Дисертацію присвячено дослідженню процесу сфероїдизуючого модифікування чавуну у ливарній формі при литті по моделям, що газифікуються. Проведено дослідження кінетики взаємодії сфероїдизуючого модифікатора з рідким чавуном у реакційній камері ливарної форми. Розкрито механізм цієї взаємодії, визначено основні напрямки руху металу та просування фронту ефективної взаємодії в залежності від конструкції ливникової системи, температури заливання чавуну, масової швидкості заливання та фракційного складу модифікатора. Досліджено кінетику та встановлено закономірності розчинення сфероїдизуючого модифікатора в потоці рідкого чавуну. Вивчено вплив та визначено оптимальні параметри технологічних факторів, які забезпечують максимально можливу та рівномірну сфероїдизацію графіту в чавуні під час заливання форми. На основі даних досліджень розроблено технологію сфероїдизуючого модифікування в ливарній формі при литті по моделям, що газифікуються.

  Скачати повний текст

Системно досліджено та встановлено закономірності, які оцінюють ступінь впливу хімічно активних модифікувальних елементів Ва, Ca, Mg, Sr, Zr, РЗМ в складі FeSi на формування фазового складу та структури виливків з високоміцного чавуну. Встановлено параметри процесів пізнього модифікування, які в поєднанні зі швидкістю охолодження, характерною для виливків завтовшки 2,5 - 3 мм забезпечують одержання подрібненої литої структури. Експериментально встановлено кінетичні особливості розчинення магнієвих лігатур у рідкому чавуні за внутрішньоформового модифікування в залежно від температури заливання. Встановлено кількісний взаємозв'язок вмісту Mg, Sі, Ni зі структурою та механічними властивостями високоміцного чавуну.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виробництва та застосування конверторного флюсу, що являє собою вапно в облямівці феритів кальцію. Виведено рівняння для визначення вмісту марганцю у кінці продувки, яке враховує окисненість шлаків, вміст Si у чавуні, температуру сталі. Встановлено, що для кожного вмісту вуглецю в сталі існує строго визначена концентрація алюмінію, за якої міцнісні властивості максимальні.

  Скачати повний текст

Досліджено питання одержання модифікованого шару дискретної будови на виробах з чавуну за допомогою плазмової поверхневої обробки. Визначено режими такої обробки, що дозволяють досягти умов необхідної модифікації поверхневого шару чавунів з різною формою графіту за рахунок реалізації надшвидкісного загартування з твердого (без оплавлення поверхні) або нерідкого (з оплавленням поверхні) станів. Установлено, що найбільш висока твердість на сірому та високоміцному чавунах досягається за плазмової обробки з оплавленням поверхні, а найбільш висока зносостійкість і тріщиностійкість - під час обробки без оплавлення на високоміцному чавуні й з оплавленням на сірому чавуні. Виконано математичне моделювання напруженого стану дискретних модифікованих шарів, що дозволяє визначити їх будову. Показано, що оптимальне співвідношення зносостійкості та тріщиностійкості відбувається у випадку, коли відстань між модифікованими шарами становить половину їх ширини, а базовою схемою обробки повинно бути плазмове модифікування без оплавлення поверхні, коли в поверхневому шарі виникають залишкові стискальні напруження. На підставі результатів комплексних досліджень структури й експлуатаційних властивостей чавунів за дискретної плазмової обробки розроблено нові способи модифікації чавунних виробів типу броньових плит, валків, напрямних металорізальних верстатів.

