Аннотация: Рассмотрено решение актуальной проблемы утилизации и вторичного использования обедненных хромовыххвостов - крупнотоннажных отходов горно-обогатительных комбинатов на примере отвалов Донского ГОКа, где накоплено около 3 млн т сырья с содержанием 15-25 % Cr2O3, что демонстрирует не только экологическую, но и значительную сырьевую целесообразность их переработки в условиях истощения запасов высокосортных руд. В качестве основного метода обогащения выбрана отсадка на комплексах КПФШ-50 в цехе переработки шлаков Актюбинского завода ферросплавов (АктЗФ), для повышения эффективности которой проведена комплексная оптимизация основных технологических параметров, включая увеличение частоты пульсации до 2-2,5 подъемов в секунду для интенсификации рыхления постели, замену стандартных сит на щелевые шириной 3 мм для предотвращения забивания мелкодисперсной фракцией и обеспечения стабильного воздушного потока, а также увеличение подачи воды для снижения вязкости среды и облегчения сепарации частиц. Проведенные опытно-промышленные испытания на АктЗФ и Аксуском заводе ферросплавов (АксЗФ) подтвердили высокую технологическую эффективность предложенной схемы: для фракции хвостов 5-10 мм на АктЗФ достигнуто извлечение 73,1 % Cr2O3, для фракции 0-10 мм - 66,6 % Cr2O3, при этом полученный концентрат с содержанием 32-51 % Cr2O3 полностью соответствует требованиям к шихтовым материалам плавильных цехов, а воспроизводимость технологии доказана на АксЗФ, где извлечение составило 66,7 %. Экономический эффект от внедрения технологии, оцененный для АктЗФ в 15 млн долл. США и для АксЗФ в 6 млн долл. США, достигается за счет создания стабильного источника вторичного сырья, сокращения затрат на закупку первичного концентрата и снижения экологических платежей. Таким образом, продемонстрировано успешное внедрение принципов циркулярной экономики, позволяющее перевести техногенные отходы из категории экологической угрозы в категорию стратегического сырьевого резерва для ферросплавной промышленности.

Аннотация: Процессы горячей осадки используют при обработке давлением на гидропрессовом оборудовании высокопрочных железоуглеродистых сплавов. Технология осадки включает силовой расчет и допустимую степень формоизменения заготовки. Материал заготовки при деформировании проявляет вязкие свойства (ползучесть) и находится в состоянии вязкопластичности. Происходит релаксация внутренних напряжений, что влияет на силовой и деформационный режимы операции. Релаксация тем больше, чем меньше скорость формоизменения. Для расчета давления осадки использован энергетический верхнеграничный метод механики пластичности. Предложена конструкция разрывного поля скоростей перемещений с допустимой кинематикой, состоящего из жестких блоков и поверхностей разрыва скорости. При плоском деформированном состоянии материала деформации возникают только на поверхностях разрыва скорости. Процесс осадки является нестационарным, так как в процессе деформирования поверхности разрыва скорости изменяют свое положение, что учитывается коррекцией нормальной составляющей скорости. Трение на контактных поверхностях инструмента и заготовки учтено в соответствии с законом Кулона. Мощности внешних и внутренних сил позволяют в соответствии с экстремальной верхнеграничной теоремой установить давление осадки. Показано, что снижение скорости приводит к уменьшению давления и технологической силы осадки. На основе критериев повреждаемости механики разрушения проведена оценка конечной сплошности материала заготовки. Сплошность зависит от жесткости схемы напряжений и степени деформации, а для некоторых материалов и от скорости операции. Показано, что потеря исходной сплошности (повреждаемость) уменьшается при уменьшении скорости осадки. Расчеты выполнены для осадки прямоугольной заготовки (бруса) из легированной стали.

Аннотация: В данной работе представлены результаты исследования термодинамических возможностей селективного удаления мышьяка из железооксидного пигмента, полученного из техногенных растворов, образующихся после процесса биоокисления золотосодержащих сульфидных концентратов на предприятиях гидрометаллургического профиля. Установлено, что в составе пигмента содержание мышьяка достигает 3,29 %, что существенно превышает допустимые санитарно-экологические нормы и делает необходимым проведение очистки материала. Выполнен термодинамический анализ взаимодействия соединений железа и мышьяка с сульфидом натрия (Na2S) в температурном диапазоне 25-120 оC. Расчет значений энергии Гиббса показал, что соединения железа (Fe(OH)3, FeOOH) термодинамически устойчивы и сохраняются в твердой фазе, тогда как мышьяксодержащие соединения (As(OH)3, FeAsO4, Fe3(AsO4)2) переходят в сульфидные и тиометаллатные формы. Оптимальный температурный интервал процесса селективной очистки установлен в пределах 40-60 оC. Полученные результаты создают научную основу для разработки экологически безопасной и малоотходной технологии переработки техногенных растворов и производства железооксидных пигментов с минимальным содержанием токсичных элементов.

