Аннотация: Отмечено повышение показателей эффективности использования шлакообразующих смесей при переходе с ручной подачи на механизированную в кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) крупного поперечного сечения. Освещены этапы развития систем регулируемого ввода мелкодисперсного материала, связанные с разработкой комбинированных приводов, обеспечивающих согласованное функционирование механизмов регулируемой выдачи из питающего бункера с помощью жесткого вертикального шнека шлакообразующей смеси и последующее ее транспортирование гибким спиральным шнеком к кристаллизатору слябовой МНЛЗ. Предложены варианты новых систем, предназначенных для применения в условиях производства круглых блюмовых заготовок особо крупного сечения и позволяющих осуществлять подачу смеси через направляющие носки, которые совершают перемещение над свободной поверхностью жидкой стали в кристаллизаторе по заданной траектории с помощью винтовых передач, приводимых в действие автоматически управляемыми шаговыми электродвигателями. Промышленное применение выполненных разработок позволит не только сократить на 10–20 % расход шлакообразующих смесей, но и повысить качество поверхности непрерывнолитых заготовок и улучшить условия труда рабочих, освободив их от выполнения вручную операций по порционному сталкиванию сыпучего материала в кристаллизатор с помощью деревянных гребков. Возможное научно-техническое сотрудничество ведущих высших учебных заведений и проектных организаций Российской Федерации и вошедших в ее состав ДНР и ЛНР откроет перспективы успешного решения задач принятой в стране программы импортозамещения в области создания передовых образцов вспомогательного технологического оборудования, используемого при непрерывной разливке стали.

Аннотация: В последнее время совершенствованию систем охлаждения листовых станов уделяют большое внимание. Опыт показывает, что неправильная организация теплового режима охлаждения валка может привести к весьма нежелательным последствиям, вплоть до его поломки. Недостаточное количество охладителя или неправильная его подача вызывают перегрев валка, искажение теплового профиля, образование трещин разгара. Поэтому совершенствование системы охлаждения рабочих валков является актуальной задачей для металлургических предприятий. Для исследования теплового состояния валков стана 2000 горячей прокатки разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать среднеинтегральную температуру поверхности и нестационарное двухмерное температурное поле валка. Результаты расчетов показали, что средняя температура по длине и глубине бочки валка находится на уровне 75–80 °С, при этом градиент перепада температур составляет 140 °С, что отрицательно сказывается на температурных условиях работы валка. Выполнен анализ работы валков в условиях действующего производства стана. По результатам проведенных замеров показано, что температура рабочих валков превышает допустимую на 5–13 °С, а также показано, что существует существенный перепад температур у краев и в центре бочки валка, который составляет 25–38 °С, что приводит к искажению теплового профиля валка и повышению уровня термонапряжений в контактном слое. На основе расчетов предложены технические решения: изменение геометрии установки коллекторов и замена спрейеров на плоскофакельные форсунки. Внедрение усовершенствованной конструкции системы охлаждения на клетях № 4–6 стана 2000 горячей прокатки позволило снизить температуру рабочих валков на 6–10 °С, уменьшить перепад температур по длине бочки от 38 до 18–25 °С, сохранить тепловой профиль и понизить термонапряжения в контактном слое. Испытания подтвердили отсутствие дефектов поверхности валков, что свидетельствует о повышении их эксплуатационной стойкости и эффективности предложенных решений.

Аннотация: В статье представлены результаты анализа влияния введения мелкофракционного кокса в состав железорудной части (ЖРС) доменной шихты на ее газодинамические характеристики. Несмотря на отсутствие универсального алгоритма загрузки, целенаправленное введение коксового орешка в ЖРС является эффективным инструментом управления газодинамикой доменного процесса. Значительный разброс удельных перепадов давления на доменных печах ПАО «НЛМК» при использовании мелкофракционного кокса обусловливается конструктивными особенностями печей и применяемыми системами загрузки шихты. Для количественной оценки влияния коксового орешка на газодинамику использовано уравнение Эгона, связывающее перепад давления газа с такими параметрами, как высота слоя, эквивалентный диаметр куска и порозность. На основе этого уравнения рассчитан параметр удельного газодинамического сопротивления (УГДС). Использование коксового орешка модифицирует железорудную часть шихты: объем пустот в ней возрастает, а уровень газодинамического сопротивления снижается. Сравнительный анализ фракций показывает, что фракция размером 25–40 мм более эффективно улучшает газодинамический режим, чем более мелкая фракция 10–25 мм.