  Скачати повний текст

Встановлено, що застосування технології електродугового наплавлення порошковим дротом з використанням вуглецю й азоту, дозволяє одержати у білому чавуні титану у кількості до 4,2 мас. %. Запропоновано схему взаємодії титану з вуглецем та азотом. Досліджено вплив вуглецю (від 2,5 до 3,5 мас. %), збільшеної кількості титану (від 1 до 4,2 мас. %) та азоту (від 0,02 до 0,046 мас. %) на структуроутворення й експлуатаційні характеристики білого наплавленого чавуну, знайдено регресійні та графічні залежності впливу хімічного складу на зносостійкість, що дозволило одержати сплав з оптимальною мартенсито-аустенітною матрицею, зміцненою карбонітридами титану.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження структури та властивостей чавуну з одноманітно орієнтованим розміщенням графіту та запропоновано ефективні способи його виготовлення. З'ясовано вплив температури та ступеня деформації на структуру чавуну. Виконано комп'ютерне моделювання формозміни графіту на різних етапах деформування. Встановлено анізотропний характер зневуглецювання й опору корозії у деформованому чавуні. Досліджено зміцнення, густину, здатність до графітизації під час охолодження гарячекатаного чавуну. Показано роль несуцільностей у процесі деформування високоміцного чавуну. Встановлено вплив початкової структури, дисперсності графіту та попередніх термічних обробок на деформованість високоміцного чавуну під час прокатки на гладкій бочці. Розроблено режими термічної та термоциклічної обробок, що збільшують його деформованість.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено зв'язки вимірюваних за допомогою профілеміра параметрів поверхні засипу з технологічними параметрами доменної плавки та на цій підставі розроблено методи контролю та прогнозу ходу процесів доменної плавки. Розроблено метод прогнозування вмісту кремнію в чавуні за 2 - 3 години до випуску його з печі. Розроблено метод оцінювання газодинамічного режиму роботи печі. Наведено метод оперативного оцінювання розподілу матеріалів у зонах перерізу колошника на основі даних профілеміра. Запропоновано підходи до управління ходом печі з використанням інформації профілеміра. Встановлено зв'язок варіації швидкостей опускання шихтових матеріалів на колошнику, оцінюваної за величиною їх середньоквадратичного відхилення в кожній кільцевій зоні, зі зміною меж пластичної зони, розроблено метод визначення її положення в доменній печі з використанням інформації профілеміра. Розвинено методи розрахунку показників розподілу шихтових матеріалів у печі, а також теоретичні основи розрахунку елементів структури стовпа шихтових матеріалів у печі.

  Скачати повний текст

Науково обгрунтовано розробки в галузі металознавства, які забезпечують вирішення важливої науково-технічної проблеми підвищення довговічності деталей обладнання шляхом розвитку наукових основ формування структури та властивостей зносостійких чавунів у процесі їх легування хромом, термічного оброблення та під час випробувань на зношування. Виявлено особливості формування структури в низькохромистих чавунах, знайдено нову термокінетичну умову стабілізації карбідної фази для даних чавунів. Теоретично розвинуто дифузійну модель перетворення аустеніту в залізовуглецевих сплавах. Розроблено нові склади марганцевистих чавунів з підвищеною зносостійкістю, виявлено дестабілізацію евтектичного цементиту в чавуні 200Г5Х2ТЛ за охолодження. Доведено, що розроблений чавун 200Г5Х2ТЛ має найбільшу ударно-абразивну зносостійкість серед великої групи сплавів.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень технології комплексної десиліконізації, десульфурації та дефосфорації чавуну Na-вмісними шлаками. Одержано нові розрахункові та експериментальні дані, що підтверджують протікання процесу десульфурації чавуну магнієм за механізмом розчинення магнію в чавуні й подальшої взаємодії розчинених сірки та магнію. Викладено результати досліджень, які стосуються поведінки азоту в чавуні в процесі виплавки, випуску та транспортування чавуну та його позапічної десульфурації різними реагентами.

  Скачати повний текст

На підставі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Приходько Е.В., удосконалено методику прогнозування парціальних термодинамічних властивостей бінарних, трикомпонентних і складних багатокомпонентних систем. Розкрито механізм розрахунку параметра зарядової щільності, наведено обгрунтування доцільності його використання як модельного параметра для опису термодинамічних властивостей елементів реальних металургійних багатокомпонентних систем. Описано, досліджено та доведено до комп'ютерної реалізації методики моделювання парціальних термодинамічних властивостей елементів багатокомпонентних систем: метод регуляризації параметрів Тихонова, методи розв'язання систем нелінійних рівнянь (метод базового рівняння та метод Ньютона), методи числового диференціювання. Розроблено моделі для прогнозування парціальних термодинамічних властивостей бінарних і потрійних систем. Вперше одержано задовільний результат перенесення моделі, побудованої на потрійних системах, на багатокомпонентні системи. Розроблено моделі визначення активності компонентів чавуну, здійснено їх реалізацію. На підставі удосконаленої методики розрахунку параметра зарядової щільності одержано моделі числового визначення межової розчинності сірки в шлаку, сіркопоглинальної властивості шлакових розплавів, рівноважного коефіцієнта розподілу сірки між чавуном і шлаком. На даних моделях базується автоматизована система "Шлак", що функціонує в АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". На підставі порівняльного аналізу коливання вмісту сірки та кремнію у чавуні до та після введення в експлуатацію системи "Шлак" виявлено істотне зменшення коливання даних показників.

