Досліджено проблему покращення техніко-економічних показників і стабілізації якості чавуну з кулястим графітом у литих заготівках (маслотах) поршневих кілець за відцентрового лиття у кокіль шляхом, насамперед, використання раціональних режимів модифікування, оптимізації хімічного складу металу та скорочення термічної обробки виливків. Досліджено ефективність використання сфероїдизувальних модифікаторів у вигляді лігатур (сплавів на основі кремнію, заліза, міді, нікелю) та брикетів (запресованих сумішей матеріалів дрібних фракцій). Випробовано спосіб графітизувальної обробки розплаву чавуну в ливарній формі у процесі її обертання. Вивчено фізико-механічні властивості комплексно легованого чавуну та рекомендовано його оптимальний хімічний склад для поршневих кілець. Проведено виробничі випробування розроблених технологічних рішень і зроблено оцінку їх ефективності.

  Скачати повний текст

На базі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Е.В.Приходько, розвинено методику прогнозування властивостей залізорудних матеріалів, складу і властивостей первинних і кінцевих шлаків, моделі розрахунку яких використані в системі "Шлак", що функціонує в системах АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". На підставі розвиненої методики оцінки впливу показників шихти та дуттьового режиму плавки на процеси міжфазного розподілу елементів між чавуном і шлаком розроблено алгоритми та програми системи "Прогноз". Адаптовані до умов АВТ "Криворіжсталь", вони дозволяють коректувати склад шихти, що забезпечує необхідну якість продуктів плавки. Виконано оцінку використаних промивальних матеріалів і відходів на властивості одержаних розплавів. Обгрунтовано допустимий діапазон їх складу у проплавлюваній шихті. Запропоновано ефективні способи формування шихтових матеріалів ("промивок"), що мають високий ступінь акумуляції ними лужних сполук, з залученням до виробництва вторинних ресурсів. Одержано прогнозні рівняння в'язкості та температури кристалізації беззалізних і залізовмісних шлакових розплавів, що містять луги. Здійснено ранжировку промивальних матеріалів за ступенем їх агресивності до футерування печі у разі попадання на периферію.

  Скачати повний текст

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

Досліджено проблему підвищення експлуатаційної стійкості прокатних валків гарячої прокатки з робочим шаром з білого високохромистого чавуну, що працюють за умов ударно-абразивного зношування під впливом високих температурі охолоджуючих середовищ. На підставі аналізу літературних даних установлено основні структурно-чутливі експлуатаційні властивості високохромистого чавуну типу ІЧХ16НМФТ. Наведено результати досліджень закономірностей впливу фазового складу та структури, швидкості охолодження під час кристалізації та термічної обробки на жаростійкість і загальні особливості високотемпературного окиснення високохромистого чавуну у широкому діапазоні температур. Наведено результати досліджень щодо схильності чавуну до руйнування, спричиненого термічною втомою, структурних змін, умов зародження та росту тріщин термічної втоми за умов термоциклування, а також результати досліджень впливу структурних змін, зумовлених високотемпературною обробкою чавуну на його зносостійкість. Висвітлено результати дослідження впливу структури та фазового складу чавуну на схильність до корозійного руйнування за умов дії електропровідних рідин.

  Скачати повний текст

Встановлено оптимальні склади зарядів реакційних камер для диференційованого графітизувального, карбідостабілізувального та сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. Досліджено особливості нових перспективних конструктивно-технологічних варіантів виготовлення двошарових і двобічних виливків із зносостійкого білого й ударостійкого високоміцного або сірого чавунів диференційованим модифікуванням вихідного сірого або білого чавунів у ливарній формі. Встановлено функціональні залежності основних показників якості двошарових і двобічних чавунних виливків від технологічних параметрів процесу модифікування рідкого металу в реакційних камерах ливникової системи ливарної форми.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена розробці зносостійкого хромистого чавуну та технології виробництва з нього литих мелючих куль діаметром 80...100мм підвищеної стійкості. Розроблено критерії експлуатаційної стійкості для литих мелючих куль. Вивчено вплив основних легуючих елементів С, Сr та Mn на властивості зносостійкого чавуну, а також Mn, Si, Ni та Ti на структуру та властивості мелючих куль з чавуну ИЧ280Х15. З врахуванням вимог, що пред'являються, та з використанням встановлених залежностей розроблено чавун марки ИЧ280Х15Г4Т для литих мелючих куль діаметром 80...100мм, а також режим їх термічної обробки. Для одержання щільних якісних відливків, підвищення виходу придатного литва, механізації та автоматизації процесу розроблена спеціальна технологія лиття мелючих куль у металевих формах з накладанням на метал, що кристалізується, вібрації та відцентрових сил. Результати роботи пройшли промислове випробування і рекомендовані до впровадження у промисловість України.