Аннотация: Эксплуатация машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) сопряжена со смещением геометрии технологического канала из-за износа оборудования и несовершенства традиционных методов выставки. Представлена усовершенствованная комбинированная технология контроля и корректировки положения оборудования МНЛЗ. Предложенный подход интегрирует высокоточные геодезические измерения в режиме реального времени с математическим моделированием технологической оси машины. Разработана математическая модель траектории движения непрерывно формируемого литого слитка, позволяющая вычислять обоснованные векторы перемещения роликов зоны вторичного охлаждения для минимизации отклонений положения. Представлено программное обеспечение, реализующее алгоритмы рациональной выставки оборудования. Особое внимание уделено метрологической аттестации технологических шаблонов, показавшей их фактические отклонения по радиусу до ± 15 мм. Приведены результаты промышленного апробирования технологии на сортовых и слябовых МНЛЗ различных производителей, подтверждающие повышение точности позиционирования оборудования до 0,1–0,2 мм и сокращение длительности ремонтных работ в 2–3 раза. Комбинированный подход, включающий периодическую геодезическую выверку и оперативную корректировку по выверенным шаблонам, позволяет снизить число дефектов непрерывнолитой заготовки на 40–50 %.

Аннотация: Представлено исследование качества обработанных поверхностей деталей из закаленных сталей и твердых сплавов после чистого шлифования с учетом анализа и разработки регрессионных моделей для прогнозирования параметров шероховатости в зависимости от режимов обработки. Приведены экспериментальные данные, математическое моделирование и статистический анализ для оценки качества поверхности после обработки. Исследования выполнены с применением методов теории резания, планирования экспериментов, статистической обработки результатов экспериментов. Экспериментально установлено влияние режимов резания на величину эффективной мощности и главной составляющей силы резания при обработке наружных цилиндрических поверхностей деталей. Выполненные экспериментальные исследования по изучению механизма образования обработанной поверхности подтверждают гипотезу о необходимости изучения показателей качества обработки деталей, на основании анализа динамического взаимодействия шлифовального круга и заготовки, профиль и взаимное положение которых изменяются с течением времени.

Аннотация: Изучено влияние покрытий с вязкостью более 3 мПаˑс на свойства сырых окатышей. Предложено использование добавок, повышающих вязкость воды или водной суспензии бентонита, в качестве материала покрытия сырых окатышей. Покрытие наносится на окатыши после их выхода из гранулятора (окомкователя) и перед их транспортировкой к обжиговой машине. В качестве материала покрытий могут быть использованы флокулянты, полимерные материалы и другие компоненты, повышающие вязкость воды или водной суспензии бентонита. Вязкость суспензии добавки должна превышать вязкость воды, которая составляет 1–3 мПаˑс, и вещество суспензии должно растворяться в воде. Сочетание этих условий позволяет успешно ассимилировать добавку в материале окатыша и при этом повышать вязкость бентонитовой суспензии на поверхности окатышей. В результате на поверхности окатышей формируется корка (армирующий слой на основе полимеров) с высокой вязкостью в сыром состоянии и высокой прочностью в сухом и обожженном, которая препятствует образованию трещин и, следовательно, способствует повышению прочности окатышей. В ходе исследования выявлено, что нанесение вязких покрытий на сырые окатыши (меласса, жидкое стекло, флокулянты, КМЦ) позволяет повысить устойчивость сырых окатышей к формированию трещин при перегрузках – повысить их прочность на сбрасывание на величину от 20 до 200 % от базовых значений. Прочность обожженных окатышей на сжатие при использовании мелассы остается на базовом уровне при росте устойчивости к разрушению окатышей в сыром виде.

Аннотация: Исследованы процессы контактно-фрикционного взаимодействия термофрикционного режущего диска с материалом заготовок из черных металлов. Изучен механизм изнашивания режущей части термофрикционного диска, выявлены механизмы образования нароста и разрушения. Установлено, что от распределения концентраторов напряжений на рабочих поверхностях режущего инструмента зависит характер адгезионного взаимодействия с обрабатываемым материалом и механизм его изнашивания. Выявлено, что поверхностные адгезионно-активные зоны являются скоплениями различных структурных элементов с высокой свободной энергией на ограниченных мезомасштабных участках. Идентификация таких зон возможна путем травления предварительно полированной поверхности соответствующими реактивами аналогично травлению металлографического шлифа. В результате адгезионно-активные центры представлены скоплениями темных микроструктурных объектов. Предложены такие количественные показатели, как плотность темных микроструктурных объектов (n) и их удельная площадь (f), ранжированные по степени темно-серого оттенка по алгоритму цветовой сегментации, позволяющие количественно оценивать адгезионно-активные структуры.

Аннотация: Представлены разработка и верификация двухканальной интегрированной экспертной системы мониторинга нештатной ситуации «Прорыв» на слябовой машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Основной канал системы реализован на принципах нечеткого вывода Мамдани и представляет собой иерархическую модель из шести взаимосвязанных подсистем нечеткого вывода (FIS1-FIS6). Параллельный канал – статистический детектор предвестников (PD) – выявляет аномалии в динамике технологических параметров с использованием скользящих статистических порогов и обеспечивает раннее предупреждение задолго до того, как нечеткая модель фиксирует критическое состояние. Агрегация выходов обоих каналов формирует итоговую оценку степени опасности по семиуровневой шкале. Верификация проведена на реальных данных слябовой МНЛЗ: серия из четырех плавок с инцидентом «Прорыв» (877 временных точек, ~146 мин), сравнительный анализ по соседнему ручью без инцидента, а также другой случай прорыва. Система обнаружила критическое нарушение технологического режима за 85 мин до возникновения нештатной ситуации при нулевом числе ложных тревог на всех трех выборках.

