Аннотация: Рост промышленного производства с получением конкурентной по цене и качеству на мировых рынках продукции обусловливается экономически оправданным внедрением новых наукоемких технологий, применением доступных современных и недорогих вторичных материалов, построением эффективных схем организации выпуска и сбыта товаров. Металлургическая отрасль, потребляющая значительное количество энергетических и материальных ресурсов с образованием большого количества трудно утилизируемых отходов, также нуждается в постепенном введении инновационных решений, позволяющих снизить издержки при производстве металлоизделий. Одним из способов получения железоуглеродистых сплавов, позволяющих упразднить часть существующих проблем в черной металлургии, является алюмотермия. Ввиду того, что процесс основан на окислительно-восстановительной реакции в термитных смесях с температурой, превышающей температуру процессов, сопровождающих выплавку при традиционных способах электрометаллургии, значительно сокращается энергопотребление при производстве металлопродукции...

Аннотация: Литейно-прокатные комплексы (ЛПК) для производства стальной полосы - современные и востребованные металлургические агрегаты. При общемировом производстве стали около 1800 млн т в год производственная мощность всех ЛПК для производства полосы в мире (более 70 комплексов) составляет порядка 120-140 млн т (т.е. около 7-8%). Она продолжает расти с вводом новых проектов. Единственный ЛПК для производства стальной полосы в России запущен на Выксунском заводе ОМК в 2008 г. Применяя собственную систему разработки новых технологий и продуктов, специалистам Инженерно-технологического центра ОМК удалось не только освоить ряд уникальных продуктов, но и определить собственные рекомендации для выбора состава оборудования литейно-прокатных комплексов в зависимости от производимого сортамента. В работе проведен анализ технологических режимов, продукции и оборудования ЛПК в мире. Определены особенности влияния состава оборудования и технологических параметров производства горячекатаных полос восьми основных сортаментных групп на их качественные характеристики. Предложена научно-обоснованная методика выбора рационального состава оборудования прокатных станов ЛПК. Приведены результаты промышленного опробования и внедрения продукции на ЛПК Выксунского завода ОМК.

Аннотация: Представлены результаты исследования структуры и свойств покрытий, сформированных на поверхности конструкционной стали. Наплавку порошковых композиций системы Cr-Ni-Ti-Fe выполняли на промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-6 с возможностью вывода электронного пучка в воздушную атмосферу. В работе ставилась задача по разработке высококачественных поверхностных слоев, свойства которых соответствуют свойствам хромоникелевых аустенитных сталей. С этой целью проведена оценка фазового состава и элементного распределения легирующих компонентов в покрытиях, проанализированы структурные особенности, определены механические и адгезионные характеристики наплавленных материалов. Показано, что на поверхности стали формируются покрытия толщиной 1800-2700 мкм. Для покрытий характерно дендритное строение. По данным рентгеноструктурного анализа, зерна дендритов представляют собой γ-твердый раствор на основе Ni, Fe. Установлено, что максимальный уровень прочности~900 МПа наблюдается у однослойных покрытий. Увеличение концентрации легирующих элементов при формировании двухслойных покрытий приводит к снижению прочности до 580 МПа. При этом относительное удлинение составляет 28%. Прочность сцепления покрытия с материалом основы достигает 560 МПа. Кроме того, легирование поверхности стали 12ХН3А хромом и никелем позволяет повысить ее коррозионную стойкость в концентрированной азотной кислоте.

Аннотация: Предложена схема утилизации конвертерного газа, состоящая из двух регенераторов для аккумулирования теплоты его сгорания и нагрева потока воздуха до температуры 1250-1350 °С. Теплота воздуха используется в котле-утилизаторе для выработки пара, работающего далее в конденсационной энергетической паровой турбине. Приведены уравнения, описывающие режимы нагрева и охлаждения регенераторов, на основе которых рассчитана температура насадки регенераторов, газов и воздуха. Даны рекомендации по размеру насадки регенераторов при расходе конвертерного газа 125 тыс. нм3/ч, по длительности периодов нагрева и охлаждения, расходу воздуха. За один цикл работы двух конвертеров садкой 410 т в регенераторах можно аккумулировать 301,3 ГДж теплоты, что составляет 87,3% от теплоты сгорания конвертерного газа. При длительности цикла 40 мин в предлагаемой схеме утилизации можно генерировать примерно 50 МВт электроэнергии. Срок окупаемости утилизационной установки, работающей по предлагаемой схеме, по оценке, составляет 1,3-1,6 года.