Аннотация: Рассмотрена возможность применения предварительного электролитического наводороживания для оценки водородного охрупчивания стали в качестве альтернативного лабораторного метода испытаний в водородсодержащих средах под давлением на примере исследования склонности основного металла и сварного соединения стали марки 05ХГБ и основного металла стали SAWL 485 к возникновению водородного охрупчивания. Использованы исследовательский способ «газовых» испытаний на растяжение с малой скоростью деформации (SSRT) в среде водорода повышенного давления и способ предварительного электролитического наводороживания с последующими механическими испытаниями на воздухе. Выполнен выборочный фрактографический анализ поверхностей разрушения образцов после воздействия водорода. Рассматриваемая методика электролитическогонаводо роживания показала сопоставимые результаты механических испытаний и возможность ее использования в качестве быстрого и безопасного метода оценки склонности сталей к возникновению охрупчивания.

Аннотация: Точное построение кривой упрочнения материала является ключевым фактором, влияющим на достоверность численного моделирования технологических процессов. Наиболее это отражается при холодной объемной штамповке, где материал подвергается большим пластическим деформациям. Однако стандартные испытания на сжатие цилиндрических образцов в связи с трением на контактных поверхностях снижают достоверность получаемых результатов. Контактное трение с поверхностью инструмента вызывает эффект бочкообразования, что приводит к неравномерному распределению деформации и завышению вычисленного значения напряжения. В результате кривая упрочнения теряет достоверность при логарифмической деформации при значениях больше 0,6. Предложена усовершенствованная методика сжатия цилиндрических образцов с использованием мягких вставок, направленная на активное управление течением материала. Метод основан на использовании основного цилиндрического образца (сталь 10) со вставками внутрь торцов из более мягкого и высокодеформируемого материала (алюминия A5M), размещенными в углублениях на торцевых поверхностях. Механизм действия заключается в следующем: значительное поперечное расширение мягких вставок под действием сжимающей нагрузки создает локальные растягивающие силы, действующие в радиальном направлении по торцу основного образца, что эффективно компенсирует сопротивление трения. Это обеспечивает высокую радиальную однородность деформации, устраняет эффект бочкообразования и позволяет достичь условий практически одноосного сжатия. С использованием компьютерного моделирования в данном исследовании проведен процесс численного подбора для определения оптимальных геометрических параметров вставок, обеспечивающих требуемое равновесие компенсирующих сил. Анализ показал, что применение вставок из алюминия A5M диаметром 12 мм и толщиной 2,9 мм является оптимальной конфигурацией для истинной деформации в районе единицы. Данная конфигурация продемонстрировала способность обеспечивать практически равномерное распределение интенсивности логарифмической деформации по всему сечению образца, что значительно снижает колебания деформации по сравнению с традиционными методами.

Аннотация: Представлены результаты исследования, направленного на разработку и внедрение интеллектуальной системы автоматизированного контроля качества прошиваемых гильз в линии трубопрокатного агрегата. Основу предложенного подхода составляют технологии компьютерного зрения и методы машинного обучения, примененные для идентификации и классификации несовершенств формы заднего торцевого участка гильз, формирующихся на стадии прошивки непрерывнолитых заготовок. Особое внимание уделено дефектам типа «корона» и «серьга», оказывающим определяющее влияние на геометрию и качество внутренней поверхности труб. В ходе исследования выполнен анализ производственных данных, сформирован репрезентативный набор изображений, включающий более 1000 примеров трех классов состояния поверхности. Для решения задачи классификации использована нейронная сеть архитектуры YOLO v11, обеспечивающая высокую точность определения при вариативных условиях освещения и ориентации объекта. Обучение модели осуществлено с применением методов аугментации и регуляризации данных. Достигнута средняя точность классификации 98,1 %, при значениях F1-score в диапазоне 0,95÷0,98. Разработанная модель интегрирована в промышленный интерфейс, реализующий обработку изображений в режиме реального времени, автоматическую идентификацию и визуализацию дефектов, а также архивирование результатов с привязкой к технологическим параметрам прошивки. Внедрение системы позволило перейти от дискретного и субъективного контроля к непрерывному, объективному мониторингу качества продукции. Полученные результаты подтверждают эффективность применения методов искусственного интеллекта в задачах технического зрения и демонстрируют потенциал их дальнейшего развития в рамках концепции цифрового и интеллектуального производства.

