Розвинуто математичні моделі електричних і теплових параметрів плавки. З їх використанням досліджено перехідні процеси та залежності, що описують взаємодію енергетичних параметрів. Розроблено алгоритм оцінювання неконтрольованих електричних і теплових параметрів процесу плавки металу. Запропоновано структуру автоматизованої системи керування (АСК) тепловим режимом плавки (ТРП) на основі математичної моделі, інформаційного та програмного забезпечення, адаптивного нейрорегулятора з урахуванням умов зміни технологічних параметрів плавки теплових втрат. Розроблено алгоритм корекції та оцінювання інформативної бази даних технологічного процесу плавки металу. Удосконалено структуру й алгоритм спільного керування тепловими й електричними параметрами за умов інтеграції АСК ТРП в існуючі системи керування ДСП. Проаналізовано процеси керування у системі автоматизації з використанням мереж Петрі. Запропоновано їх технічну реалізацію шляхом інтеграції АСК ТРП в існуючі системи керування технологічними комплексами "піч - ківш" за розподілу завдань керування на основі мережних промислових технологій і сучасної мікропроцесорної елементної бази. Розроблено модель взаємодії елементів АСК ТРП на основі гібридного методу керування доступом на канальному та користувальницькому рівнях протоколу Profibus.

  Скачати повний текст

Створено математичну модель формування поля яскравості зони розплаву за наявності перевідбиття випромінювання у вакуумній камері, на базі якої розроблено методику оцінки похибки та метод підвищення точності вимірювання температури. На основі експериментально встановлених закономірностей формування поля яскравості у межах фазового переходу з метою підвищення точності вимірювання висоти зони розплаву запропоновано метод виділення контуру зображення. Розроблено методику, пристрій та програмне забезпечення для експериментального дослідження розподілу яскравості поверхні зони розплаву для різних режимів плавки. Одержано функції розподілу яскравості та температури на поверхні зони розплаву. Встановлено, що функція розподілу температури за висотою зони розплаву несиметрична, а збільшення швидкості переміщення зони розплаву призводить до збільшення температурного градієнта на поверхні рідкої фази.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки технології вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів, призначених для плавки жароміцних сплавів в індукційних печах за умов швидкого нагріву та охолодження, а також ерозійного впливу сплавів, що виплавляють. Встановлено оптимальну кількість та склад добавки плавленого шпінельного матеріалу, що дозволяє отримувати корундошпінельні тиглі з високими показниками властивостей. Наведено кількість та співвідношення ефективної розріджуючої добавки для ідентифікації вібролиття. Проаналізовано закономірності утворення та відновлення структур, а також коагуляційно-кристалізаційний характер структуроутворення в зернистих корундошпінельних масах у процесі використання диспергуючих глиноземів марки ADS, ADW фірми "Алматіс". Наведено оптимальну кількість та зерновий склад плавленого периклазу, що забезпечує отримання корундопериклазових тиглів з заданим фазовим складом і високими показниками властивостей. Розроблено технологію та впроваджено у виробництво використання вібролитих випалених корундошпінельних і корундопериклазових тиглів.

  Скачати повний текст

Створено металонепроникну структуру діоксидцирконієвої набивної футерівки, призначену для плавлення в індукційних печах аморфних сплавів. Установлено залежність підвищення міцності алюмінату стронцію від уведення солей стронцію під час його синтезу. Визначено вплив термператури випалу цирконатів кальцію та стронцію на ступінь їх гідратації та властивості в'яжучих. Досліджено механізм взаємодії діоксидцирконієвої футерівки з аморфними сплавами та встановлено механізм її спрацьовування. Розроблено нові складові набивних діоксидцирконієвих мас для монолітної футерівки.

  Скачати повний текст

Розроблено нові й удосконалено існуючі технології електрошлакової обробки, рафінування та виплавки сталей і сплавів на основі електрошлакової плавки з невитратним графітованим електродом. Виявлено фізико-хімічні закономірності-розподіли вуглецю у системі графітований електрод - шлак - метал. Показано, що у даній системі за рафінуючою здатністю перевагу слід віддавати шлакам з вмістом фториду кальцію 30 - 40 %. Виявлено теплофізичні особливості формування зливків під час електрошлакового відливання (ЕШВ) і порційного електрошлакового відливання (ПЕШВ). Створено технології виробництва зливків ЕШВ і ПЕШВ масою до 75 тонн. Показано, що дані методи дозволяють істотно поліпшити якість ковальських зливків, призначених для виробництва виробів з поліпшеними службовими характеристиками. Запропоновано технологію електрошлакової виплавки та рафінування (ЕШВР) з некомпактної шихти марганцевомідних сплавів з демфуючими властивостями на рівні кращих зразків для подібного металу, зокрема, за умов використання металургійного марганцю замість електролітичного. Розроблено та реалізовано технологію електрошлакової виплавки з конверторного ванадієвого шлаку ванадійвміщуючих лігатур зі ступенем витягання ванадію 95 - 97 % і високими техніко-економічними показниками.

