Аннотация: Проведены работы по стандартизации терминологии в области модификаторов расплавов. Разработаны новые стандартные термины («модификатор», «расплав», «модифицирование», «наследственность», «наследственные свойства», «модифицирующая способность» и их определения. Стандартные термины в области модификаторов расплавов в работе представлены с учетом родовых отношений и связей между ними. В качестве обоснования разработки минимального числа необходимых терминов и их определений в области модификаторов расплавов является охват терминами всех этапов жизненного цикла модификаторов: проектирование; производство; упаковка и хранение у производителя; поставка и транспортировка; хранение у потребителя (продавца); применение; утилизация. Стандартизация терминологии позволит продолжить работы в области классификации и систематизации, а также нормировать требования к сопроводительной документации и качеству при поставке модификаторов расплавов.

Аннотация: Значительное влияние на стабильность ведения процесса винтовой прошивки заготовки оказывает состояние рабочей поверхности оправки прошивного стана. Износ оправки является причиной появления на внутренней поверхности гильзы различного рода поверхностных дефектов, которые при последующих операциях не только не устраняются, а еще больше деградируют и приводят к отбраковке готовых труб. Существенно повысить износостойкость оправок можно применением систем водоохлаждения. Для этого внутреннюю поверхность оправки растачивают для подачи в нее охлаждающей жидкости. Недостатком известных конструкций водоохлаждаемых оправок является попадание охлаждающей среды на внутреннюю поверхность гильзы, что при прошивке некоторых легированных марок сталей является недопустимым и вызывает образование дефектов на внутренней поверхности труб. Технической задачей, поставленной специалистами ОА «Северный трубный завод», являлось повышение износостойкости оправок, снижение их растрескивания за счет охлаждения оправки на посадочном конусе и повышение качества внутренней поверхности труб. Разработана конструкция внутренней полости оправки, которая по форме близка к профилю наружной поверхности оправки прошивного стана и обеспечивает равномерное течение охлаждающей жидкости вдоль внутренней расточки оправки. Также изменили профиль наконечника оправки с целью более интенсивного охлаждения внутренней поверхности оправки. Для оценки эффективности работы системы внутреннего охлаждения усовершенствованных оправок провели численное моделирование в программном комплексе SolidWorks. При ходе испытаний опытных оправок диаметром 272 мм новой конструкции получили, что износ первой оправки наступил после 980 прошитых гильз, а второй оправки, которая эксплуатировалась при производстве труб из стали марки 09Г2С, — после 876.

Аннотация: В состав агломерационного производства АО «Уральская Сталь» входят участки шихтоподготовки и агломерации. Сырьем для производства агломерата является шихта, которую подготавливают на участке шихтоподготовки с применением четырехвалковой дробилки для измельчения кокса. При использовании действующего оборудования в агломерационном цехе существенным недостатком является частый выход из строя его отдельных узлов, обусловленный длительным сроком эксплуатации. В результате этого возникают простои дробильной машины, как правило, по причине низкой надежности действующего электропривода. С целью сокращения длительности ремонтов оборудования, возникающих прежде всего из-за износа устаревшего оборудования, предложена модернизация четырехвалковой дробилки, которая заключается в замене существующего многоэлементного привода (электродвигателя, муфты и редуктора) на соосный мотор-редуктор, что является целесообразным решением для механизмов, работающих в продолжительном режиме. Дополнительные капитальные затраты, необходимые для модернизации привода четырехвалковой дробилки, включают приобретение и монтаж моторов-редукторов, зубчатых муфт и изготовление рам под моторы-редукторы. Суммарные капитальные затраты на покупку оборудования, запасные части, логистику и стоимость демонтажа старого оборудования и монтажа нового оборудования не превысили 4,5 млн руб. В результате данной модернизации себестоимость продукции снизилась на 0,13 %; прибыль от реализации продукции увеличилась на 0,42 %; срок окупаемости мероприятия — менее 6 мес. Проект является эффективным, быстро окупаемым и может быть рекомендован к внедрению не только на АО «Уральская Сталь», но и на других металлургических предприятиях отрасли.