Аннотация: Подгибка кромок стального листа является ключевой операцией при производстве сварных стальных труб большого диаметра, обеспечивающей качественную газовую сборку кромок трубной заготовки перед сваркой, герметичность сварного шва и соответствие геометрии трубы проектным параметрам. В современной практике применяют две основные технологические схемы производства труб. Схема JCOE (SMS Meer): подгибка кромок выполняется до формовки основной части заготовки на прессах; процесс пошаговый и симметричный с двух сторон, обеспечивает высокую точность геометрии кромок. Схема с трехвалковыми вальцами (Haeusler): подгибка кромок осуществляется после вальцовки листа (требуется для устранения недеформируемых плоских участков - шлицев листа); используется специализированная роликовалковая кромкогибочная машина. Физико-механические основы процесса: при подгибке происходит упругопластическая деформация материала. Основные параметры: радиус кривизны нейтральной плоскости; коэффициент пружинения (учитывающий упругое восстановление формы после снятия нагрузки); сопротивление деформации. Оборудование и инструменты: кромкогибочные прессы (характеризуются гидравлическим приводом, пошаговым принципом работы, симметричной деформацией кромок и возможностью регулировки радиуса подгибки кромок); валки (двух- или трехрадиусный профиль поверхности кромки листа для плавного перехода, высокая твердость поверхности стали, система охлаждения для предотвращения перегрева). Технологические параметры: угол подгибки кромок (задается проектом трубы); длина подгибаемой кромки; усилие подгибки (зависит от толщины листа, модуля Юнга, пределов текучести и прочности стали). Контроль качества: критерии оценки подгибки (соответствие радиуса кривизны проектному значению, отсутствие трещин и надрывов на кромках, равномерность деформации по длине листа, угол подгибки в пределах допуска); методы контроля (визуальный осмотр, измерение шаблонами, ультразвуковая дефектоскопия). Типичные дефекты и способы их устранения: гофрообразование (причина - превышение критического угла подгибки; решение - снижение усилия, увеличение радиуса валка); неравномерная кривизна (причина - неоднородность свойств стали; решение - предварительный отжиг листа); трещины на кромках (причина - низкая пластичность материала; решение - замена стали на марку с меньшим содержанием углерода). Подгибка кромок на прессах является высокотехнологичным процессом, требующим точного расчета параметров деформации, использования специализированного оборудования и контроля качества на всех этапах. Оптимизация процесса позволяет повысить герметичность сварных швов, снизить энергозатраты и увеличить ресурс труб в ходе эксплуатации. В данной работе построена математическая модель расчета остаточной кривизны стального листа после его упругопластического изгиба на кромкогибочном прессе с профилем поверхности матрицы второго порядка (эллиптический цилиндр).

Аннотация: Рассмотрены различные марки сталей по износостойкости в зависимости от их твердости. Показана перспективность применения стали Х12Ф1 для изготовления штампового инструмента холодного деформирования (вырубные и просечные матрицы, пуансоны). Установлены причины низкой стойкости штампового инструмента из стали Х12Ф1. Низкая износостойкость инструмента из стали Х12Ф1 обусловлена пониженной твердостью (менее 56 HRC). Это объясняется наличием обезуглероженного слоя на поверхности инструмента глубиной от 0,65 до 0,80 мм после термической обработки и полным или частичным отсутствием борированного слоя на рабочей поверхности инструмента и, как следствие низкой твердостью стали исследуемого инструмента (менее 40 HRC). Показано, что одним из основных критериев работоспособности штампового инструмента является его твердость. Установлено, что для повышения износостойкости штампового инструмента необходимо обеспечить использование инструмента с твердостью 60 HRC и выше. На основе результатов исследования определена оптимальная температура нагрева стали Х12Ф1 под закалку, которая соответствует 1050 °С, с последующим отпуском при температуре 150-180 °С для снятия напряжений. Для исключения влияния обезуглероженного слоя на рабочей поверхности инструмента предлагается устранить его за счет создания необходимого припуска на шлифование после термообработки. Для дополнительного повышения износостойкости рекомендуется азотирование инструмента на глубину 0,15-0,25 мм с получением поверхностной твердости ≥ 1100 HV. В случае получения твердости инструмента после термообработки ниже 57 HRC азотирование должно являться обязательной операцией.

