Аннотация: В работе рассматривается инновационная технология обработки проволоки из нержавеющей стали - криогенное волочение. Разработанная технология заключается в предварительной термической обработке - закалке при температуре 1100 °С и традиционного волочения с последующим криогенным охлаждением после каждого цикла деформации. Также проведено сравнение влияния промежуточного подогрева проволоки до комнатной температуры между циклами деформации и при его отсутствии на изменение микроструктуры и свойств нержавеющей проволоки. Результаты лабораторных экспериментов наглядно демонстрируют, что подобная обработка значительно повышает механические характеристики проволоки по сравнению с традиционным волочением, не подвергающим материал криогенному воздействию (ГОСТ 18143-72). Криогенная обработка без подогрева делает материал более твердым за счет образования в структуре 100% мартенсита, что позволяет использовать проволоку в более жестких условиях. Применение промежуточного подогрева привело к формированию уникальной градиентной мартенситно-аустенитной микроструктуры...

Аннотация: Проведено исследование процесса химического осаждения покрытий системы Ni-B с использованием боргидрида натрия в качестве восстановителя. Выполнен аналитический обзор отечественных и зарубежных работ по методам получения и свойствам покрытий Ni-B. Показана перспективность данных покрытий для ремонта внутренних полостей охлаждаемых лопаток турбин, в том числе для последующей высокотемпературной вакуумной пайки. Экспериментально изучено влияние концентрации восстановителя (NaBH4) на состав, микроструктуру и свойства покрытий. Установлено, что оптимальное содержание бора (5,2-7,9 масс. %) достигается при концентрации NaBH4 1,0 г/л. Проведен анализ адгезии, пористости и фазового состава покрытий. Методом энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) определено распределение бора по толщине покрытия. Показано, что полученные покрытия могут быть использованы в качестве припоя или подслоя при вакуумной пайке элементов газотурбинных двигателей.

Аннотация: В работе предложен метод контроля объемной твердости стальных мелющих шаров. Показано, что для оценки структуры шаров необходимо увеличить количество замеров твердости по сечению шара. Следует исключить замеры в центральной части, так как по достижении критического размера, который превышает зону ликвации, мелющие тела выводятся из шаровой мельницы. Разработанный метод позволяет более точно проводить оценку качества мелющих шаров.

Аннотация: В статье разработан алгоритм увеличения эффективности работы нейросетевого детектора, распознающего код клейма литой заготовки. Предложено уточняющее распознавание результата работы основного детектора посредством добавления к нему лёгкого детектора, обеспечивающего локализацию всех цифр клейма, с каскадом малых нейронных сетей, выполняющих функцию идентификации конкретных цифр клейма. В работе проанализированы разные типы и архитектуры нейронных сетей по их эффективности. Данный подход реализуется с помощью ряда нейронных сетей, обученных только на двух классах цифр клейма. Полученный результат позволил сделать вывод о том, что анализируемый подход к решению задачи в работе эффективен и позволит сократить количество некорректных идентификаций клейма на 1,37%.

Аннотация: Традиционное прямое прессование крупногабаритных прутков сопровождается формированием на переднем конце изделия участка с неоднородной и недостаточно проработанной структурой. Этот дефект, обусловленный особенностями течения металла в очаге деформации, требует последующего удаления, что приводит к потерям материала и снижению коэффициента использования металла. Целью работы является разработка и численное обоснование новой технологии двухстадийного прессования, позволяющей исключить образование дефектного участка и обеспечить повышение структурной однородности продукции. Для достижения поставленной цели предложена технология, включающая стадию предварительной деформации заготовки коническим бойком с последующим прессованием через матрицу. Прогнозирование возможности реализации технологии осуществлено с применением конечно-элементного моделирования в программном комплексе DEFORM. Было решено пять задач с варьированием угла при вершине конуса. Моделирование показало, что предложенная схема деформирования принципиально меняет картину течения металла...

Аннотация: Рассматриваются вопросы непрерывной разливки высоколегированной коррозионностойкой стали в круглую и квадратную заготовку. Определены механизмы образования дефектов непрерывнолитой заготовки и требования к жидкой стали по содержанию углерода, азота, кислорода, серы, водорода, неметаллических включений и ее температуре. Рассмотрены технологические аспекты получения бездефектной заготовки. Проведены модельные расчеты и рекомендованы режимы электромагнитного перемешивания (ЭМП), температурно-скоростные режимы разливки, режимы вторичного охлаждения заготовки для высоколегированной стали. Рассчитаны величины давления гидроцилиндров тянуще-правильной машины для круглой и блюмовой заготовки высоколегированной стали.