Аннотация: С использованием современной системы исследований и разработок установлены закономерности формирования структуры сталей повышенных классов прочности (К70-К80), обеспечивающие уникальное сочетание прочности, пластичности, сопротивления разрушению проката, основного металла и сварного соединения труб диам. 1420 мм. Выксунский завод ОМК первый среди российских компаний - производителей труб произвел опытно-промышленные партии листового проката и труб большого диаметра из него классов прочности К80 и К70. Трубы диам. 1420×28,0 мм класса прочности К80 и диам. 1420×26,3 мм, 1420×31,6 мм класса прочности К70 полностью соответствуют требованиям для магистральных газопроводов с рабочим давлением 14,7 МПа. Трубы диам. 1420×26,3 мм и 1420×31,6 мм класса прочности К70 производства Выксунского завода ОМК успешно прошли полигонные испытания. Разработанная технология обеспечивает готовность к промышленному производству проката и труб диам. 1420 мм для газопроводов с рабочим давлением 14,7 МПа.

Аннотация: С целью выявления влияния различных охрупчивающих факторов на разрушение сварного соединения трубы из низкоуглеродистой низколегированной стали, полученного сваркой токами высокой частоты (ТВЧ), проведены множественные испытания на ударный изгиб. Осуществлена оценка поверхностей разрушения макро- и микрофрактографическими методами. Методами оптической микроскопии и растровой электронной микроскопии с применением дифракции обратно рассеянных электронов изучена микроструктура. Установлено, что значимое охрупчивающее влияние в области основного металла такого сварного соединения ТВЧ оказывают формирование в прокате крупных зерен бейнитной составляющей в ферритно-бейнитной матрице, а также присутствие в микроструктуре оксисульфидных неметаллических включений глобулярной формы диаметром 2-7 мкм. В области линии сплавления за снижение уровня ударной вязкости и появление хрупких разрушений с низкими значениями ударной вязкости отвечают формирование преимущественно ферритной крупнозернистой микроструктуры с увеличенным в 1,4 раза размером зерен и повышенным в два раза содержанием кристаллографических кластеров {001}, параллельных поверхности разрушения, а также формирование в области линии сплавления вытянутых деформированных оксисульфидных включений, унаследованных из основного металла.

Аннотация: В статье приведено компьютерное моделирование с использованием МКЭ образования дефектов в сварном шве, полученном сваркой трением с перемешиванием (СТП) алюминия с медью. Совместная эйлерово-лагранжева (CEL) модель была использована для прогнозирования образования дефектов, температурной динамики и поведения потока материала в процессе СТП. Возможность образования дефектов исследовали при изменении скорости вращения инструмента от 800 до 1000 об/мин и скорости сварки от 25 до 63 мм/мин при постоянном угле наклона 3° инструмента и смещении на медный образец. Модель CEL позволяет прогнозировать размер туннеля при высоких значениях скорости вращения (1000 об/мин) с приблизительной погрешностью 18% и низких частотах вращения (800 об/мин) с 25% по сравнению с экспериментальной. При минимальной скорости сварки 25 мм/мин и частоте вращения инструмента 900 об/мин получаются бездефектные сварные соединения меди и алюминия. Кроме этого, результаты CEL показывают, что скорость сварки оказывает большое влияние на размер и форму образующихся пустот. Пустота, образовавшаяся при скорости 63 мм/мин, имеет эллиптическую форму, а при скорости 41 мм/мин - более округлую форму. Обнаружено, что размер пустот уменьшается примерно на 10% при низкой скорости сварки.

Аннотация: В рамках выполнения работ по повышению эксплуатационных характеристик цельнокатаных железнодорожных колес определен предел выносливости колесных сталей марки 2, Т и Л (ГОСТ 10791). В основе методики испытаний использованы требования ГОСТ 25.502. По результатам испытаний определено соотношение между пределом прочности и пределом выносливости для исследуемых колесных сталей. Полученные данные предложены к использованию для минимизации толщины диска колес в зависимости от показателей прочности материала. Для повышения ресурсных характеристик колес, стойкости к износу и выщербинобразованию в работе представлена методика проектирования колес с профилями поверхности катания К-70 и К-65 на базе программного комплекса «Универсальный механизм», а также показатели эффективности от их внедрения на колесах грузовых и пассажирских вагонов. Для прогнозирования общего ресурса колес представлено описание расчетно-экспериментальной методики разработки Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I, которая была апробирована в условиях научно-экспериментальной базы АО «ОМК» для оценки ресурса колес марок 2, Т и Л различного назначения. Представлены механические свойства перспективной стали марки Б с бейнитной структурой, которые существенно превосходят качественные показатели стандартных колесных сталей.

Аннотация: Приведена информация о работах, связанных с применением современных технологий в области аддитивного производства в области инженерии поверхности - термического лазерного упрочнения. Показаны возможности применения высокотехнологичных приемов для закалки поверхности изделий из легированных сталей на примере марки 40Х, а также представлены результаты анализа микротвердости и глубины лазерного упрочнения образцов при варьировании технологических параметров. Предлагаемый метод является перспективным и используется для повышения надежности и долговечности поверхности деталей машин и механизмов. Исследования проводятся в современной научно-исследовательской лаборатории «Механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий» Южно-Уральского государственного университета. В рамках эксперимента, варьирование значений мощности лазера составляло от 2,4 до 2,6 кВт, скорость перемещения лазера от 8 до 12 мм/c. В ходе исследований были определены параметры, влияющие на качественные характеристики упрочненной поверхности методом лазерного закаливания...