Аннотация: При легировании чугуна хромом образуются твердые растворы с α- и γ-железом, а при содержании от 3 до 7 % хрома – сложные карбиды типа Ме7С3, Ме23С6 и интерметаллидная фаза Fе-Сг, называемая σ-фазой. При содержании Сr 0,25–0,6 % усиливается склонность чугуна к карбидообразованию и отбелу, вместе с тем повышаются прочность, твердость, жаропрочность, устойчивость против образования окалины и роста, износо- и коррозионная стойкость, особенно при комплексном легировании другими элементами: кремнием, никелем, молибденом, медью и алюминием. В высокохромистых чугунах при содержании углерода и кремния менее 1,5 % каждого распределение хрома между фазами не зависит от модифицирования расплава и видов термообработки, происходит лишь незначительное уменьшение содержания карбидов цементитного типа при одновременном повышении в них содержания хрома за счет разложения карбида железа. Целью данной работы является повышение твердости и уменьшение износа чугуна ИЧХ12M посредством термической обработки в соляных ваннах. Для выполнения всех поставленных задач было принято решение провести намеченные этапы термической обработки на образцах из пластины чугуна ИЧХ12М.

Аннотация: В работе представлены результаты исследования по влиянию модификаторов на микроструктуру, износостойкость и ударную вязкость хромомолибденовой стали, применяемой в АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» для изготовления литых деталей горных машин и обогатительного оборудования. Объектом исследований являлись модифицированные образцы из стали марки 35ХМЛ. В качестве модификаторов применены нанопорошки ванадия, молибдена и феррованадия алюмокальциевого состава. Установлено, что оптимальный результат по всем исследуемым параметрам достигается при модифицировании нанопорошком молибдена. Это свидетельствует о высокой эффективности молибдена как наномодификатора, способствующего формированию мелкодисперсной структуры с равномерным распределением карбидов. Однако с точки зрения технико-экономической целесообразности получения модифицированной хромомолибденовой стали перспективным представляется использование комплексного модификатора Fe-V-Al-Ca, обеспечивающего приемлемый уровень свойств при значительно меньших затратах на единицу продукции. Формирование устойчивых карбонитридов ванадия и модифицированных неметаллических включений под действием кальция и алюминия создает условия для формирования благоприятных структур, что способствует эффективному рассеянию энергии удара и препятствует развитию хрупких трещин. Показано, что введение модификаторов измельчает и утончает дендриты, способствует их более равномерному распределению в структуре по сравнению с немодифицированным состоянием. Отожженная модифицированная сталь имеет мелкозернистую структуру с преимущественно вытянутой формой ферритных зерен. После закалки и отпуска модифицированная сталь приобретает сорбитовую структуру. Полученные результаты могут служить основой для разработки высококачественных хромомолибденовых сталей, применяемых для изготовления литых изделий.

Аннотация: Представлен комплексный анализ современного состояния теории и практики совершенствования процессов фракционной подготовки различных материалов и дробильно-измельчительных машин с акцентом на их применение и перспективы развития в условиях горнодобывающей и металлургической отраслей промышленности Донбасса. Приведены основные результаты научно-технической деятельности исследователей Донбасса в области изучения процессов фракционной подготовки и модернизации дробильно-измельчительных машин, направленных на повышение их эффективности. Рассмотрены основные тенденции в области проектирования, моделирования и эксплуатации дробильно-измельчительных машин и комплексов, представлены наиболее значимые и перспективные направления исследований и разработок, а также предложены пути решения актуальных научно-технических проблем и задач, предназначенных для их реализации в условиях промышленных предприятий Донбасса и других регионов Российской Федерации, в технологическом процессе которых используют процессы фракционной подготовки различных материалов. Исследование направлено на понимание роли и потенциала мероприятий, ориентированных на развитие дробильно-измельчительной техники для обеспечения эффективного и устойчивого развития промышленного потенциала Донбасса и России. Показаны перспективные направления дальнейших исследований в области совершенствования существующих и разработки новых высокоэффективных конструкций дробильно-измельчительных машин.

Аннотация: Рассмотрена задача сокращения производственного цикла изготовления стальных деталей путем разработки и внедрения концепции комплексных заготовок для одновременной обработки нескольких деталей. Предложено представление технологического процесса обработки комплексной заготовки в виде ориентированного графа, где вершины соответствуют операциям, а ребра – переходам между ними, с использованием таких стохастических моделей, как марковские случайные процессы, для учета неопределенности. Применение предложенного подхода особенно актуально в условиях быстрореагирующего производства, где требуется оперативная адаптация к изменяющимся требованиям рынка и индивидуальный подход к изготовлению продукции. Моделирование технологического процесса позволяет оптимизировать последовательность операций, минимизировать длительность переналадки оборудования и обеспечивать стабильное качество продукции.