Розроблено компонентні склади шлакотвірних сумішей (ШУС) для безперервного розливання слябів з підвищеною швидкістю (1,4 м/хв) на основі вітчизняних вторинних відходів шляхом експериментального та теоретичного дослідження їх властивостей, а також умов роботи сумішей в кристалізаторі слябової МБЛЗ. Удосконалено методику вимірювання в'язкості шлаку шляхом створення електроротаційного віскозиметра на базі мікроконтролера ATMEGA8, що дозолило через стандартний інтерфейс RS-232 передавати реєстровані сигнали безпосередньо до комп'ютера й обробляти їх за допомогою оригінального програмного забезпечення. Вперше з метою підвищення точності вимірювання температури використано принципи подвійної інтеграції сигналу термопари та компенсації напруги зміщення операційного підсилювача. Розроблено новий спосіб визначення кількості кристалічної фази, що виділилася у затверділій ШУС, який дозволяє відразу після експерименту з визначення в'язкості рідкої ШУС одержувати інформацію про її здатність кристалізуватися у процесі твердіння. Показано, що підвисання зливка у кристалізаторі з подальшим утворенням прориву металу може бути викликане перешкодою затікання рідкого шлаку в зазор між зливком і кристалізатором у результаті інтенсивного газовиділення за умови високого вмісту водню у металі.

  Скачати повний текст

Розглянуто задачі розробки системи автоматичного керування режимами охолодження безперервного злитку (БЗ) на основі адаптивної математичної моделі теплових процесів, що відбуваються всередині злитку і в стінках кристалізатора машини безперервного лиття заготовок. Особливу увагу приділено математичному моделюванню квазістаціонарного й нестаціонарного процесів теплопередачі й тепло-масоперенесення з урахуванням фазового переходу, що допомагає в режимі реального часу спостерігати теплові процеси, які відбуваються в БЗ і стінках кристалізатора, вивчати чутливість різних керованих параметрів процесу до їх змін, проводити оперативну оцінку теплового стану злитку. Розроблено способи ідентифікації розподілених параметрів зовнішнього теплообміну для початкового й адаптивного настроювання коефіцієнтів тепловіддачі на поверхні безперервнолитої заготовки. Описано нові алгоритми прогнозного керування охолодженням злитку, які забезпечують стабілізацію температурного режиму, та підвищують якість виробленого металу.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження поля швидкостей та структури потоків у промковшах (ПК) з використанням водяної моделі. Встановлено кратність циркуляції та числа Пекле для ПК різних конструкцій. Розроблено математичну модель коагуляції та видалення неметалічних включень у промковші, результати моделювання підтверджено промисловими експериментами. На основі дослідження вторинного окислення в ПК встановлено залежність зниження концентрації алюмінію в сталі під час розливки методом "плавка на плавку" від її номера в серії. Запропоновано та випробувано методику розрахунку коректуючої домішки алюмінію, введеної до промковша на початку розливки плавки.

  Скачати повний текст

Встановлено вплив частоти зворотно-поступального руху кристалізатора на процес виникнення стоячих хвиль на дзеркалі металу в кристалізаторі. Утворення хвиль відбувається за умов збігу даної частоти хитання з власною частотою коливань рідини, а також зменшення нижнього межового значення частоти хитання з 3,1 до 2,1 Гц і росту коефіцієнта несинусоїдальності з 0,5 до 0,7. Пов'язане із цим коливання рівня металу знаходиться в межах від 10 до З0 мм. Його підтримка на заданому рівні дозволяє виключити незаплановані зупинки слябової МБЛЗ у цілому. Розширено уявлення щодо несинусоїдального закону руху кристалізатора у випадку згладжування кривої прискорення на прямій на ділянці зміни напряму його руху. Встановлено, що в цьому випадку у разі зміни напрямку руху кристалізатора відсутній різкий зріст прискорення (удар) і на 15 - 25 % максимальне значення прискорення нижче у порівнянні з традиційним несинусоїдальним законом. Встановлено, що процес розвитку стоячих хвиль на вільній поверхні рідкого металу в слябовому кристалізаторі сприяє явищу переносу шлаку з усієї поверхні металу до вузьких граней кристалізатора і оголенню частини дзеркала металу, що викликає ріст в 2 - 2,5 раза амплітуди хвильових коливань. Зазначено, що наслідком значного збільшення амплітуди хвильових коливань поверхні металу є затягування шлакових часток у метал, у результаті чого відбувається його забруднення.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему оптимізації процесів безперервної розливки сталі на високошвидкісних сортових МБЛЗ. Розроблено математичну модель процесів безперервної розливки у сортові заготовки на радіальних машинах, що враховує вплив конвективних процесів у рідкій лунці на динаміку кристалізації та дозволяє задавати межові умови теплообміну з ЗВО, зважаючи на локальну нерівномірність відведення тепла. Розроблено теоретичні засади для розрахунку природньої усадки заготовки, інтенсивності силової взаємодії, що має місце у кутових елементах кристалізатора. Запропоновано способи підвищення стійкості внутрішньої поверхні гільз кристалізаторів за умов застосування гільзи одного профілю для розливки всього сортаменту марок сталі. Розроблено профілі кристалізаторів, що відповідають усадці заготовок з деяких марок сталі. Обгрунтовано необхідність розподілу всіх марок сталі на декілька груп та розробки для кожної групи індивідуального профілю кристалізатора. Досліджено вплив висоти падіння відкритого струменя на нерівномірність кристалізації у різних граней радіальної заготовки. Опрацьовано використання математичної моделі з метою оптимізації роботи вторинного охолодження за критерієм рівномірного розподілу температур за поверхнею заготовки. Теоретично обгрунтовано й практично перевірено режим ЗВО, що дозволяє розширити осьову зону рівновісних кристалів заготовок, розлитих на високошвидкісних радіальних МБЛЗ.