Аннотация: Обзор имеющихся литературных источников показал, что применение термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в качестве метода контроля влияния структурного состояния и различного рода дефектов на свойства холоднокатаной листовой стали во многом сдерживается недостаточностью экспериментальных исследований. Целью проводимых исследований, результаты которых представлены в данном сообщении, было выявить связь ТЭДС с распределением твердости по длине и ширине холоднокатаной ленты, используя разработанную методику, изложенную в сообщении 1. Доказано, что между значениями ТЭДС и твердостью рекристаллизованной холоднокатаной стальной ленты наблюдается слабая и умеренная положительная корреляция, подтверждающая, что с увеличением твердости ленты значения ТЭДС возрастают, при этом верно и обратное положение: чем выше значение ТЭДС, тем следует ожидать более высокие значения твердости. Установлено, что неоднородность распределения твердости по ширине ленты не связана с микроструктурной неоднородностью, а определяется тем, насколько полно при рекристаллизационном отжиге исходной холоднокатаной ленты, а затем при ее дополнительном отжиге была снята неравновесность и дефектность структуры. Выявлено, что между значениями ТЭДС в исходном состоянии и после дополнительного отжига ленты наблюдается очень сильная положительная корреляционная связь, доказывающая, что ТЭДС образцов до отжига всегда больше значений ТЭДС образцов после дополнительного отжига, причем эта зависимость близка к линейной. Доказана перспективность использования метода ТЭДС для контроля деформационной неравномерности и неоднородности распределения твердости холоднокатаной стальной ленты, а также прогнозирования ее поведения при дальнейшей холодной штамповке.

Аннотация: Стадиальное выделение железного концентрата позволяет снизить затраты на последующее измельчение. Использование тонкого гидравлического грохочения и винтовой сепарации для получения концентрата из питания третьей стадии измельчения схемы обогащения титаномагнетитовой руды не обеспечило выделение концентрата требуемого качества. В связи с этим рассмотрено применение комбинированных схем, включающих два метода обогащения. Выполнены исследования трех вариантов схем. В качестве первого метода обогащения рассмотрены тонкое гидравлическое грохочение, винтовая сепарация и обогащение в переменном магнитном поле. Вторым методом обогащения являлась мокрая магнитная сепарация. Применение комбинированных схем «тонкое грохочение - мокрая магнитная сепарация» или «винтовая сепарация - мокрая магнитная сепарация» обеспечивает выделение порядка 50 % концентрата для агломерации перед третьей стадией измельчения. Использование сепарации в переменном магнитном поле позволило без дополнительной операции мокрой магнитной сепарации выделить из питания третьей стадии измельчения концентрат. Применение магнитного обогащения в переменном поле способствовало уменьшению негативного влияния магнитной флокуляции на результаты обогащения, проявляющиеся в снижении вероятности попадания немагнитных частиц в магнитный продукт. Стадиальное выделение концентрата приводит к снижению содержания класса -0,071 мм в суммарном концентрате, поэтому получаемый концентрат пригоден только для производства агломерата.

