Высокие расходные коэффициенты при производстве прокатных валков обусловили проведение экспериментальных термографических исследований по установлению особенностей направленного затвердевания и формирования усадочных дефектов в отливках. Технология комбинированного электродугового-электрошлакового обогрева прибылей валков обеспечивает уменьшение расхода металла на прибыли в 2,5 - 3,0 раза, предотвращает образование концентрированных усадочных дефектов в бочке и верхней шейке.

Изучена возможность снижения потери тепла через боковую поверхность футеровки прибыльной части слитков. Показано снижение теплопроводности материалов тепловкладышей (ТИВ) за счет замены в шихте кристаллического наполнителя аморфным. Наиболее эффективным следует считать диатомит, обладающий найвысшей огнеупорностью из всех природных аморфных дешевых минералов. Описаны исследования по получению промышленным способом ТИВ на основе диатомита в условиях производства тепловкладышей Магнитогорского металлургического комбината (ММК). Приведены результаты крупномасштабного промышленного апробирования диатомитовых ТИВ при разливке стальных слитков массой 18 т на ММК.

Показана технико-экономическая перспектива применения теплоизоляционных материалов для футеровки прибыльной части отливок. Рассмотрены теоретические предпосылки снижения теплопроводности за счет использования аморфных наполнителей. Приведены результаты исследования и промышленных испытаний теплоизоляционных материалов на основе аморфного наполнителя - диатомита.

Представлено методику розрахунку розмірів надливів виливків циліндричної форми, що тверднуть у разі електрошлакового обігріву металу та газодинамічного впливу. Наведено номограми для визначення розмірів надливів виливків із вуглецевої сталі за їх масою за різного співвідношення діаметра виливка до діаметра надливу.

Исследовано влияние различных факторов на некоторые физико-механические, теплофизические свойства слоистых соединений графита, которые наиболее важны для применения в литейном производстве, а именно для утепления прибылей при литье крупных отливок, а также при литье металлов и сплавов с большим коэффициентом усадки.

Приведены результаты компьютерного моделирования затвердевания слитков в СКМ "Полигон", с использованием плавающей прибыльной вставки и по существующей технологии. Расчет проведен для стального слитка диаметром 460 мм и высотой 2000 мм. Анализ полученных результатов показал, что использование плавающей прибыльной вставки при получении слитков уменьшает глубину залегания усадочной раковины и устраняет пористость в его подприбыльной части.

Проведены промышленные испытания по использованию слоистых соединений графита для утепления зеркала металла прибылей крупных отливок на одном из заводов Донецкой области. Проведенные испытания показали эффективность использования слоистых соединений графита для утепления зеркала металла крупных стальных отливок. Предложенный метод утепления позволяет сэкономить расход металла на 5 - 8 % от массы отливки.

Разработана технология применения легкоотделяемых прибылей для отливок пресс-форм литья под давлением. Пережим между прибылью и отливкой осуществляется керамической перегородкой. Фигурные керамические перегородки возможно использовать для дополнительного подогрева металла в прибыли за счет экзотермической смеси. Применение керамических перегородок повышает выход годного на 5 - 10 % и обеспечивает отделение прибылей от отливок путем отламывания.

Применение литейных моделей с минимальной поверхностью обеспечит взаимодействие их поверхности с песком (а металла - с поверхностью формы) с минимальной энергией трения. При формовке в опоке практически любое их положение даст чёткий отпечаток на хорошо уплотнённом вокруг них песке, а отсутствие угловатости улучшит степень заполнения формы металлом. Принцип минимальной поверхности также эффективен при конструировании литниковых систем и прибылей, для которых важна минимальная теплоотдача от металла в песчаную среду.

Описаны особенности конструирования опочной оснастки для литья по газифицируемым моделям с применением ускоренного охлаждения отливок. Приведённые рекомендации основываются на специфике метода псевдоожижения с учётом минимальных энергозатрат и высокой экологичности.

Выведены расчетные формулы для определения продолжительности затвердевания (100 % твердой фазы) и времени достижения границы выливания осевой зоны бочки валка, которая охлаждается в кокиле. Установлены особенности процесса перемещения расплава из прибыли для питания усадки отливок из чугуна с шаровидной формой графита и их объемная усадка.

Цель исследования - разработать рациональный режим питания усадки валка из заэвтектоидной стали 150ХНМ. Расчет процесса затвердевания отливок проводили после обработки экспериментальных данных с помощью инженерной методики Б. Б. Гуляева и Н. И. Хворинова, основанной на использовании критерия Фурье, в котором ат/R2 заменено симплексом т/R2, а на оси ординат отложен относительный размер x/R. Установлена продолжительность этапов ступенчатого комбинированного электродугового-электрошлакового обогрева прибыли прокатных валков из заэвтектоидной стали 150ХНМ. Результаты промышленных испытаний рекомендованных технологических режимов успешно опробованы и внедрены в вальцелитейном цехе ПАО "Днепропетровский завод прокатных валков". Выведены формулы для расчета рациональной продолжительности обогрева прибыли прокатного валка из заэвтектоидной стали 150ХНМ. Сокращение продолжительности обогрева прибыли уменьшает энергозатраты и уровень остаточных напряжений в отливках, которые формируются из-за перепада температур по высоте отливки между нижней шейкой и прибылью.