  Скачати повний текст

Встановлено механізми фазових і структурних перетворень у інструментальних матеріалах (сталях, сплавах, чавуні, наплавленому металі) за умов поверхневого зміцнення висококонцентрованого плазмового струменя та їх вплив на досяжний рівень експлуатаційних властивостей - твердості, теплостійкості, в'язкості руйнування. На підставі металографічних, електронно-мікроскопічних і рентгеноструктурних досліджень вивчено вплив різних механізмів зміцнення (твердорозчинного, дислокаційного, субструктурного, дисперсійного) за умов об'ємно-плазмової обробки на експлуатаційні властивості інструментальних матеріалів. Розроблено методичні основи випробувань поверхнево-зміцнених сталей та сплавів на динамічну в'язкість руйнування. Доведено можливість підвищення тріщиностійкості матеріалів за умов об'ємно-плазмового, індукційно-плазмового та термоциклічного плазмового зміцнення, яке має місце завдяки утворенню поверхневого гартованого шару з наддисперсною структурою та гальмуванню руйнування на межі шарів (за механізмом утворення вторинних тріщин зсуву під дією локальних дотичних напруг і розгауження магістральної тріщини). На підставі досліджень розроблено наукові основи технологій комплексного зміцнення інструменту, які забезпечують одночасне підвищення твердості, теплостійкості та в'язкості руйнування. Запропоновано та впроваджено у виробництво технологічні процеси плазмової обробки інструмента різного функціонального призначення: різального, формувального, грунтооброблювального.

  Скачати повний текст

Здійснено теоретичне й експериментальне узагальнення закономірностей процесів кристалізації, термокапілярного масопереносу ліквуючих домішок, формування кристалічної структури та властивостей твердіючих литих заготовок за умов теплосилових дій на рідкий і твердіючий розплав. За методами фізичного та математичного моделювання на підставі результатів експериментальних досліджень визначено закономірності тепломасопереносу у рідких і твердіючих сплавах за умов диференційованого тепловідводу, зовнішнього тиску, вібрації та газоімпульсного перемішування. Доведено важливу роль конвекції у формуванні структури зливків і одержано дані щодо кількісного зв'язку процесів кристалізації та структуроутворення зі значенням температурного градієнту за перерізом зливків. Аналітично й експериментально підтверджено гіпотезу - просування ликватів у міждендритних ділянках твердіючих сплавів відбувається не внаслідок молекулярної дифузії, а в результаті розвитку капілярного та конвективного масопереносів і взаємопов'язана з виникненням міжфазних сил на межі ліквуючих речовин і зростаючих кристалів. Установлено кількісний взаємозв'язок кінетики просування ліквата з параметрами зовнішнього тиску. Експериментально доведено, що реалізація механізму дії вібрації на твердіючий розплав пов'язана з умовами зовнішнього тепловідводу: за інтенсивного тепловідводу механізм дії вібрації на розподіл полягає у руйнуванні фронту кристалізації за рахунок ударних навантажень пружних хвиль, а за умов слабкого тепловідводу - у створенні центрів кристалізації за рахунок розвитку кавітації. Науково обгрунтовано оптимальні параметри газоімпульсного перемішування сплавів. Віброобробка твердіючих сталевих, чавунних і алюмінієвих зливків забезпечила суттєве подрібнення макро- та мікроструктури у сталі, утворення тонкодиференційної графічної евтектики у чавуні, рівномірний розподіл евтектики в алюмінієвому сплаві, підвищення на 15 - 45 % пластичних властивостей сталі та на 33 - 54 % алюмінієвого сплаву, а також суттєве зниження остаточних напруг у сталевих зливках і зварювальних швах.