Аннотация: Разовые формовочные и стержневые смеси должны обладать определенными механическими, технологическими и физическими свойствами при контакте с жидким металлом. В контактной зоне «жидкий металл - поверхность формы» поверхность формы претерпевает жесткие условия со стороны жидкого металла, связанные с большим градиентом температуры, доходящим до 1500 оС, и разной плотностью компонентов, где плотность металла превышает плотность уплотненной формы в 4 раза. Такое жесткое воздействие на литейную форму при заливке поверхностные слои формовочных и стержневых смесей должны выдержать без существенных изменений по свойствам. При заливке литейных форм жидким металлом (расплавом), как правило, наблюдается турбулентный режим заполнения формы. Данный режим заполнения формы приводит к образованию различных завихрений в потоке расплава, которые у стенок формы тормозят движение жидкого металла, приводя к поверхностному разрушению формы. Сопротивление поверхностного слоя литейной формы при заливке подвержено истиранию поверхностных слоев формы, потере геометрических размеров будущей отливки, утрате технологической воды в смеси и характеризуется осыпаемостью и пониженной поверхностной прочностью, что, в свою очередь, скажется на способности поверхностных зерен песка легко отделяться при небольшом трении. Недостаточная поверхностная прочность формы вызывает появление дефектов в отливках, образуя подутловатость отливки, возникновение песчаных раковин и засоров, т. е. в отливку попадают частицы формовочного материала. Перечисленные факторы проявляют себя при заливке особенно для сложных и массивных вагонных деталей, и в качестве примера может служить отливка «Балка надрессорная», изготовленная из стали 20ГЛ с массой более 500 кг. Таким образом, поверхностная прочность формовочных и стержневых смесей является наиболее важным фактором получения качественного литья.

Аннотация: Рассмотрены вопросы восстановления и повышения стойкости роликов петлеобразователей сортовых станов методом плазменно-порошковой наплавки. Проведен сравнительный анализ покрытий, полученных с помощью различных материалов: порошковой проволоки ПП-НП-35В9Х3СФ (состав А), порошка типа ПГ-10Р6М5 без присадок (состав Б) и с присадкой 50 % карбида вольфрама (состав В) и покрытых электродов марки Т-590 (состав Г). Исследованы микроструктура и твердость полученных покрытий. Показано, что применение плазменно-порошковой наплавки с добавлением карбида вольфрама обеспечивает формирование износостойкой структуры. Отмечено, что плазменно-порошковая наплавка порошком ПР-10Р6М5 обеспечивает формирование дендритно-ячеистой аустенитно-мартенситной структуры с развитой эвтектической карбидной фазой и твердостью до 65 HRC. Дополнительное введение 50 % WC способствует образованию композиционного покрытия с включениями нерастворенных частиц карбида вольфрама и карбидов хрома типа M7C3 в приграничных зонах, что приводит к повышению твердости до 71-72 HRC и максимальной износостойкости среди исследованных составов. Проведены испытания образцов с покрытиями на твердость и абразивную износостойкость покрытий по ГОСТ 23.208-79 и ASTM B611. По результатам испытаний установлено, что покрытие состава В превосходит традиционные материалы (в том числе наплавку электродами Т-590 и сталь Х12) по показателю износостойкости. Интенсивность изнашивания снижается до 0,082 мг/м, а относительная износостойкость достигает 12,1 (1/мг/м), что подтверждает эффективность выбранной композиции. Испытания в производственных условиях на сортовых станах 170, 370 и 450 показали повышение стойкости роликов петлеобразователей на 20-24 % (или 3,3-6,6 тыс. т проката).

Аннотация: Методами металлографического и рентгенофазового анализов, а также в ходе трибологических испытаний исследованы образцы быстрорежущей стали Р6М5 после различных технологических процессов: упрочнения по стандартной технологии, состоящей из объемной закалки и трехкратного отпуска; после лазерной резки с продувкой азотом; после лазерной резки и криогенной обработки в жидком азоте. Показаны различия фазового состава и микроструктуры образцов. После лазерной резки в зоне закалки выявлено повышенное содержание остаточного аустенита - около 30 %. Микроструктура стали вблизи поверхности реза имеет ячеистое строение, средний размер дендритной ячейки составляет около 3 мкм, микротвердость - 8600 МПа. Криогенная обработка снижает количество остаточного аустенита до 9 %, сохраняется ячеистая микроструктура литого металла. Микротвердость стали повышается до 9800 МПа. В образцах, упрочненных по стандартной технологии, микроструктура представлена мартенситом и карбидами, остаточный аустенит не выявлен. Микротвердость стали составляет около 8300 МПа. Приведены результаты экспериментов по определению фрикционных характеристик: параметров двучленного закона трения Ш. Кулона F0 и fC, коэффициента трения fA в соответствии с известным одночленным законом трения Г. Амонтона, параметров удельной силы трения τ0 и β в соответствии с известной в трибологии линейной зависимостью удельной силы трения от фактического контактного давления. Показано, что в результате криогенной обработки наблюдается снижение до 20 % коэффициента трения в контакте образцов стали Р6М5 с металлическим контробразцом. Величина удельной силы трения после криогенной обработки незначительно возрастает.