Аннотация: Представлены экспериментальные данные, позволяющие оценить физико-механические свойства двухслойного защитного покрытия, разработанного для повышения коррозионной стойкости трубопроводов теплосети. В качестве компонентов покрытия использованы полиуретановая и эпоксидная эмали, каждая из которых обладает определенными преимуществами. Эпоксидные покрытия характеризуются высокой адгезией к металлическим поверхностям и отличной химической стойкостью, а полиуретановые эмали обладают высокой эластичностью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и механическим повреждениям. С целью улучшения эксплуатационных характеристик покрытия, а также упрощения технологического процесса нанесения предложен комбинированный вариант, при котором первый слой выполнен из эпоксидной эмали, а второй — из полиуретановой. Такой подход позволяет объединить преимущества данных материалов, обеспечивая надежную защиту от внешних воздействий, улучшенные эксплуатационные характеристики и увеличенный срок службы покрытия. Результаты эксперимента подтвердили, что двухслойное покрытие превосходит по качеству однокомпонентные варианты. Рассмотрены параметры сплошности, адгезии, механической прочности при ударе и изгибе для двух комбинаций покрытий: с эпоксидным и полиуретановым слоями, нанесенными в разной последовательности.

Аннотация: Рассмотрены особенности нитроцементации стали Х12МФ при температуре 580 °C (в режиме мягкого азотирования) в высокоактивной твердой азотисто-углеродистой среде на основе аморфного углерода и азотосодержащих компонентов — карбамида и железосинеродистого калия. Проведены металлографический и рентгеноструктурный анализ нитроцементованных образцов. Микроструктура нитроцементованной стали исследована на поперечных шлифах с использованием растрового электронного микроскопа с системой рентгеновского микроанализа. Проведен послойный рентгеноструктурный анализ образцов. Испытания нитроцементованных образцов на изнашивание проводили в условиях трения, аналогичных условиям работы штамповых инструментов. В ходе проведения эксперимента подобран состав пасты, имеющей высокую эффективность при низкотемпературной нитроцементации. В результате нитроцементации на поверхности стали образуются модифицированные слои, имеющие двухфазный состав, основными фазами которого являются гексагональный ε-карбонитрид ((Fe,Cr)2-3(CN)), отличающийся высокой твердостью, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью и твердый раствор на основе α-железа. По результатам проведенных исследований можно заключить, что нитроцементация штамповой стали Х12МФ, проводимая в высокоактивной азотисто-углеродной пасте при температуре нитроцементации 580 °C способствует образованию на поверхности модифицированных слоев, насыщенных карбонитридами (главным образом гексагональным карбонитридом ε). Модифицированные слои отличаются низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Использование пасты обеспечивает экологическую чистоту процесса, так как требует малого расхода цианистой соли K4Fe(CN)6, а также ускоряет этот процесс настолько, что нитроцементация в пасте становится сравнимой по скорости с карбонитрированием в расплавленных цианистых солях. Нитроцементация инструментальной стали Х12МФ при температуре 580 °C позволяет получить за сравнительно короткое время (3 ч) диффузионный слой, обогащенный азотом, достаточной толщины и твердости длясущественного повышения износостойкости.

Аннотация: Описано конструктивное исполнение модернизированной системы механизированной подачи стартовой смеси в выпускной канал сталеразливочного ковша в процессе его подготовки к приему металла очередной плавки в условиях серийной разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок, требующей сокращения длительности операций по обслуживанию технологического оборудования в период между плавками. По сравнению с ранее предложенным техническим решением в новой системе применены усовершенствования, позволяющие исключить влияние на точность ее срабатывания постоянно изменяющихся координат центра входного отверстия выпускного канала ковша при его размещении на подготовительном стенде перед началом заполнения сыпучим материалом полости огнеупорного разливочного стакана при перекрытом шиберном затворе. Разброс указанного отклонения, вызываемый колебанием крупногабаритного корпуса разливочного ковша в момент контакта его нижнего пояса жесткости с поверхностью опор стенда при установке на них краном данной металлургической емкости, может достигать 50–250 мм. Для достижения поставленной цели систему механизированной подачи мелкодисперсного материала самотеком из питающего бункера в выпускной канал по гибкому металлорукаву после занятия им вертикального положения предложено снабдить автоматикой, которая позволяет регулировать последовательность и длительность работы входящих в ее состав структурных механизмов путем соответствующих команд, поступающих на их приводы с управляющего блока с учетом информации, получаемой с помощью лазерного дальномера, размещенного на подвижной тележке, на которой установлен заполненный стартовой смесью бункер. Правильность принятых технических решений подтверждена результатами их проверки с использованием натурного образца модернизированной системы, в ходе которой тестировали ее функционирование при различных значениях отклонения центра входного отверстия канала ковшового разливочного стакана, предварительно задаваемого перед началом реализации механизированной подачи в него сыпучего материала. Промышленное применение выполненной разработки позволит устранить потери стартовой смеси, улучшить условия труда персонала, обслуживающего сталеразливочные ковши, и решить задачу импортозамещения в условиях действия санкций на поставку металлургического оборудования зарубежными компаниями.