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб конструювання шарових систем з функціонально-розподіленою твердоплавною насадкою і перетворення їх у друзи блочно-коміркової структури в керованому рідкофазному синтезі гібридного залізорудного матеріалу, який має кращі якості агломерату та котунів і призначений для виробництва чавуну в доменних печах. Досліджено способи одержання огрудкованої залізорудної сировини з урахуванням вимог, що пред'являються доменною плавкою. Показано основні тенденції розвитку технологій підготовки шихтових матеріалів до доменної плавки. Розроблено концепцію технології конструювання одиничного реакційного об'єму - гранули як основної складової шарової системи та трансляцію цих властивостей на всю шарову систему. Досліджено вплив на традиційний процес агломерації гібридного з'єднання відомих методів його інтенсифікації (введення до складу шихти феритної суміші, карбонатного вапна, роздільна подача палива). Досліджено рудно-паливні композиції та зроблено висновок про доцільність шарового конструювання гранули та визначено температурно-теплові параметри їх обпалу.

  Скачати повний текст

Зроблено внесок у розвиток векторної моделі формоутворювальної системи лезової обробки, структурні ланки якої складають замкнутий контур. Вперше вирішено способом точного розрахунку траєкторії переміщення інструменту за виконання всіх умов формоутворення, визначених рівнянням твірної складно-профільної поверхні та початковою інструментальною поверхнею, задачу підвищення точності обробки різцями з стандартними ріжучими пластинами циліндрової форми, для яких проекція ріжучої кромки на основну площину - еліпс. Розроблено метод кругової апроксимації траекторії переміщення інструменту. Науково обгрунтовано дослідження механізму формування висоти мікронерівностей поверхонь змінної кривизни в процесі лезової обробки високоміцного чавуну за однакових умов.

  Скачати повний текст

Уперше для чавуну типу ИЧХ16НМФТ, закристалізованого з різними швидкостями охолодження, вивчено кінетику та побудовано ізотермічні та термокінетичні діаграми розпаду переохолодженого аустеніту, показано спадкоємний зв'язок кінетики фазових перетворень у твердому стані з вихідною литою структурою дослідженого чавуну. Досліджено закономірності структуроутворення у високотемпературній і проміжній області температур розпаду переохолодженого аустеніту досліджених високохромних чавунів типу ИЧХ16НМФТ. Установлено взаємозв'язок між структурними параметрами та механічними властивостями в литому та термообробленому станах. Виявлено, що у процесі ударно-абразивного зносу чавуну типу ИЧХ16НМФТ відбуваться перерозподіл легуючих елементів, що призводить до структурних змін та зміцнення чавуну. Показано, що максимальна зносостійкість забезпечується термічною обробкою з ізотермічною витримкою у бейнітній області температур. Проведено порівняльні випробування чавуну з вмістом хрому 16 % і 21 % та запропоновано рекомендації з оптимізації складу й режимів термічної обробки для одержання бейнітної фази високохромистих чавунів.

  Скачати повний текст

Створено нові методики та технічні засоби неруйнівного контролю та діагностики технічного стану деталей і конструкцій методом акустичної емісії. З метою визначення координат дефектів під час діагностування технічних об'єктів різноманітної форми теоретично розв'язано задачі лінійної, площинної та просторової локації джерел акустичної емісії та для їх реалізації створено засіб на базі трьох модифікованих приладів АФ-15 і комп'ютера. Розроблено методику неруйнівного діагностування технічного стану зварних з'єднань чавуну СЧ-4 в процесі твердіння розплаву. Шляхом занурення контрольованого об'єкту та п'єзоелектричного перетворювача (ПЕП) в акустопрозоре однорідне середовище вперше значно точніше розв'язано задачу визначення координат дефектів у конструкціях зі складною неоднорідною поверхнею. Знайдено кореляційні залежності між характеристиками міцності деяких деталей машин та енергією сигналів акустичної емісії.

  Скачати повний текст

З метою удосконалення процесу чистової механічної обробки та поверхневого зміцнення деталей з високоміцного чавуну розроблено спосіб їх лезово-зміцнювальної механічної обробки інструментом з твердого сплаву та НТМ. Зазначено, що наступне алмазне вигладжування виконується для зниження шорсткості поверхні чавунних виробів. На підставі результатів проведених багатофакторних експериментів визначено вплив структури та властивостей чавуну, а також технологічних параметрів обробки на якісні показники поверхневого шару у процесі лезово-зміцнювальної механічної обробки та алмазного вигладжування дослідних зразків. Одержано розрахункову залежність стійкості інструмента від твердості високоміцного чавуну з різною структурою металевої матриці. На підставі результатів експериментальних досліджень розроблено практичні рекомендації щодо використання запропонованого процесу лезово-зміцнювальної механічної обробки деталей з високоміцного чавуну.