Аннотация: В работе исследованы структура и механические свойства порошковой низколегированной стали после термической обработки (закалки и отпуска). Исследования проводили на стали СП50С2ХФ (состав порошковой шихты, масс. %: Fe 94; ФС90 2,5; ФХ001 1,5; FeV 1,5; С 0,5). Исходная шихта также содержала смазку-пластификатор стеарат железа, которую вводили в количестве 0,5; 1,0 и 3,0 масс. %. Подобран наиболее рациональный режим термической обработки, обеспечивающей наибольшее увеличение прочности и твердости стали. Установлено, что наличие стеарата железа в исходной шихте увеличивает предел прочности при изгибе порошковой стали. Наибольшее значение предела прочности при изгибе получено при введении 3 масс. % стеарата железа. Структура порошковой стали СП50С2ХФ после термической обработки состоит из мелкоигольчатого троостита отпуска и пор округлой формы, размер которых не превышает 10 мкм.

Аннотация: Высокая стойкость к абразивному износу и коррозии в агрессивных средах определила актуальность применения интерметаллидных сплавов на основе соединений Fe-Al в машиностроении и электротехнике. В металлургии такие сплавы применяют в качестве легирующих добавок. Получение таких сплавов и покрытий на их основе, как правило, осуществляется в ходе последовательного выполнения значительного числа операций и требует высоких энергетических затрат. В результате алюмотермического процесса, протекающего в термитной шихте, состоящей из железной окалины и стружки алюминиевых сплавов, возможно сокращение числа операций. Из-за высокой температуры и снижения времени взаимодействия Al с Fe в жидкой фазе обеспечивается повышенное содержание Al в сплаве. Для получения железосодержащих сплавов установлена целесообразность предварительного нагрева термитных шихт (содержащих 20-24% активного алюминия) до активации алюмотермического процесса, заключающаяся в обеспечении более стабильного химического состава конечного продукта и снижении числа пор в слитке, при удовлетворительных значениях массового выхода металлической фазы. Приведены результаты экспериментального исследования влияния нагрева термитной шихты и содержания в ней активного алюминия на скорость горения, массовый выход металлической фазы, содержание алюминия, структуру и микротвердость железоалюминиевого сплава, формирующегося алюмотермией в графитовом реакторе.

Аннотация: Сероводород, растворенный в водных растворах электролитов, вызывает склонность к коррозионному растрескиванию большинства конструкционных сталей. Это одна из причин выхода из строя нефтегазопромыслового оборудования и возникновения аварийных ситуаций. В условиях транспортировки сред, содержащих сероводород, большая часть разрушений возникает в области сварного соединения. В работе установлено влияние микроструктуры отдельных участков металла шва, зоны его термического влияния и основного металла на коррозионную стойкость сварного соединения низколегированной трубной стали класса прочности Х70 в среде, имитирующей условия эксплуатации магистральных нефтегазопроводов в регионах Крайнего Севера. Проведен расчет температурных полей и термических циклов для многодуговой сварки под слоем флюса с целью имитации микроструктуры наиболее проблемных зон с пониженным уровнем механических свойств и коррозионной стойкости. Для имитации сварочного процесса использован метод контролируемого резистивного нагрева и последующего охлаждения...

Аннотация: В работе щелевая коррозия нержавеющей стали 316L при различной конфигурации щелевого зазора была исследована в водных растворах, содержащих 10, 9500 и 19 000 ppm хлорид-иона при комнатной (25 °С) и повышенной (60 °С) температурах. Показано, что вероятность реализации щелевой коррозии в непроваре при сварке на подкладном кольце существенно увеличивается при наличии промежуточного зазора величиной приблизительно 0,2 мм, расположенного между основным технологическим зазором шириной 0,8-1,0 мм и непроваром шириной 5-50 мкм, а коррозия протекает даже при концентрации хлорид-ионов в водном растворе 10 ppm. Такая ситуация была смоделирована с помощью многощелевых образцов, в которых глубина канавки неметаллической втулки составляла 0,2; 0,3 и 0,5 мм. При глубине канавки 0,2 мм щелевая коррозия происходила в водном растворе, содержащем 10 ppm хлорид-ионов. Полученные результаты можно объяснить дополнительными диффузионными ограничениями подвода/отвода веществ из зоны активного растворения в щелевом зазоре, а также блокировкой щелевого зазора продуктами коррозии при наличии промежуточного зазора определенной величины.