Аннотация: Приведены результаты исследования показателей качества круглых профилей с дном из стали 50 при производстве опытной партии числом 360 ед. на линии горячей винтовой прокатки и прессования (ГВПиП) БФ АО «НПО «Прибор». Показано, что после винтовой прокатки заготовок диаметром 42 мм и длиной 70 мм на стане 30-80 отклонения наружных диаметров по длине профилей составили 0,5–0,7 мм, а внутренней полости у верхней кромки — около 0,5 мм. По высоте разброс составляет 3 мм по внешней стороне и 5 мм по глубине полости. После калибровки штамповкой на горизонтальном прессе усилием 500 кН наружные диаметры уменьшились от 36,5 до 33 мм, а у полости диаметр увеличился от 19 до 20 мм. Неравномерность диаметров наружных донной и верхней частей не более 0,3 мм, внутреннего около 0,1 мм. Общая высота после штамповки увеличилась от 119 до 127 мм, полости — от 107,4 до 112,2 мм. Неравномерность наружной высоты выросла до 4 мм, а внутренней сохранилась на прежнем уровне (5 мм). Установлено, что после прокатки и штамповки твердость по длине полуфабрикатов распределена неравномерно — от 22 до 26 HRC. Выявлен слой обезуглероживания толщиной ~273 мкм. Форма зерна в основном округлая, размер от 70 до 80 мкм. Однако наблюдаются зерна меньших размеров — от 41 до 54 мкм (до 25 %). Распределение зернистого перлита по высоте профиля также неравномерное и составляет 3–7 балла. Подтверждена эффективность и универсальность технологии производства круглых профилей с дном на линии ГВПиП. Выявленные отклонения показателей качества деформированных круглых профилей могут быть использованы при совершенствовании температурных и деформационных режимов ГВПиП.

Аннотация: С целью теоретического обоснования разработки эффективных режимов прокатки железнодорожных рельсов из бейнитных сталей проведены экспериментальные лабораторные исследования сопротивления пластической деформации сталей широкого номенклатурного ряда указанного класса. Для бейнитных сталей различного химического состава определены закономерности влияния степени и скорости деформации на их сопротивление пластическому деформированию. Показано, что в диапазонах изменения истинной деформации (0,05–0,10) и скорости деформации (1,75–2,8 с–1) увеличение данных показателей приводит к повышению сопротивления сталей пластическому деформированию по линейному закону. Установлено, что сопротивление деформации бейнитной стали с содержанием углерода порядка 0,34 %, одновременно легированной марганцем, кремнием и хромом на уровне 1,6–2,0 % и молибденом до 0,4 %, практически соответствует сопротивлению деформации стандартной рельсовой высокоуглеродистой стали 76ХФ. При этом бейнитные рельсовые стали с аналогичным содержанием углерода, но в 1,5 раза более низкой концентрацией марганца, кремния, хрома и молибдена обладают на 30 % меньшим сопротивлением деформации при аналогичных условиях прокатки. Также определено, что легирование никелем до 0,9 % и ванадием до 0,15 % способствует незначительному (до 10 %) повышению сопротивления деформации бейнитных рельсовых сталей. С использованием полученных аналитических зависимостей сопротивления деформации рассматриваемых сталей от параметров прокатки проведен прогнозный расчет усилия прокатки в черновой клети действующего универсального рельсобалочного стана, который показал наличие значительного резерва для интенсификации существующего режима прокатки железнодорожных рельсов при переходе на их производство из бейнитных сталей.

Аннотация: В настоящее время производство железорудных брикетов становится одним из наиболее динамично развивающихся технологических направлений окускования, что обусловлено их преимуществами с позиции снижения эмиссии парниковых газов и вредных выбросов при их использовании. Металлургические свойства железорудного сырья определяются его структурой пор, поэтому исследование изменения пористости брикетов при восстановлении является актуальной задачей, которая составляет цель данной работы. В качестве объектов исследования использованы брикеты из мелочи окатышей, жидкое стекло и полимер, а также окатыши для металлизации. Выявлено, что величина пористости брикетов составляет 35–37 %, восстановленных 37–43 %; окатыши окисленные имеют пористость 24 %, а восстановленных — сопоставима с восстановленными брикетами. При восстановлении доля пор менее 10 мкм существенно (на 10 % и более) сокращается за счет укрупнения пустот и роста доли пор величиной 10–100 мкм. Максимальный размер пор в брикетах меньше, чем в окатышах. Максимальный размер пор при восстановлении окатышей сокращается, а при восстановлении брикетов растет. Полимерное связующее повышает пористость брикета. Восстановленные брикеты и окатыши имеют сопоставимую пористость, поэтому следует ожидать у них сопоставимую прочность в шахтной печи. Брикеты не должны ухудшать структуру слоя в шахтной печи металлизации.