  Скачати повний текст

Доменна плавка. Енергоефективність теплової роботи доменної печі із застосуванням пиловугільного палива (ПВП) у взаємозв'язку з киснево-конвертерним виробництвом. В роботі використані принципи системного аналізу та блочного методу вивчення теплової роботи доменної печі у взаємозв'язку з киснево-конвертерним виробництвом. Для визначення енергоефективних режимів роботи доменної печі із застосуванням пиловугільного палива у взаємозв'язку з киснево-конвертерним виробництвом адаптований до доменної плавки метод складання повного енергетичного балансу, який включає в себе спільний розрахунок і розгляд матеріального, теплового та ексергетичного балансів.Вперше розроблено метод розрахунку повного енергетичного балансу доменної плавки в умовах застосування пиловугільного палива в доменному виробництві у взаємозв'язку в відповідності до вимог виробництва сталі. Уточнено закономірності і дано кількісну оцінку впливу марок вугілля та елементів хімічного складу ПВП на теплоенергетичні та ексергетичні показники доменної плавки. Уточнено закономірності, підтверджена доцільність і дана кількісна оцінка впливу попереднього підігріву ПВП перед його подачею в доменну піч і вдування пилоподібних оксидів заліза на теплоенергетичні і ексергетичні показники доменної плавки. Уточнено закономірності і дано кількісну оцінку впливу застосування ПВП і природного газу при окремому і спільному вдуванні в доменну піч, зміні вмісту кремнію в чавуні та його температури на розподіл ексергетичних потоків і екологічних показників в технологічній системі «доменний ‒ киснево-конвертерний цех». Впроваджено. Металургія.^UBlast furnace. Energy efficiency of blast furnace thermal operation using coal dust in conjunction with oxygen converter production. The principles of system analysis and block method of studying the thermal operation of a blast furnace in relation to oxygen-converter production are used in the work. To determine the energy-efficient modes of blast furnace operation using pulverized coal (PCI) in conjunction with oxygen converter production, a complete energy balance method is adapted to blast furnace combining joint calculation and consideration of material, heat and energy balances.For the first time a method of calculating the total energy balance of blast furnace melting under the conditions of using coal dust in blast furnace production in relation to the requirements of steel production was developed. The regularities and quantitative assessment of the influence of coal grades and elements of the chemical composition of PCI on the thermal power and exergy indicators of blast furnace melting were specified. The regularities, the feasibility and the quantitative assessment of the effect of preheating PCI before its filing in the blast furnace and the injection of pulverized iron oxides on the heat and exergy indicators of blast furnace melting were specified. The regularities and quantitative estimation of the influence of PCI and natural gas application in separate and joint injection into the blast furnace, the change of the silicon content in the iron and its temperature on the distribution of exergy streams and environmental indicators in the "blast furnace – oxygen converter" plant technological system are specified. Implemented. Metallurgy.

В представленій роботі розглянуто удосконалення існуючого технологічного процеса формування поверхневого корозійностійкого шару литих виробів хімічного устаткування, що забезпечує значне підвищення їх експлуатаційної стійкості.В роботі розглянуто вплив характеру активаторів на формування структури та властивостей дифузійного титанового, хромованого, силіційованого шару. Отримано результати дослідження додаткових присадок до суміші, яка насичує, на фазовий склад, структуру та властивості дифузійного шару.На основі результатів проведених досліджень розроблена нова суміш, яка насичує, для дифузійного титанування, що містить поряд з основними компонентами приблизно 7% CdCl2, що забезпечує значне підвищення експлуатаційних властивостей дифузійних шарів на сірому чавуні та сталі.^UIn the presented work the improvement of the existing technological process of formation of a surface corrosion-resistant layer of cast products of the chemical equipment that provides considerable increase of their operational stability is considered.The paper considers the influence of the nature of activators on the formation of the structure and properties of the diffusion titanium, chrome-plated, siliconized layer. The results of the study of additional additives to the saturating mixture on the phase composition, structure and properties of the diffusion layer are obtained.Based on the results of the research, a new saturating mixture was developed for diffusion titanium, containing along with the main components approximately 7% CdCl2, which provides a significant increase in the performance properties of diffusion layers on gray cast iron and steel.