  Скачати повний текст

Розроблено нові електрошлакові технології з роз'єднанням процесів плавлення та твердіння металу - електрошлакові технології з рідким металом (ЕШТ РМ) та електрошлаковий переплав втратного електрода за двоконтурною схемою (ЕШП ДС). Розглянуто теплофізичні, фізико-хімічні та матеріалознавчі засади нових електрометалургійних процесів. Показано, що роз'єднання плавлення та твердіння металу за умов ЕШП дозволяє створити найбільш сприятливі умови на стадіях приготування металу та кристалізації заготовки. На підставі комплексних досліджень якості металу заготовок ЕШТ РМ і ЕШП ДС зроблено висновок про високу конкурентоздатність даних процесів. Запропоновано концепцію створення промислового устаткування для реалізації ЕШТ РМ та ЕШП ДС.

  Скачати повний текст

Розроблено фізичну модель системи індуктор - кристалізатор - завантаження та методику досліджень, які дають змогу визначати виділення тепла й електричні втрати в елементах системи. Установлено залежність між тепловими втратами в секційному кристалізаторі, температурою металевої ванни та висотою наплавленого зливка. Показано, що теплові втрати в кристалізаторі лінійно зростають за умов підвищення температури металевої ванни, а у разі збільшення висоти наплавленого зливка ця залежність має характер близький до експоненціального. Установлено взаємозв'язок технологічних режимів процесу індукційної плавки в секційному кристалізаторі (ІПСК) з геометричними та тепловими параметрами металевої ванни. Показано, що об'ємом металевої ванни та її температурою можна управляти шляхом зміни частоти струму на індукторі. Запропоновано критерії оцінки геометричних параметрів відтиснутої частини ванни: коефіцієнт форми і відносний об'єм ванни, що дає змогу порівняти параметри ванни для різних діаметрів кристалізатора. Описано механізм утворення дефектів поверхні зливків, на базі якого розроблено методи їх запобігання шляхом підвищення частоти струму. Визначено особливості й описано механізм плавлення витратних заготовок у разі ІПСК, а також оптимальні співвідношення між масою порції шихти, обсягом металевої ванни й інтервалом подачі порцій. Установлено кінетичні закономірності випару легкоплавких домішок за умов ІПСК. Досліджено кінетику випару легуючих елементів з високою пружністю пари на прикладі цинку під час переплаву латуні у плазмово-індукційній печі.

  Скачати повний текст

Удосконалено наукові та технологічні засади керування якістю металу на базі створення засобів і систем керування процесами виплавки сталі в електропечах і розробки технології відливання плит і листових злитків із заданою структурою. Проведено теоретичні дослідження масопереносу та запропоновано методи інтенсифікації рафінувальних процесів з метою одержання високоякісного металу. Розроблено систему моніторингу стану технологічного процесу за інформацією про форму сигналу миттєвої напруги дуги, одержаної за допомогою вейвлет-аналіза та нейромережевої обробки. Наведено кількісну оцінку та враховано у блоках динамічної АСУ технологічним процесом (ТП) статті теплового балансу надпотужної ДСП. Встановлено основні закономірності одержання горизонтальних злитків з металу відкритої виплавки та методом електрошлакового переплаву (ЕШП). Наведено рекомендації щодо керування їх якістю й організації промислового виробництва. Встановлено позитивний вплив механічних горизонтальних віброколивань у діапазоні 78 - 123 Гц на подрібнення грубої дендритної структури відливок. Показано високий рівень механічних властивостей металу горизонтальних злитків у литому та деформованому станах. За допомогою фізичного моделювання виявлено явище розриву плівки електродного металу за ЕШП ще до стадії утворення краплі та швидкого її підйому торцем електрода, що сприяє інтенсивному перемішуванню рідини. Аналітичним шляхом із використанням моделі Хігбі одержано рівняння для коефіцієнтів масопередачі компонентів у системі метал - шлак. Розроблено методику й одержано рівняння для визначення ефективної енергії активації фізико-хімічного процесу, що відбувається у дифузійному режимі у двофазних системах. Показано нові можливості електрошлакового переплаву в печах камерного типу для утилізації відходів титанового виробництва.