  Скачати повний текст

Досліджено питання підвищення якості литих чавунних контактів, зменшення їх перехідного електроопору та покращання експлуатаційних показників алюмінієвих електролізерів за рахунок вдосконалення технологічних параметрів чавунного лиття у комбіновані вуглеграфітові форми. Встановлено закономірності впливу хімічного складу, модифікування та технології виробництва чавуну на перехідний електроопір контакту чавун - вуглеграфіт і комплекс його ливарних і фізико-хімічних властивостей. Вдосконалено хімічний склад і технологію виробництва модифікованого чавуну, що забезпечують підвищення надійності та експлуатаційної стійкості алюмінієвих електролізерів.

  Скачати повний текст

Розроблено нову клітино-автоматичну математичну модель опису металургійних процесів з фазовими перетвореннями, яка відрізняється від існуючих коректним врахуванням термодинамічних властивостей. Вперше сформульовано та впроваджено у практику клітинно-автоматні правила для опису фазового перетворення в сплавах з рухомим фронтом кристалізації, в бінарних квазірівноважних сплавах і сплавах зі складною структурою фазового перетворення. Побудовано нову клітинно-автоматну модель процесу модифікації металевої поверхні електронним газорозрядним пучком. Розроблено клітинно-автоматну термодинамічну модель твердіння прокатного валка з високоміцного чавуну, обгрунтовано правила для клітинних автоматів, що дозволяють визначити структурний склад литого виробу із чавуну з підвищеними міцнісними властивостями. Достовірність запропонованих наукових розробок підтверджено коректністю математичної постановки задачі у межах прийнятих фізичних припущень, а також всебічним тестуванням програмної реалізації та порівняльним аналізом одержаних розрахунків з експериментальними даними та відомими теоретичними і практичними результатами.

  Скачати повний текст

Запропоновано комплекс математичних методів та математичних моделей теплофізичних процесів під час тверднення розплаву чавуну, ефективність яких обгрунтовано теоретично і підтверджено практично. Даний комплекс припускає комп'ютерну реалізацію. Досліджено процеси теплопереносу в системі тверднучий відливок - оснащення - зовнішнє середовище, процеси масопереносу у разі формування неметалевих включень змінного складу у двофазній зоні відливка, задачі теплофізики деформування твердої фази тверднучого відливка, з урахуванням явищ пружності, пластичності та фазових перетворень. Розроблено моделі, які дозволяють проводити комплексне числове дослідження вказаних процесів.

  Скачати повний текст

Досліджено термодинамічні, фізико-хімічні та теплофізичні процеси, що відбуваються під час обробки чавуну та сталі магнієм і (або) кальцієм, які відновлююються у зоні зануреної в рідкий метал електричної дуги. Розроблено теоретичні засади технології відновлення оксидів лужноземельних металів в об'ємі рідкого металу. Створено термодинамічну схему процесів термічного відновлення оксидів магнію та кальцію за умов підвищеного тиску. Визначено оптимальні склади сумішей для виготовлення відновлюваного блоку, що забезпечують електроізоляцію електродів, встановлених у блоці, від навколишнього залізовуглецевого розплаву та відновлення магнію і (або) кальцію в об'ємі рідкого металу. Розроблено наукові засади та методологію використання відновлюваних блоків за паралельного розташування електродів у разі горіння між їх робочими кінцями електричної дуги. Розроблено конструкцію відновлюваного блоку та визначено технологічні й енергетичні параметри обробки залізовуглецевого розплаву електричною дугою, що занурюється. Експериментально визначено теплофізичні характеристики відновлюваних сумішей розробленог складу. За цого тепловий коефіцієнт корисної дії процесу на 15 - 20 % вищий, ніж за нагріву сталі на установці ківш - піч. За напівпромислових умов реалізовано технологічну схему особливо глибокої десульфурації чавуну та сталі. Досягнуто ступінь десульфурації: чавуну (за напівпромислових умов) - 90 - 98 %, у разі зниження вмісту сірки з 0,042 % до 0,003 % та ступеня використання магнію 95 %; а також сталі (за лабораторних умов у разі однократної обробки) - 90 - 95 %, у разі зниження вмісту сірки з 0,030 - 0,035 % до 0,002 - 0,003 % та ступеня використання магнію - 80 - 97 %. На підставі порівняння ефективності різних способів десульфурації чавуну показано, що економічні витрати у разі використання розробленої технології нижче на 9,843 грн/т і 22, 205 грн/т за силікотермічного, а також на 8,633 грн/т та 20,955 грн/т за алюмотермічного відновлення магнію у порівнянні з обробкою чавуну інжектуванням гранульованого магнію та порошковим дротом, який містить магній, відповідно.