Выведены формулы для расчета технологического процесса производства чугунных прокатных валков с электрошлаковым обогревом прибыли.

Розроблено три способи виготовлення екзотермічних вставок з використанням газифікованої моделі як несучу конструкцію. Способи включають застосування вуглеводневих матеріалів без додаткового забруднення піщаної формувальної суміші, що багаторазово використовується в процесах лиття за газифікованими моделями. Розрахунок витрат на виробництво розроблених екзотермічних вставок за рахунок вибору оптимальної сировини, наявної на вітчизняному ринку, показав ефективність їх застосування. Запропоновано концепцію комп'ютерного моделювання геометричної форми надливу в умовах лиття за газифікованими моделями.

Предложены и исследованы новые технологические варианты производства чугунных отливок с дифференцированной структурой и свойствами из одного расплава, которые базируются на способе модифицирования базового жидкого чугуна непосредственно в литейной форме. В качестве объектов исследования выбраны отливки типа горизонтальная и вертикальная плиты, а также брусок, которые моделируют типовые промышленные литые детали, например, зуб ковша экскаватора, лемеха плугов, ножи для резания бумаги, резины и других материалов, насадки молотковых дробилок, бронефутеровочные плиты, щеки дробилок и т. п. Для получения разной структуры и свойств в отдельных частях (слоях, зонах) в экспериментальных отливках по предложенным вариантам спроектированы специальные общие и независимые (автономные) конструкции литниково-модифицирующих систем. Многочисленными исследованиями с использованием метода компьютерного моделирования и натурными экспериментами на чугунных отливках подтверждена возможность реализации предложенных технологических вариантов, а также изучены основные закономерности процессов дифференциации структуры и свойств в отливках с использованием спроектированных конструкций литниково-модифицирующих систем. Полученные результаты исследований могут быть рекомендованы для использования на промышленных предприятиях при изготовлении чугунных отливок различного назначения, получаемых литьем в песчаные формы.

Мета роботи - провести порівняльний розрахунок геометричних параметрів надливів для ковальських зливків за традиційною і експериментальною технологією з використанням сучасних теплоізоляційних виробів - ригелів вітчизняного виробництва, одним із компонентів яких є папір. Методи дослідження. Перевірені практикою інженерні методи розрахунків надливів для зливків і виливків, спираючись на численний досвід вітчизняних та закордонних ливарників, а також узагальнений власний багаторічний практичний досвід та наукові дослідження. Отримані результати. Виконані розрахунки розмірів надливів (голови) для дев'яти найменувань зливків (масою від 1 до 15 т) умовно поділених за конструкцією і виконанням на три групи. Для зливків першої групи усі частини - виливниця, наскрізний піддон і надливна надставка виконанні окремо. У зібраному вигляді ці елементи утворюють ливарну форму, яка встановлюється на піддон (2- або 4-містний) і заливається сифоном через центрову. За чинною технологією надливи зливків першої групи футерувалися звичайною формувальною сумішшю із рідким склом з ущільненням у просторі між моделлю і корпусом надливної надставки із подальшим тепловим сушінням. Для зливків другої й третьої груп виливниці також наскрізні, заливка - сифоном на піддоні. Надливна надставка також від'ємна, футерувалася шамотною цеглою із наступним сушінням. Конструктивно усі зливки уявляли собою утиснутий конус з розширенням уверх і хвилястою боковою поверхнею, донна частина зливка уявляла собою утиснутий конус з розширенням уверх і гладкою боковою поверхнею, надлив - утиснутий конус зі звуженням уверх і гладкою боковою поверхнею. Наукова новизна. Встановлено, що у переважній більшості випадків при застосуванні ригелів розрахунковий коефіцієнт корисної дії надлива складає - 0,28, що дозволило суттєво зменшити розміри надлива й отримати значну економію рідкого металу на кожний виливок або зливок. Для звичайних технологій, що традиційно використовуються в практиці виготовлення ковальських злитків, коефіцієнт корисної дії складає 0,19 (для комбінованої форми: піщаної частини форми для надлива і металевої частини для робочої частини зливка) і 0,11 - 0,14 - для повністю піщаної форми. Практична цінність. Розроблено методику розрахунків надливів під футерівку їх сучасними теплоізоляційними виробами - ригелями. Завдяки сприятливим теплофізичним властивостям матеріалу ригелів, можна зменшити розміри надливів і, відповідно, зменшити витрати рідкого металу. Використання ригелів замість вказаних вище технологій також значно покращує санітарно-гігієнічні умови й продуктивність праці на дільниці підготовки надливних надставок під заливку. Зроблені нові технології живлення і конструкції надливних надставок під ригелі, які знаходяться в експлуатації близько 6 років (перша група) і 3 роки (друга і третя групи).