контактов и повышение физико-механических свойств смесей при формообразовании.
Бесплатно
