Досліджено основні механічні властивості міцності та модуля пружності неперервних і грубих волокон, виготовлених з гірських порід різних родовищ України. Показано, що існує залежність міцності волокон від діаметра, температури та часу термообробки. Вивчено вплив на міцність волокон часу гомогенізації розплавів та умов формування з них волокон. Відзначено, що найбільшу міцність мають волокна, одержані за умов максимального часу гомогенізації та примусового охолодження зони формування волокон. Встановлено, що незалежно від методу визначення на модуль пружності волокон помітно впливає їх склад; незначний вплив на модуль пружності має їх діаметр.

Приведены результаты разработки физико-химической технологии регулирования свойств вяжущих композиций и базальтовых грубых волокон. На основе метода структурно-акустического резонанса исследованы процессы структурообразования вяжущих композиций в условиях действия химической и механической активации. Описаны в прикладном отношении явление дублетирования резонансных частот, эффект максимального снижения резонансной частоты и эффективной вязкости. Предложены физико-химические принципы акустической диагностики прочностных свойств вяжущих композиций, приведены результаты разработки способа определения коэффициента структурных напряжений, резонансной установки. Рассмотрены особенности получения модифицированных базальтовых грубых волокон в резонансных полях, вяжущих композициях со значительным снижением материало-энергоемкости.

Показано, что в Украине, на основе базальтовых, керамических и муллито-кремнеземистых волокон, в больших количествах уже производятся изделия, которые по своим служебным свойствам превосходят изделия из асбеста. Широкий ассортимент этих безасбестовых изделий и их более низкая стоимость создают предпосылки для замены в металлургии Украины импортных изделий содержащих канцерогенный материал - асбест.

Надано класифікації основних гірничих порід і базальтів придатних для виробництва волокон різноманітного призначення. Показано співвідношення між головними породотвірними окиснями. Зроблено висновки про застосування сировини з відповідними характеристиками для виробництва волокна.

Наведено основні способи виробництва скла та базальтополотен. Надано основні характеристики полотна, одержаного на основі базальтового безперервного волокна. Проведено порівняння хімічної стійкості склополотен і базальтополотна. Визначено основні сфери використання базальтополотна.

Наведено характеристики сировини для виробництва неперервного волокна з основних гірських порід Болгарії та України. Показано хімічну стійкість і механічну міцність неперервних волокон з різних видів сировини. Зроблено висновки про можливе використання неперервного базальтового волокна як матеріалу для виготовлення геотекстилю.

На основе результатов исследований базальтов различного состава разработана методика прогнозирования вязкости расплавов горных пород на основании данных их химического анализа. Получены зависимости, описывающие вязкость расплавов горных пород при различных температурах в функции их химического состава. Разработанный метод можно использовать на практике для решения задачи оптимизации технологических режимов производства волокон различных типов.

Теоретично обгрунтовано та експериментально доведено вплив хімічного, мінерального та структурного складу лужних гірських порід, які використовували як сировину для виробництва мінерального волокна, на технологічні параметри процесу, що дозволяє визначити можливість переробки сировини з меншими енерговитратами та її використання як однокомпонентної шихти дя одержання різних видів волокон. Доведено можливість одержання волокна з заданими характеристиками, а саме: хімічною та температурною стійкістю. З врахуванням балансу сил, діючих за довжиною волокна та температурно-в'язкісної характеристики процесу створено математичну модель газового роздмухування мінерального волокна високошвидкісним газовим потоком, яка враховує всі значущі параметри, що впливають на технологічний процес та дає змогу створити програму автоматичного керування процесом. Визначено принципи створення нових композицій на основі базальтового волокна різного діаметра. Розроблено ефективні технологічні методи одержання та модифікування нових композицій на основі мінерального волокна.

