Аннотация: Представлен анализ энерготехнологических параметров выплавки ферросплавов при увеличении мощности печей с целью повышения их эффективности. В результате повышения мощности печных трансформаторов использование сравнительно бедных рудных материалов и углеродистых восстановителей происходит ухудшение энерготехнологических параметров выплавки ферросплавов шлаковым и бесшлаковым процессами. Отмечено, что увеличение мощности печных трансформаторов не приводит к аналогичному повышению производительности печного агрегата, так как не происходит ожидаемого увеличения активной мощности в ванне печи для технологического процесса. Рост отношения силы тока электрода к рабочему напряжению соответствует снижению активного сопротивления ванны электропечи. В результате увеличивается разрыв между мощностью трансформаторов и активной мощностью в ванне ферросплавной печи, что неблагоприятно отражается на производительности. Дополнительно рассмотрен ряд разработок и вариантов технических решений для повышения эффективности работы ферросплавных электропечей.

Аннотация: Статья посвящена великому ученому и металлургу, выпускнику кафедры металлургии Горного института (1885 года выпуска) Владимиру Ефимовичу Грум-Гржимайло, которому в 2024 г. исполнилось 160 лет. Знания и опыт в области металлургии черных металлов, полученные им в стенах первого высшего технического учебного заведения страны, были реализованы и воплощены на многих отечественных предприятиях. Рассмотрены этапы становления и пути развития великого ученого и практика, начиная от разработки теории пламенных печей и закачивания промышленными процессами бессемерования на отечественных металлургических заводах. Прошедшие годы и быстрое развитие металлургической отрасли при повышении уровня современной техники позволяют по-новому взглянуть на научную деятельность и значимость трудов ученого, а также оценить всю их глубину и масштабность. Многие фундаментальные основы и принципы конструирования металлургических агрегатов, заложенные Владимиром Ефимовичем, нашли свое отражение в научных работах, делах ученых и исследователей Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II.

Аннотация: Представлено детальное исследование процесса прокатки-волочения относительно применения различных коэффициентов трения на ведомом и ведущем прокатных валках. Получено модернизированное условие захвата полосы и определена область досягаемости различных соотношений коэффициентов трения в частном случае. Применение такой научной новизны позволит исследователям заблаговременно определять возможность применения того или иного соотношения коэффициентов трения на валках, а также исключать применение невозможных и безрезультатных соотношений коэффициентов трения. По результатам теоретического исследования выполнена оценка влияния коэффициентов трения на величину обжатия коротких листов и сформировано модернизированное условие захвата полосы для процесса прокатки-волочения без приложения продольных сил на границах очага деформации. Также проверено осуществление условия захвата полосы при заданных различных коэффициентах трения на ведущем и ведомом валках, в процессе чего выявлены ограничения соотношений коэффициентов трения в частном случае и обнаружена область их досягаемости. Для достижения полученных результатов рассмотрены очаг деформации для асимметричной прокатки коротких листов и стандартное условие захвата полосы, а также выполнен расчет для процесса прокатки-волочения полос в отношении относительного обжатия.

Аннотация: Увеличение грузоподъемности транспортной техники требует повышения прочности нагруженных элементов конструкции, в частности автомобиля. Одним из направлений решения данной задачи является использование новых экономно легированных марок сталей с повышенным пределом текучести. Освоение таких сталей в прессовых цехах в процессах листовой штамповки толстолистового горячекатаного проката требует оценки механических свойств поставляемого металлургическими предприятиями металла. В основном входной контроль свойств осуществляется стандартными испытаниями образцов на растяжение. Подготовка стандартных образцов достаточно трудоемкий и длительный процесс, состоящий из вырезки из проката «карточек», их рубки ножницами на образцы, последующим фрезерованием наклепанных при рубке боковых поверхностей. В дальнейшем образцы передают в лабораторию для испытаний. Технологические пробы (метод Эриксона, многократный или однократный изгиб образцов на заданный угол) либо малопригодны для испытания толстолистовых материалов, либо дают не количественную, а качественную оценку свойств металла, который трудно сопоставлять со стандартным методом испытания на растяжение. В работе обосновано применение технологической пробы пробивкой в толстолистовом прокате отверстия с записью диаграммы (Р-h) «Сила деформирования — перемещение пуансона». Установлена корреляция между прочностными (σв, σт), пластическими (δ, ψ) характеристиками металла и координатой экстремума (Pmax, hn) диаграммы (Р-h) при пробивке. Технологическая проба не требует изготовления специальных образцов, может быть реализована на производственном участке пробивкой отверстия непосредственно в прокате, или в процессе штамповки деталей, что способствует получению оперативной информации о соответствии деформируемого металла условиям поставки.