Аннотация: Микролегирование стали редкоземельными металлами обеспечивает изделиям уникальные свойства, когда при заданном уровне пластичности сохраняются их прочностные характеристики и свойства во время обработки. Проведено аналитическое исследование технологий, в которых изучается влияние отдельных редкоземельных металлов (РЗМ) на фазовые превращения, механические свойства, коррозионную стойкость, жаропрочность, свариваемость при снижении хрупкости различных марок сталей. Анализ указывает перспективность применения иттербия (Yb) как легирующего элемента для улучшения микроструктуры и эксплуатационных характеристик стальных изделий. В статье рассмотрены различные способы микролегирования сталей лигатурами редкоземельных металлов, которые, как правило, вводятся в металлический сплав в небольших количествах (до 0,11-0,17%) для качественного изменения структуры и повышения механических свойств стальных изделий стратегического назначения. Доказано, что при микролегировании стали различными РЗМ-лигатурами происходит снижение зональной и дендритной ликвации в крупных слитках при получении контролируемой сфероидальной формы включений с переходом вредных примесей в шлак...

Аннотация: В статье представлен аналитический обзор летучих ножниц горячей резки проката, применяемых в станах горячей прокатки листовой и полосовой продукции. Рассмотрены конструктивные, кинематические и динамические особенности основных типов летучих ножниц, а также условия их функционирования при высоких скоростях прокатки и температурах металла. Проанализированы схемы приводов и систем управления, включая механические, электромеханические и цифровые решения на основе частотно-регулируемых и сервоприводов. Основное внимание уделено вопросам синхронизации движения летучих ножниц с прокатным станом, формированию оптимальных законов движения режущего инструмента и снижению динамических нагрузок на элементы привода и механизм реза. Рассмотрены современные подходы к модернизации систем управления барабанных летучих ножниц, в том числе применение нейросетевых ПИ-регуляторов для повышения точности резки, устойчивости процесса и энергоэффективности оборудования.Научный вклад работы заключается в систематизации современных технических решений в области летучих ножниц с позиций интеграции механических подсистем, электроприводов и алгоритмов автоматического управления, что позволяет рассматривать летучие ножницы как киберфизическую подсистему технологического комплекса горячей прокатки...

Аннотация: В работе проведено конечно-элементное моделирование винтовой раскатки биметаллической (БМ) трубной заготовки с наружным плакирующим слоем (сталь 08Х18Н10Т/сталь 20), полученной сваркой взрывом, с последующим экспериментальным опробованием процесса на опытно-промышленном двухвалковом стане с направляющими линейками. Согласно результатам моделирования, в процессе раскатки БМ трубы в два прохода в зоне соединения слоев возникает деформационный разогрев, при этом более интенсивно деформируется внутренний основной слой металла из углеродистой стали. Наличие деформационного разогрева также подтверждается результатами металлографического анализа в виде более крупных зерен феррита и его объемной доли у границы слоев. Показано, что способ винтовой раскатки позволяет изготавливать трубы заданного размера без дефектов прокатного производства и с качественным соединением слоев.

Аннотация: Представлены результаты оценки пригодности для транспортировки газообразного водорода труб современного производства разных типов и классов (категорий) прочности: прямошовных ДСФ К60 (Х70) и X65MS, труб ТВЧ К52 и бесшовных труб К52. Сталь для труб имела пониженное содержание углерода, мелкозернистую структуру и высокую чистоту по неметаллическим включениям. Сопротивляемость металла труб водородному охрупчиванию оценена посредством испытаний в водороде при давлении 10 МПа на растяжение с малой скоростью деформирования (SSRT по ASTM G129) с использованием образцов с надрезом (по ASTM G142) и на вязкость разрушения (трещиностойкость) по методу с постоянным раскрытием (по ASTM E1681). Металл труб в водороде сохраняет высокие механические свойства: значения предела прочности NTS составляют не менее 90%, а относительного сужения ψ или RA - не менее 80% от свойств в азоте. Во всех случаях подрастание субкритической трещины в водороде не превышает 0,25 мм, а значения порогового коэффициента интенсивности напряжений K IH оценены как не менее 55 МПа·м0,5. По результатам испытаний металл труб имеет требуемую сопротивляемость разрушению в среде водорода при давлении до 10 МПа включительно. Способность металла к торможению субкритической трещины становится менее стабильной с увеличением толщины стенки трубы, особенно в случае сварных соединений.