  Скачати повний текст

Розв'язано задачу удосконалення технології обробки сталі порошковим дротом у проміжному ковші МБЛЗ. Розроблено математичну модель та визначено гідродинамічну структуру, швидкість і напрямок руху циркуляційних потоків металу у приймальній секції трисекційного проміжного ковша залежно від геометричних розмірів секції та фільтраційних каналів, а також від зміни технологічних параметрів розливання протягом однієї та серії плавок. Результати математичного моделювання підтверджено серією промислових плавок на підставі вивчення розподілу наповнювача порошкового дроту (вуглець) за струмками МБЛЗ та довжиною слябів, що відливаються. За методом фізичного моделювання визначено швидкість і час спливання пузирів пару кальцію у рідкій сталі. Експериментально визначено довжину шляху та час перебування порошкового дроту до вивільнення наповнювача для малих швидкостей уведення (0,2 - 0,5 м/с). Розроблено спосіб уведення порошкового дроту у приймальну секцію проміжного ковша та технологію коригування сталі у вузьких заданих межах щодо кальцію, алюмінію, та вуглецю.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням удосконалення технологічних процесів зіставлення шихти, заливання розплавів у ливарні форми та визначення кількості однотипних виливків у тарі ваговим методом на базі створення автоматизованого вагодозуючого обладнання та алгоритмів управління процесами. Запропоновано та науково обгрунтовано нові способи зважування та дозування ливарних матеріалів. Наведено результати розроблення та дослідження пристроїв, які реалізують ці способи, перевірено на практиці дослідно-промислові зразки вагодозуючого обладнання, використання якого підвищує ефективність ливарних і металургійних технологій.

  Скачати повний текст

Доведено, що конструктивною особливістю магнітогідродинамічної машини є виконання обмотки з масивних стрижнів безпосередньо з'єднаних із вторинною обмоткою узгоджувального трансформатора в єдиному блок-модулі. Зазначено, що позитивний ефект досягається усуненням усіх контактних з'єднань, між вторинною обмоткою трансформатора та індуктора, відсутністю ізоляційних матеріалів, що сприяє ефективній тепловіддачі через усю поверхню модуля та дозволяє експлуатувати обмотку індуктора зі щільністю струму, що перевищує припустиму у два-три рази, високим коефіцієнтом заповнення паза, компактністю та високою технологічністю всього пристрою. Одержано основні розрахункові співвідношення для визначення електромагнітних навантажень двигуна та загальної потужності пристрою для регулювання рідкометалевого розплаву у заглибленому стакані кристалізатора.

  Скачати повний текст

Завдяки проведеним теоретичним і експериментальним дослідженням теоретично узагальнено та практично розв'язано наукову проблему розробки комплексної науково-обгрунтованої технології одержання блюмової заготовки з заданими споживчими властивостями. Досліджено та проаналізовано гідродинаміку, тепло- та масообмін рідкого металу у процесі розливання та кристалізації, створення сполучених математичних моделей для моделювання впливу технологічних факторів і розробки технологічних прийомів підготовки виплавленого металу до розливання, раціональних і оптимальних умов розливання, кристалізації та вторинного охолодження заготовки. З використанням результатів комп'ютерного моделювання, експериментальних і статистичних методів визначено закономірності тепломасообмінних процесів у проміжному ковші, заготовці, що формується, нові закономірності поводження лікватів у зоні двофазного стану та запропоновано методики і комплекс конкретних рішень стосовно впливу на якість заготовки.