Аннотация: Фасонно-литейный цех (ФЛЦ) АО «Уральская Сталь» — это литейное производство с более чем полувековой историей. В 2024 г. цех отметил свой 65-летний юбилей. В условиях участка мелкого литья ФЛЦ с момента своего основания освоил технологию производства отливок из серого чугуна массой до 6 т по ГОСТ 1412–85. В 2018 г. в ФЛЦ организован участок крупногабаритного литья по производству стальной посуды для металлургической отрасли. Для расширения сортамента крупногабаритного участка принято решение об освоении технологии производства крупногабаритного литья из серого чугуна. С учетом особенностей и производственных мощностей предприятия за основу при разработке технологической цепочки изготовления отливок из серого чугуна принят опыт и технология производства крупногабаритного стального литья. Для достижения заданного химического состава полупродукта рассмотрено и опробовано проведение дополнительных операций в условиях электросталеплавильного цеха комбината: – обезуглероживание жидкого передельного чугуна доменного цеха до заданного содержания углерода; – дополнительное легирование расплава кремний- и марганецсодержащими материалами; – корректировка химического состава чугуна в условиях внепечной обработки расплава в агрегате ковш-печь. По результатам первых опытных работ получены крупногабаритные изделия массой от 35 до 114 т со стенкой толщиной более 300 мм и химическим составом, соответствующим марке СЧИ-2. Исследованы микроструктура и механические свойства полученных отливок, проанализированы полученные литейные дефекты отливок, разработаны и реализованы мероприятия для их исключения.

Аннотация: Рассмотрена возможность повышения качества концентрата, получаемого из магнетитовых кварцитов Курской магнитной аномалии, с использованием схемы с двухстадиальным измельчением. Исследования фракционного состава по крупности и железу промпродукта мокрой магнитной сепарации первой стадии показали, что при уменьшении крупности класса в нем увеличивается массовая доля железа с 13,69 до 65,63 %. В лабораторных условиях выполнены исследования по экспериментальному моделированию промышленной схемы переработки промпродукта мокрой магнитной сепарации первой стадии. Схема исследований состояла из предварительного грохочения промпродукта на сите 0,15 мм и раздельном обогащении подрешетного (богатого) и надрешетного (бедного) продуктов. Подрешетный продукт обогащен по схеме, включающей мокрую магнитную сепарацию и грохочение магнитного продукта при размере сита 0,071 мм, с получением первого концентрата. Надрешетный продукт после измельчения во второй стадии подвергнут магнитному обогащению с грохочением на сите 0,071 мм магнитного продукта, с получением второго концентрата. Массовая доля железа в суммарном концентрате (в подрешетных продуктах) составила 69,3–69,4 %. На основании лабораторных исследований разработана двухстадиальная схема, рекомендуемая к промышленному применению. Даны рекомендации по размерам промышленных полиуретановых сит грохотов. Показана возможность получения железного концентрата с массовой долей железа не менее 69 % при использовании двухстадиальной схемы измельчения с тонким грохочением.

Аннотация: Современный риск-ориентированный подход в управлении охраной труда приобретает все большую значимость, так как в любой отрасли присутствуют опасные и вредные факторы, повышающие вероятность травм и профессиональных заболеваний. Несмотря на то, что существует множество подходов к оценке профессионального риска, ни один из них не является универсальным для всех промышленных отраслей, учитывая широкий спектр потенциально опасных факторов. Представлена методика оценки профессионального риска, включающая в себя оценку риска травм и профессиональных заболеваний с учетом комплексного воздействия множества факторов. Этот анализ основан на данных специальной оценки условий труда. Для определения места данной методики среди аналогичных проведена их классификация и краткое описание; выявлены их достоинства и недостатки. Для оценки риска травм применен матричный метод, который опирается на анализ вероятности возникновения опасного события и его последствий. В рамках этого метода определены тип опасности, вероятность его наступления и возможный ущерб (тяжесть последствий). Показан способ количественной и качественной оценки риска травм. Следующим этапом предлагаемой методики является определение апостериорного риска профессиональных заболеваний с учетом комплексного воздействия вредных факторов производственной среды. Для этого применена методика, разработанная кафедрой техносферной безопасности НИТУ МИСИС, которая позволяет провести как качественную, так и количественную оценку риска профессиональных заболеваний при взаимодействии факторов производственной среды. Приведены достоинства предлагаемой методики, подтверждающие эффективность и универсальность ее применения в различных секторах и отраслях промышленности.