  Скачати повний текст

Представлено новий науковий напрямок у термодинаміці металургійних розплавів, який грунтується на концепції одночасної присутності у розплаві різних перманентно існуючих мікроугруповань, що відповідають усім можливим у системі формам упорядкування. Ця концепція разом із запропонованим методом квазімолекул сприяла одержанню загальної математичної моделі термодинаміки металургійних розплавів. Сформульовано й обгрунтовано положення про принципову можливість використання полінома Вагнера в межах усієї області можливих значень параметрів металургійного розплаву, що дозволило розглядати даний поліном як статистичний аналог загальної моделі. Розроблено методи ідентифікації, методи наукового та прикладного застосування загальної моделі та її статистичного аналога для розрахунку розчинності елементів у багатокомпонентних розплавах заліза, визначення термодинамічних характеристик металургійних реакцій із використанням ЕОМ, розрахунку технологічних параметрів та оптимізації процесів вторинної плавки чавуну і виплавки сталі у сучасних металургійних агрегатах. За результатами досліджень складено та впроваджено у виробництво рекомендації щодо підвищення ефективності їх роботи.

  Скачати повний текст

Робота присвячена вивченню потенційних можливостей формування фізико-механічних властивостей середньомідистих чавунів як нового класу литих композитних трибоматеріалів. Встановлено, що в чавунах з компактним графітом, які містять 6,0...8,0% мас. міді, утворення високомідистої epsilon-фази відбувається у вигляді оболонки навколо кристалів графіту. Показано, що при холодній пластичній деформації за умов всебічного нерівномірного стиснення, середньомідисті чавуни такого складу характеризуються високим запасом пластичності та здатністю до механічного зміцнення. Розроблено механізм холодної пластичної деформації середньомідистих чавунів, в основу якого покладено особливості взаємодії структурних складових з різними механічними параметрами (металічна матриця (легована система Fe-C) + C(графіт) + epsilon-фаза). Основним ефектом такої взаємодії є виключення явища істотного графітного шарування чавуну.

  Скачати повний текст

Уперше вивчено кінетику та побудовано ізотермічну діаграму розпаду переохолодженого аустеніту для чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 %. У структурі матриці, що сформувалася під час ізотермічного загартування у бейнітній області, виявлено аустеніт різного генезису, що відрізняєтья за параметром гратки та вмістом вуглецю. Термічна обробка й ударно-абразивний знос призводить до того, що мікронапруги та щільність дислокацій у структурі фериту зростають. Установлено, що рівень твердості чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 % визначається ступенем легованості продуктів розпаду аустеніту, сумарним вмістом кремнію та марганцю, кількістю та ступенем легованості залишкового аустеніту, а також ступенем легованості хромом і молібденом евтектичного карбіду. На підставі даних щодо розподілу легувальних елементів, залежності рівня твердості, структурних параметрів і тривалості ізотермічної витримки оптимізовано склад економнолегованого чавуну (289Х19ГНМ) за високих значень твердості. Вивчено вплив різних температур нагріву на структуру та властивості чавуну з вмістом хрому 21,0 - 21,41 %. Установлено, що повторний нагрів призводить до повного розпаду залишкового аустеніту, формування фериту, максимально близького до рівноважного, зниження мікротвердості продуктів розпаду аустеніту й евтектичного карбіду. Вивчено механічні властивості економнолегованого високохромистого чавуну 280 Х19ГНМ за вихідного стану та після термічної обробки.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив хімічного складу й умов кристалізації на формування структури й властивостей робочого шару валка. Отримано математичні моделі, що встановлюють взаємозв'язок між хімічним складом, співвідношенням структурних складових, умовами формування робочого шару, параметрами термообробки та властивостями металу валка. Виявлено закономірності в розподілі легуючих елементів між фазами за глибиною робочого шару валка в литому стані та після термообробки. Теоретичними оцінками виявлено температурні градієнти, визначено рівень термічних напружень, а також можливість перерозподілу хрому в неоднорідному полі напружень. На підставі виявлених закономірностей запропоновано оцінюючі критерії якості, що дозволяють прогнозувати структуру, механічні та експлуатаційні властивості матеріалу валків.

  Скачати повний текст