  Скачати повний текст

Розглянуто тривимірну, вісесиметричну та плоскопаралельну постановку задачі. Одержано системи інтегро-диференціальних рівнянь, до розв'язання яких зводиться задача розрахунку вихрових струмів в масивних провідниках, деякі з яких знаходяться у рідкому стані, струмів намагнічування на межі феромагнітного тіла та поля швидкостей в області рідкого провідника. Розроблено двовимірну інтегро-диференціальну математичну модель тепломасопереносу в системі кристалізатор - двообмотковий індукційний перемішувач в машині безперервного лиття заготовок, що дозволяє сукупно врахувати вплив електромагнітного та гідродинамічного факторів на теплообмінні та дифузійні процеси в рідкому металі.

  Скачати повний текст

Удосконалено уявлення про процес окиснення розплаву вторинної міді під час плавки з відкритим дзеркалом металу та встановлено залежності змінення вмісту кисню на всіх етапах виплавки та обробки розплаву. Виявлено залежності зміни вмісту кисню від виду шихти, що використовується, тривалості процесу та температури перегріву розплаву. Досліджено вплив різного складу флюсів на газонасиченість розплаву залежно від температури перегріву розплаву та способу наведення флюсу.

  Скачати повний текст

Висвітлено питання підвищення економічної ефективності процесу виробництва та переробки сортових безперервновилитих заготовок. Принцип процесу полягає у деформуванні обсеженої (локальної) ділянки безперервновилитої заготовки в місцях майбутнього різання на відповідні довжини. Деформація має забезпечити ущільнення осьової пористості в зоні різання - це захистить від окиснення поверхні пір атмосферним киснем. Внаслідок локальної деформації зменшується площа перерізу заготовки. У випадку виконання процесу на стадії часткової кристалізації заготовки додатково з'являється можливість одержання заготовок з підвищеною тепломісткістю. Для вивчення формозміни у процесі локальної деформації виконано комплекс досліджень, що включає розробку математичної моделі процесу, дослідження з її допомогою напруженого і деформованого стану. Уточнення результатів математичного моделювання виконано методом фізичного моделювання. Як матеріал моделі використано свинець. Дослідно-промислову реалізацію здійснено на спеціально спроектованій і виготовленій установці. Деформуванню було піддано сталеві зразки на стадії часткової та повної кристалізації. Визначено технологічні основи процесу, розроблено перспективні технологічні схеми реалізації, сформульовано рекомендації з конструктивного виконання устаткування для локальної деформації безперервновилитої заготовки в потоці МБВЗ.

  Скачати повний текст

Удосконалено технологію безперервного розливання та формування сортових заготівок з середньо- та високовуглецевих сталей і підвищення їх якості за рахунок використання нових способів і технологічних схем електромагнітного перемішування металу та розробки оригінальних манітогідродинамічних пристроїв для їх реалізації. Створено оригінальні МГД пристрої, що одночасно створюють обертальний момент і пульсуючий електромагнітний тиск, хвилі якого поширюються вздовж осі заготовки. Їх функціонування за резонансних режимів забезпечило стабілізацію кірки, що формувалась, інтенсифікацію теплового потоку через стінки кристалізатора, збільшення в середньому на 15 % теплозйому від зливка, зменшення на 80 % глибини проникнення струменя, що надходить з проміжного ковша в кристалізатор. Це призвело до підплавлення дендритів у двофазній зоні зливка, що кристалізується. Розроблено нові технічні рішення й електромагнітні системи для пригнічення збурень на меніску за рахунок живлення пристрою електромагнітного перемішування (ЕМП) полігармонійним струмом і фінальні неявнополюсні перемішувачі, що створюють завдяки значному індукованому у розплаві струму потужний обертовий момент під час формування зливка у кінцевій зоні. Визначено раціональні режими перемішування та параметри роботи пристроїв ЕМП. За цього знизилась вартість пристроїв ЕМП, систем їх живлення та капітальних вкладень у разі їх установки на машинах безперервного лиття заготовок.