Аннотация: Изучено формирование остаточной прочности песчано-жидкостекольных смесей в условии взаимодействия пленок силикатов натрия с комплексной технологической добавкой после прокалки стандартных цилиндрических образцов при температуре 800 °C, что позволяет оценить выбиваемость литейных форм и стержней, используемых для получения крупногабаритного стального литья. В качестве компонентов технологической добавки использовали огнеупорную формовочную глину (ГОСТ 3226–93), металлургическую пыль (IV класс опасности по ФККО), образующуюся в процессе очистки газов, отходящих от дуговых сталеплавильных печей, а также отработанную кофейную гущу (V класс опасности по ФККО), представляющую собой отход, возникающий в результате помола зернового кофе и последующей экстракции при его приготовлении в кофемашинах. Последний при этом является новым для литейного производства материалом, доля органической составляющей в котором в зависимости от сорта кофе и региона выращивания, согласно предварительному информационно-аналитическому обзору и определению элементного состава отработанной кофейной гущи методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре EDX-8000 составляет 98–99 %. Стабильность состава и доступная сырьевая база данного отхода, вызванная отечественной популяризацией кофе, сопутствующей ростом его потребления, а также отсутствие системы его централизованной переработки и утилизации позволяют рассматривать отработанную кофейную гущу в качестве одного из разупрочняющих компонентов в составах формовочных и стержневых смесей. В результате определения физико-механических свойств установлено положительное влияние комплексной добавки на формирование сырой и остаточной прочности исследуемых песчано-жидкостекольных смесей за счет повышения адгезионных связей в системе «кварцевый песок – технологическая добавка – жидкое стекло» во влажном состоянии и нарушения целостности пленок связующего после прокалки стержней при температуре, характерной прогреву смеси в условиях крупногабаритного стального литья вследствие термодеструкции органической составляющей отработанной кофейной гущи и сдвига температурного пика второго максимума остаточной прочности смеси в область более высоких температур, возникающего при химическом взаимодействии силикатов натрия и оксида железа, входящего в состав металлургической пыли.

Аннотация: Представлены результаты конечно-элементного моделирования процесса реверсивного выглаживания для определения компонент тензора временных напряжений и интенсивности временных напряжений в зависимости от основных параметров упрочнения. По результатам экспериментальных исследований определено влияние основных технологических параметров реверсивного выглаживания на величину микротвердости и глубину упрочненного слоя. Установлена корреляционная связь между максимальной величиной компонентов временных напряжений и глубиной их залегания с максимальной микротвердостью и глубиной упрочненного слоя. Результаты регрессионного анализа показали, что величина максимальной микротвердости при реверсивном выглаживании наиболее близко коррелирует с максимальной величиной сжимающих тангенциальных временных напряжений, корреляционная зависимость между ними определяется уравнением: Hmax = (2E - 06)(σврφmax) - 0,3025σврφmax + 61,335 (коэффициент достоверности аппроксимации R2 = 0,9874). Глубина упрочненного слоя коррелирует с максимальной величиной радиальных временных напряжений, корреляционная зависимость между ними определяется уравнением: h = (2E - 06)(σврrmax)0,0035σврrmax + 2,3264 (R2 = 0,9874). Оценивая представленные уравнения по коэффициентам достоверности аппроксимации, можно с уверенностью сказать о достаточно тесной связи величины микротвердости и глубины упрочненного слоя с параметрами сжимающих временных напряжений глубиной их залега ния. Полученные эмпирические уравнения позволяют по результатам определения максимальнойвеличины компонентов временных сжимающих напряжений и глубины их залегания определить максимальную микротвердость и глубину упрочненного слоя. Таким образом, по результатам моделирования напряженного состояния в очаге деформации можно определить основные характеристики упрочненного слоя без разрушения деталей.

Аннотация: Обобщен опыт разработки рационального режима горячей пакетной прокатки биметалла X65+316L и его применения в условиях действующего производства на стане 2800 АО «Уральская Сталь». Описана технология сборки биметаллических пакетов (заготовок) под последующую прокатку. Рассмотрена концепция термомеханической прокатки трубных марок стали и выполнен анализ технологических режимов производства монометалла класса прочности Х65, служащего основным слоем в биметалле. Раскрыты основные особенности производства плакированных листов из пакетной заготовки на стане 2800 АО «Уральская Сталь». Показано попроходное распределение усилия прокатки и относительного обжатия при опытных прокатках плакированных листов сочетания Х65+316L толщиной 20–26 мм (толщина плакирующего слоя 3±0,5 мм) и шириной 2500–2600 мм. Приведен разработанный для условий стана 2800 рациональный технологический режим прокатки плакированных листов Х65+316L, включающий: нагрев и выдержку пакета при Т = 1230÷1250 °C, прокатку с обжатиями εчерн ≤ 11 % и εчист = 10÷11 %, при температуре окончания деформации Ткп ≤ 850 °C, а также интенсивное охлаждение раската в установке контролируемого охлаждения со стороны основного слоя после прокатки, что позволило освоить производство плакированных листов толщиной 20–26 мм трубного назначения (сочетание Х65+316L) из биметаллических пакетов. Приведены результаты исследований и испытаний биметаллических листов, прокатанных по рациональным режимам горячей прокатки, которые подтвердили получение заданных показателей качества проката: временное сопротивление разрыву на биметаллических листах составило от 550 до 600 МПа (классы прочности К55 (Х60) – К56 (Х65)), напряжение среза 482–536 МПа, ударная вязкость KCV 280–310 Дж/см2 при 0 °C, не менее 250 Дж/см2 при –20 °C и не менее 200 Дж/см2 при –40 °C, доля вязкой составляющей при испытании падающим грузом 90–100 % при –20 °C, 100 % сплошности при ультразвуковом контроле по ГОСТ 22727 класс 1, отсутствие расслоений при разнонаправленном изгибе на угол не менее 120 град.