Проведено порівняльний аналіз сировинної бази галузі промисловості - виробництва базального волокна. Досліджено хімічний та мінеральний склад базальтових порід. Визначено придатність певного складу сировини для одержання шпательного або безперервного волокна. З'ясовано вплив хімічного та мінерального складу гірських порід на якісні показники розплаву та фізико-хімічні характеристики одержаного з розплаву базальтового волокна. Установлено зміни якісних характеристик безперервного волокна за впливу в'язкості розплаву та конструкції філь'єрної пластинки. Доведено можливість заміни платинових філь'єрних пластин на пластини з жаротривких сплавів. Наведено нову конструкцію такої пластинки. Запропоновано схему розробленої установки щодо виробництва безперервного волокна та порівняльні характеристики одержаного за промислових умов полотна на основі безперервного базальтового волокна, створеного з використанням скловолокна. З урахуванням взаємозв'язку випромінювання теплової енергії з площею поверхні випромінюваного тіла та залежності в'язкості розплаву від його температури запропоновано принципово нове тлумачення процесу утворення вторинних ниток за умов роздуву первинних ниток газовим полотном. Досліджено процеси волокноутворення під час роздуву первинних ниток у процесі одержання супертонкого воллокна. Установлено параметри процесу, за яких утворюється супертонке волокно потрібної довжини та діаметру. Запропоновано спосіб і описано установку для виробництва суміші тонкого та супертонкого волокна, на її основі одержано новий вид нетканого матеріалу - композитного полотна.

Проведен обзор работ, отражающих основные стадии технологии получения непрерывных базальтовых волокон. Рассмотрено влияние реологических и кристаллизационных свойств базальтовых расплавов на условия получения волокон. Установлено, что чем выше отношение вязкости к поверхностному натяжению eta/sigma, тем стабильнее процесс волокнообразования. Вязкость расплава, с учетом кристаллизационной способности, определяет температурный интервал формования волокон. Отмечены особенности получения волокон из базальтового сырья минерального состава. Более выраженная температурная зависимость вязкости наряду с повышенной кристаллизационной способностью расплавов обусловливает более узкий температурный интервал формования базальтовых волокон в сравнении со стеклянными. Высокая смачивающая способность базальтовых расплавов, а также их высокая поглощающая способность инфракрасного излучения являются факторами, снижающими производительность процесса формования. Поэтому оптимизация существующих технологий производства непрерывных базальтовых волокон является актуальной задачей.

Розглянуто методи визначення реологічних і кристалізаційних властивостей базальтових розплавів. Наведено дані щодо властивостей базальтових розплавів, придатних для одержання базальтових безперервних волокон, порівняно із розплавами скла типу Е. Встановлено, що форма струменя розплаву характеризує зону формування волокон і залежить від параметрів процесу та властивостей розплаву. Запропоновано математичну модель, що описує особливості теплообміну у разі повільного витікання базальтового розплаву через коротку фільєру в повітря та охолодження. Розраховано поздовжній розподіл температури в розплаві та стінці фільєри залежно від конструктивних і режимних параметрів. Встановлено, що найбільше охолодження розплаву відбувається за малих швидкостей витікання розплаву (високої в'язкості) у фільєрах з більшим внутрішнім діаметром (малою товщиною стінок) та більшою довжиною. Одержані результати можуть бути використані для розрахунку температури у вільному струмені розплаву, що витікає з фільєри. Вони дозволять оптимізувати технологію одержання базальтових неперервних волокон.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л437.21

Рубрики:

Базальтове литво

Шифр НБУВ: Ж26618 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Л437.210.4-5

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Для покращання спектра вхідного струму джерела живлення в електротермічних установках із виробництва БСТВ розроблено новий підхід до корекції струму в режимі розігріву філь'єрної пластини, який використовує комбіновану схему джерела живлення за системою тиристорний регулятор - спеціальний трансформатор - активний коректор струму. Проведено аналіз діаграм струму коректора та спектрограм вхідного струму, який підтверджує ефективність запропонованого рішення.

Описан гибридный фильтр гармоник сетевого тока источника питания электротермической установки по производству базальтового супертонкого волокна (БСТВ) в режиме разогрева фильерной пластины. Фильтр использует комбинированную схему пассивного широкополосного LMC-фильтра, каскадно включенного с транзисторным активным фильтром. Проведено математическое моделирование такого фильтра и экспериментальная проверка эффективности подавления им гармоник сетевого тока. Проведено сравнение экспериментальных спектрограмм и эпюр тока с аналогичными результатами моделирования, подтверждена адекватность моделей и возможность их использования при разработке однофазных гибридных фильтров гармоник тока.