Аннотация: Одной из актуальных задач металлургической промышленности является значительное сокращение выбросов диоксида углерода в атмосферу. В связи с этим перспективным направлением декарбонизации металлургических процессов является замена традиционных углеродсодержащих восстановителей на водородсодержащие газовые смеси. В данной работе представлены результаты термодинамического моделирования процесса восстановления железорудных материалов газовыми смесями состава CO-N2-H2-CH4 с использованием программного комплекса TERRA. Проведен анализ зависимостей ключевых теплофизических параметров: удельного объема, энтропии, энтальпии, внутренней энергии, равновесной теплоемкости, средней молярной массы газовой фазы и газовой постоянной от температуры и состава газовой смеси. Установлено, что газовая смесь № 3, обладающая минимальной молярной массой, обеспечивает снижение температуры начала восстановления оксидов марганца (MnO) и ванадия (V2O3), что свидетельствует о ее термодинамической предпочтительности, несмотря на повышенную теплоемкость по сравнению с другими вариантами состава. Полученные данные позволяют обоснованно подходить к оптимизации состава восстановительной газовой среды, направленной на повышение энергетической эффективности и экологической безопасности процесса прямого восстановления железа из комплексных руд.

Аннотация: Для нового экспериментального кальцийсодержащего заэвтектического алюминиевого сплава Al-5Ca-3Cu-1,5Mn-0,4Zr (масс. %) методом газовой атомизации получена металлопорошковая композиция со следующими значениями диаметров частиц: d 10=21,6 мкм, d 50=36,7 мкм и d 90=57,2 мкм. Полученный порошок использован для печати кубических образцов с ребром 5 мм на установке селективного лазерного плавления (СЛС), оснащенной иттербиевым волоконным лазером. Были выбраны следующие режимы, обеспечившие получение бездефектных образцов: мощность 350 Вт, скорость сканирования 1200 мм/с, шаг сканирования ( h ) 0,08 мм и толщина слоя ( d ) 0,03 мм (удельная объемная плотность энергии составила 121,5 Дж/мм3). После применения метода СЛС в микроструктуре сплава наблюдается отсутствие первичных кристаллов, что позволяет утверждать о формировании квазиэвтектической структуры. Анализ тонкой структуры выявил формирование вытянутых дендритов алюминиевого твердого раствора размером порядка 250-350 нм в поперечном направлении и 350-500 нм в продольном, которые обрамлены тонкими прожилками кристаллов эвтектического происхождения толщиной 10-20 нм...

Аннотация: Рассмотрена возможность повышения эффективности работы воздушной фурмы доменной печи путем создания кольцевой полости между частями вставки и внутреннего стакана, а также отверстий во вставке для подачи природного газа в дутьевой канал фурмы.Показано преимущество данной конструкции фурмы по сравнению с конструкцией серийной фурмы с точки зрения показателей ее работы и температурных напряжений во вставке. Предпочтительными направлениями совершенствования этой конструкции являются расположение отверстия во внутреннем стакане напротив одного из отверстий во вставке и увеличение протяженности кольцевой полости до рыльной части.

Аннотация: Исследовано влияние условий спекания на микроструктуру и механические свойства спеченных хромоникелевых порошковых сталей марки ВП 304.200. В работе использованы методы холодного прессования, вакуумного спекания при 1200°C, радиального сжатия кольцевых образцов, микроструктурного и элементного анализа. Показано, что пластичность и прочность материала существенно зависят от пористости, распределения легирующих элементов (Cr, Ni, Fe), а также наличия оксидных включений. Установлено, что зоны с повышенной концентрацией кислорода и неоднородностью химического состава являются очагами зарождения трещин при деформации. Полученные данные позволяют оптимизировать режимы спекания и деформационной обработки для повышения штампуемости и механических характеристик деталей цилиндрической формы.

Аннотация: В статье проведен по опубликованным данным сравнительный анализ свойств биметалла 22К+08Х18Н10Т, полученного методами сварки взрывом, наплавки с последующей горячей прокаткой, методом пакетной прокатки, и показано, что эти методы равноценны и обеспечивают прочность соединения слоев биметалла, его стойкость к сопротивлению циклическим нагрузкам, к малоцикловой усталости, термической усталости и в условиях эксплуатации. А также изложены результаты производства методом сварки взрывом крупногабаритных листов марки 22К+08Х18Н10Т для изготовления оборудования АЭС.