Аннотация: Обобщены результаты комплексного исследования параметров холодной асимметричной прокатки стальных полос. Для изучения очага деформации и энергосиловых параметров при асимметричной прокатке разработана математическая модель структурных и энергосиловых параметров, учитывающая взаимосвязь натяжений, обжатий и условий трения в очаге деформации. Исследованы закономерности износа опорных, пробуксовки бочек рабочих валков. Показано, что возможна пробуксовка одного из валков по полосе, а также рост колебаний натяжений полосы в межклетевых промежутках при увеличении среднего диаметра бочек комплекта валков в клети и разнотолщинности подката. Установлено, что разница диаметров бочек валков не окажет влияния на амплитуду колебаний натяжений полосы в межклетевых промежутках. Продемонстрировано отсутствие взаимосвязи асимметрии процесса прокатки и износа поверхности бочки опорных валков. Показано, что с ростом натяжения полосы структура очага деформации становится аналогичной структуре симметричного очага деформации, т. е. влияние фактора асимметрии практически пропадает. Представлен алгоритм проектирования асимметричного процесса, учитывающий основные ограничения технологии. В основу этого алгоритма легли полученные результаты исследования, которые могут быть полезны при разработке режимов прокатки в валках с различными диаметрами бочек верхнего и нижнего валков в рабочей клети.

Аннотация: Предложена наплавка железнодорожных рельс с дефектами поверхности катания одним широкослойным валиком. Это обосновано тем, что сталь, из которой изготавливают рельсы, относится к группе плохосвариваемых металлов, и применение однопроходной наплавки не только повышает производительность процесса восстановления, но и позволяет получить высокое качество металла в околошовной зоне (ОШЗ). Для выполнения однопроходной наплавки выбран многоэлектродный способ, позволяющий вести наплавку на большой тепловой мощности с рассеянным тепловложением в основной металл. Изучена структура основного металла и выявлены характерные дефекты поверхности катания. Для рельсов с глубокими дефектами предложена двухслойная наплавка. В качестве сварочных материалов использованы низколегированная проволока марки Св-08ХНМ и флюс АН-60. Представлены результаты по структурообразованию в ОШЗ и качеству металла, полученного как при однослойной, так и двухслойной однопроходной наплавке. Установлено, что принятая тепловая мощность процесса наплавки и увеличение числа наплавляемых слоев до двух способствует образованию мелкозернистой структуры в зоне термического влияния, что служит резервом повышения усталостной прочности основного металла. Наплавленный металл имеет ферритно-перлитную структуру твердостью 27–30 HRC. Металл с такой твердостью характеризуется высокой сопротивляемостью термомеханическим повреждениям, а необходимая износостойкость будет достигнута при эксплуатации за счет наклепа поверхности катания рельса. В качестве наплавочного оборудования предложено использовать обычный сварочный трактор, переделанный на одновременную подачу четырех проволок в зону наплавки.

Аннотация: Исследовано влияние на кривую упрочнения однородности при определении деформации в процессе построения кривой упрочнения при одноосном сжатии образца. В ходе формоизменения, испытании образцов на одноосное сжатие, при построении кривой упрочнения определяли локальные явления, в том числе однородность изменения твердости по полям нагрузки. Исследовано и установлено влияние однородности распределения величины деформации на точность построения кривой упрочнения при одноосном сжатии по результатам определения деформации и твердости по разрезу вдоль оси осаживаемого образца металла. Построены графики зависимости величины твердости от деформации по полю течения по разрезу вдоль оси осаживаемого образца металла при различных степенях осадки цилиндрических образцов для стали 10 (ГОСТ 1050–88). Таким образом, получена возможность прогнозирования свойств деталей, получаемых методами холодной объемной штамповки, при использовании кривой упрочнения. Для оценки точности при определении величины интенсивности деформации и построения графика упрочнения были проведены эксперименты по одноосному сжатию образцов из исследуемого металла. Для уменьшения влияния силы трения на контактной поверхности пуансона с поверхностью образца по торцам образца применяли прокладки из полиэтиленовой пленки в комбинации с машинным маслом, при этом напряженное состояние можно считать линейным. Приводятся исходные данные и результаты исследования.