На основі методу перегрітих розплавів створено енергоефективну одностадійну промислову технологію отримання високоякісних базальтових мікро продуктів у вигляді штапельних і неперервних волокон, мікрофібри та мікросфер. Досліджено використання розроблених продуктів для виробництва композиційних виробів на основі деяких полімерних та металевих матриць. Розв’язано задачу про максимально можливе хаотичне наповнення простору сферами однакового радіусу, що дало змогу надати рекомендації щодо оптимальної концентрації мікросфер у сумішах, придатних для виготовлення композиційних виробів методом лиття під тиском. На основі виготовленого спеціальним способом супертонкого волокна розроблено матеріал, придатний для виконання теплоізоляційних робіт високопродуктивним методом пневматичного укладання. Показано ефективність методу перегрітих розплавів при виробництві волокон із базальту, модифікованого силікатом цирконію. Встановлено, що такі волокна мають значно кращу хімічну стійкість, як у лужному, так і в кислому середовищі порівняно з не модифікованими волокнами. Наведено численні приклади практичного використання розроблених продуктів.

Розглянуто особливості математичного моделювання та проведено аналіз електромагнітних процесів у системі "тиристорний регулятор струму - спеціальний трансформатор" (ТРС - СТ). Запропоновано непрямий метод вимірювання температури фільєрної пластини, що базується на контролі струмів первинних обмоток СТ. Створено імітаційну модель системи ТРС - СТ, що дає змогу враховувати нелінійність характеристик матеріалу осердя трансформатора й нелінійність опору навантаження для досягнення необхідної точності відображення електромагнітних процесів. Результати імітаційного моделювання підтвердили ефективність розробленої математичної моделі, розходження кривих перехідних процесів, отриманих за допомогою моделювання та кривих, отриманих під час проведення досліджень на експериментальній установці, складає не більше ніж 5 % і дає змогу оптимізувати багатоконтурні системи керування з взаємопов'язаними і нелінійними параметрами.

Виявлено вплив добавок оксидів титану, цирконію та бору на фізико-хімічні характеристики алюмосилікатних розплавів із гірських порід, процеси волокноутворення, структуру та фізико-хімічні властивості волокон, що дозволяє науково-обґрунтовано створювати нові композиційні матеріали зі заздалегідь заданими фізико-механічними та фізико-хімічними характеристиками та структурою. Встановлено, що застосування нових волокон для виробництва матеріалів і композитів зменшує ризики, пов'язані з руйнуваннями стратегічних об'єктів і споруд (доріг, мостів, дамб, контейнерів, сховищ хімічних та радіоактивних відходів, фільтрувальних матеріалів та ін.). Підтверджено практичне значення матеріалів дисертації актом впровадження і патентами України на винахід і корисні моделі.

Дисертація присвячена підвищенню енергоефективності та продуктивності системи “тиристорний регулятор струму - спеціальний трансформатор" шляхом встано¬влення нових взаємозв'язків між електричними і технологічними параметрами елек¬тротермічних установок з виробництва базальтового супертонкого волокна, що формують систему правил нейро-нечіткої логіки, яка дозволяє забезпечити автома¬тичне керування установкою при неповній визначеності технологічних характерис¬тик. Вперше розроблено математичні та імітаційні моделі системи регулятор струму - спеціальний трансформатор - активне навантаження, які враховують нелі¬нійні властивості осердя трансформатора та нелінійну залежність температури нагрівального елементу установки в зоні утворення первинних волокон від величи¬ни первинного струму трансформатора. Розвинуто новий метод керування установкою для виробництва базальтового супертонкого волокна з використанням нейро-нечіткої логіки, який полягає у формуванні необхідних величин сигналів керування - швидкості витягування первинного волокна і первинного струму стабілізації спеціального трансформатора, в залежності від заданих технологічних параметрів. При цьому забезпечуються бажа¬на якість перехідних процесів, задана точність в усталених режимах та швидкість реакції системи при відпрацюванні збурення системи. Вперше встановлено закономірності впливу режимів роботи системи з регуля¬тором струму електротермічної установки на показники якості електроенергії мере¬жі живлення, що дало змогу розробити нові гібридні фільтро-компенсуючі пристрої для придушення вищих гармонік споживаного струму. Отримані наукові результати знайшли практичне застосування при створенні високоефективних систем керування установками УБСТВ 22 з виробництва базаль¬тового супертонкого волокна, які пройшли випробовування в умовах діючих вироб¬ництв ВКП «Чернівецький завод теплоізоляційних матеріалів» та ТОВ «Сєвєродо¬нецький завод теплоізоляційних матеріалів» (підтверджено актами впровадження).