  Скачати повний текст

Розроблено та створено промислові електрошлакові тигельні печі для переплавки різних типів відходів металу. За методом математичного моделювання, базуючись на даних експериментів, визначено основні параметри одержання порожнистих відливок електрошлакового кокільного лиття в кокілі з рухомим дорном. З'ясовано, що стійкість відновлених великогабаритних виробів устаткування й оснащення відповідає стійкості таких же виробів з поковок.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий спосіб створення спеціалізованого електротехнологічного комплексу для плавлення металу, що базується на використанні сумісної дії індукційно-дугових електромагнітних явищ, що дає змогу значною мірою покращити якість виплавленого металу, а також техніко-економічні та екологічні показники. Розроблено нові математичні моделі дослідження режимів та електромагнітних явищ у даному комплексі, які передбачають автоматизоване керування режимами за сумісного індукційно-дугового процесу, що забезпечує підвищення енергоефективності спеціалізованого елекротехнологічного комплексу. Одержано алгоритми залежностей електротехнологічних режимів, електромагнітного поля та щільності вихрових струмів від сумісної взаємодії електричної дуги й електромагнітного поля індуктора, що забезпечують більш ефективний електротехнологічний процес. Досліджено енергетичні, електромагнітні явища та техніко-економічні показники електротехнологічних режимів плавлення металу за сумісного індукційно-дугового способу електроплавлення, використання якого дозволяє суттєво підвищити техніко-економічні параметри.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи оптимізації технології виплавки металів і сплавів за умов плазмово-дугової гарнісажної плавки (ПДГП). Розглянуто сучасний стан методів спеціальної електрометалургії сталей і сплавів відповідального призначення, чистих металів і лігатур. Показано, що для виплавки спеціальних сталей і сплавів, легованих РЗМ і ЛЗМ, доцільно застосовувати ПДГП в печах з керамічним подом, а для чистих металів і лігатур - ПДГП у мідному водоохолоджуваному кристалізаторі. Розраховано оптимальні домішки алюмінію в попередній період розкиснення. Встановлено, що для хромистих сталей 05Х12Н2М та 07Ч12НМФБР оптимальна домішка складає 2 - 2,6 кг/т, для сталі 05Х14Н15НМФБР - 2 - 3 кг/т, для сплаву ХН55МВЦ - 2,84 кг/т. З використанням одержаних даних визначено оптимальні режими розкиснення та мікролегування досліджуваних матеріалів. В результаті експериментальних і промислових плавок встановлено, що одержані за умов ПДГП сталеві виливки мають низький вміст неметалевих включень (загальний вміст 0,0035 - 0,008 % мас.) і домішок впровадження ([C] = 0,01 (0,02 %; [O] = 0,002 - 0,003 %; [N] = 0,016 - 0,018 %; [H] = 0,0015 - 0,00017 % мас.).

  Скачати повний текст

Розвинуто методи узгодження тиристорних перетворювачів частоти (ТПЧ) на базі резонансного інвертора з індукційною плавильною установкою за рахунок розробки нових алгоритмів управління резонансним інвертором і пристроями узгодження з функціями адаптації до зміни параметрів індукційного навантаження з метою оптимізації використання встановленої потужності перетворювача та підвищення продуктивності електротермічної установки. Розроблено екстремально-стабілізувальний метод узгодження, який базується на автоматичному регулюванні вихідної частоти резонансного інвертора за екстремально-стабілізувальним законом і забезпечує безперервний автоматичний пошук максимальної потужності ТПЧ за період плавки металу та її стабілізацію на заданому рівні, нижче за максимальний. Розроблено компенсаційно-параметричний метод узгодження, який базується на автоматичному регулюванні параметрів навантажувального контуру та забезпечує автоматичну стабілізацію максимальної потужності ТПЧ з постійною його вихідною частотою впродовж всього періоду плавки металу, а також найефективніше використання максимальної потужності ТПЧ і високу продуктивність плавильної установки. Розроблено частотно-параметричний метод узгодження, який передбачає автоматичне регулювання вихідної частоти резонансного інвертора на першому етапі плавки за резонансним законом, а на другому - за екстремальним законом регулювання та двоступеневою зміною комутуючим елементом величини узгоджувальної секційної індуктивності навантажувального контуру. Наведений метод забезпечує підвищення потужності ТПЧ на першому етапі плавки і безперервний пошук максимальної потужності ТПЧ на другому етапі.

  Скачати повний текст