Аннотация: Дефицит цинка высокой чистоты марок ЦВ-ЦВ0 приводит к тому, что предприятия горячего цинкования используют технический цинк часто зарубежного производства с повышенным содержанием примесей. Особый интерес представляет исследование влияния накопления примеси меди в ванне цинкового расплава и связанные с этим возможные отдаленные риски ухудшения качества покрытия, ввиду отсутствия таких данных в литературе. Проведен анализ накопления меди в ванне цинкового расплава в гартцинке, изгари и в фазах покрытия, а также выполнена оценка риска жидкометаллического охрупчивания и растрескивания в области сварных швов при регулярном использовании технического цинка с примесью меди около 0,004 % (мас.). При помощи сканирующего электронного микроскопа TESCAN VEGA SB с приставкой энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа INCA-act были получены данные по изменению элементного состава расплава, гартцинка и изгари за 16 мес использования технического цинка, произведенного в Иране, на ОАО «Завод Продмаш». Показано, что за исследуемый временной период происходит увеличение содержания меди во всех образцах. Исследована микроструктура цинкового покрытия, установлена фаза покрытия, в которой происходит накопление меди. Показано, что накопление меди приводит к уменьшению микротвердости цинкового покрытия. Изучена микроструктура цинкового покрытия в области сварных швов. Растрескивание сварных швов при цинковании изделий в расплаве с примесью меди не обнаружено. Сделан вывод, что примеси меди в расплаве не приводят к жидкометаллическому охрупчиванию сварных конструкций.

Аннотация: Выполнена оценка влияния параметров кривой упрочнения деформируемого материала на распределение деформаций в операции глубокой вытяжки. Отмечено, что в условиях кузнечно-штамповочного производства часто используют справочные данные о прочностных свойствах материалов, полученные методом предварительной плоской прокатки образцов с последующим измерением условного предела текучести. При этом уровень деформаций оценивают показателем относительного обжатия, и этот же показатель применяют для оценки деформации в кузнечных операциях. Однако для выполнения расчетов формоизменения в современных программах требуется показатель истинной деформации. Приведены формулы для пересчета показателей деформации. Предложено оценивать степень интенсивности упрочнения металла, дифференцируя условный предел текучести в функции показателя деформации и получая производную функции. Выявлено, что высокоуглеродистая сталь 85 обладает высоким показателем интенсивности упрочнения, а коррозионностойкая хромоникелевая сталь — низким. Предположено, что, исходя из принципа минимума энергии, область наибольшей деформации будет перемещаться в зону меньших деформаций, за счет чего утонение заготовки при вытяжке будет выравниваться по координатам. Поставлены и решены две краевые задачи глубокой вытяжки полусферы методом конечных элементов для двух указанных выше сталей. Сформированная ранее гипотеза подтверждена полученными результатами, которые показали снижение уровня максимальной деформации в стали с более высоким значением производной функции условного предела текучести. Дополнительно выявлено, что максимум степени деформации может располагаться как с внутренней стороны штамповки, так и с внешней в зависимости от вида кривой упрочнения, что оказывает влияние на возможность появления трещин.

Аннотация: Проведен обзор исследований в области процессов дрессировки. Одна из наиболее частых задач — оценка влияния шероховатости валка на формирование шероховатости дрессируемой полосы. При этом используют различные показатели, определяемые через шероховатость полосы до и после дрессировки, шероховатость валка. Шероховатость полосы можно формировать регулировкой различных параметров, например степенью деформации, натяжением, направлением разматывания рулонов, коэффициентом напряженного состояния и др. Актуальным при дрессировке является оценка свойств материала получаемой полосы. Предложен параметр, расчет которого позволяет оценить возможность устранения площадки текучести материала полосы после дрессировки. При этом определены пределы обжатий при дрессировке, гарантирующие устранение площадки текучести. Дрессировка может также влиять на изменение коррозионной стойкости и уровня магнитных свойств. При исследовании процессов дрессировки эффективны методы математического и компьютерного моделирования с использованием вычислительных сред конечно-элементного анализа. Например, по результатам математического моделирования можно повысить точность расчетов энергосиловых параметров дрессировки, а также спрогнозировать шероховатость полосы после дрессировки. Отмечено, что конечно-элементное компьютерное моделирование процессов дрессировки позволяет получать результаты, отличающиеся от полученных экспериментально не более чем на 10 %. Конечно-элементное компьютерное моделирование дает возможность оценки изменения параметров напряженно-деформированного состояния полосы при изменении различных параметров дрессировки. При использовании конечно-элементного компьютерного моделирования возможно учесть шероховатость исходной полосы и валков, при этом профиль валка и поверхность полосы описываются тригонометрическими функциями.