  Скачати повний текст

Розроблено екологічно чисті протипригарні покриття на водній основі, проаналізовано технологічний процес одержання з подальшим їх застосуванням під час лиття алюмінієвих сплавів за газифікованими моделями, що забезпечують задану розмірну точність виливків високими показниками якості поверхні. Досліджено протипригарні покриття на основі пірофіліту та перліту, які забезпечують розмірну точність, шорсткість поверхні виливків з алюмінієвих сплавів. Описано механізм формування пригару, наведено оцінку фазового складу полістиролу і визначено умови формування пригару під час лиття кольорових сплавів за газифікованими моделями. Відзначено, що умови формування пригару на поверхні виливків у процесі лиття кольорових сплавів за газифікованими моделями визначаються аналітичними залежностями. Проаналізовано закономірності впливу типів вогнетривких наповнювачів протипригарних покриттів (пірофіліту та перліту) та їх співвідношення на величину і кінетику зміни газопроникності, газотвірності, теплофізичних та технологічних характеристик.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Обгрнутовано можливість підвищення стабільності впливу параметрів ливарних процесів на якість поверхневого шару виливків з залізовуглецевих сплавів шляхом розробки та впровадження нових прогресивних технологічних методів та обладнання для оптимізації процесів лиття, заснованої на синхронізуючому управлінні тепломасообміном в ливарній формі. Розроблено теоретичні засади синхронізуючого управління в системі "виливок - форма" для виливків з залізовуглецевих сплавів. Створено й експериментально підтверджено адекватність універсальної моделі процесів тепломасопереносу в системі "виливок - ливарна форма", розроблено їх АСУ. Проведено теоретичне випробування запропонованого підходу на прикладі реальних способів лиття у разові форми. Здійснено впровадження у виробництво нових технологічних методів та обладнання для підвищення якості виливків з залізовуглецевих сплавів, які виготовляють у разових формах.

  Скачати повний текст

Визначено теоретичні залежності теплової взаємодії металу з керамічною формою. Виведено наближену формулу для розрахунку тривалості кристалізації виливка. Теоретично обгрунтовано необхідний рівень міцності керамічних форм з рідким склом і алюмофосфатами за умов високих температур. Розкрито принципи фізико-хімічної взаємодії кремнеземистих та алюмосилікатних речовин з низькомодульним рідким склом, результатом чого є розширення інтервалу робочих температур керамічних сумішей. Визначено залежності впливу взаємодії комбінованого наповнювача у складах фосфатних і гіпсових керамічних сумішей на якість виливків. Запропоновано диференційний термогравіметричний аналіз як підставу для визначення режимів прожарювання ливарних форм з високоміцним гіпсом.

  Скачати повний текст

Проведено експериментальні дослідження експлуатаційного поверхневого тріщиноутворення натурних конструкцій роликів машин безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Розроблено методику моделювання експлуатаційної деградації металу роликів. Досліджено вплив термоциклічного напрацювання роликів МБЛЗ на пластичне деформування металу. Запропоновано основні принципи та розроблено алгоритм ідентифікації дефектів у межах сітки термічного розтріскування для оцінки їх коалесценції та напряму поширення тріщин. Розроблено методику діагностування технічного стану роликів на підставі візуальної реєстрації поверхневого тріщиноутворення. Запропоновано лазерний ударно-хвильовий метод підвищення ресурсу роликів з поверхневим тріщиноутворенням. Вдосконалено методи розрахунку їх довговічності та залишкового ресурсу.

  Скачати повний текст

Виявлено, що короткотривала витримка у разі максимального навантаження протягом 10 с у 5 - 6 разів зменшує швидкість поширення тріщини втоми-повзучості. Розроблено інженерний метод визначення ресурсу роботи ролика МБЛЗ з тріщиною.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виробництва секцій радіаторів опалення з алюмінієвих сплавів литтям під тиском з вакуумуванням, яку реалізовано на модернізованих ливарних серійних машинах. Вперше встановлено кількісні залежності впливу силових і швидкісних параметрів 2-х ступеневого режиму пресування з двома фазами підпресування на кристалізацію тонкостінних литих біметалевих радіаторів. Встановлено взаємозв'язок термочасових параметрів лиття під тиском та механічних властивостей моно- та біметалевих секцій радіаторів. На підставі аналізу теплопередачі в моно- та біметалевих секціях радіатора розроблено нову конструкцію секції з більш високим показником тепловіддачі, ніж у її аналогів. Досліджено термочасові, швидкісні та силові параметри, а також вакуумування прес-форм під час лиття під тиском секцій, що впливають на якість радіаторів: геометрію виливка, шорсткість поверхні, герметичність. Розроблено технологічні параметри лиття під тиском моно- та біметалевих секцій радіаторів з міжцентровою відстанню 0,05 та 0,03 з централізованим вакуумуванням прес-форми для групи машин. Показано можливість використання у складі шихти до 45 % відходів власного виробництва під час виплавки алюмінієвих сплавів АК12М2 та АК12. На базі серійних машин створено автоматизований комплекс лиття під тиском мод. ГМ 711Б08А. Здійснено апробацію даного комплексу разом з модернізованими серійними машинами мод. CLH-630, CLOO-1000 і новою централізованою системою вакуумування прес-форм для групи машин.

  Скачати повний текст