2025
Permanent URI for this community
Browse
Browsing 2025 by Title
Now showing 1 - 12 of 12
Results Per Page
Sort Options
Item Adaptation of a Predicate Model in Control Problems of Nonstationary Static Objects(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Tryputen, Mykola; Kuznetsov, Vitalii V.; Verovkin, Oleksandr; Ivliev, VitaliiENG: When controlling static objects at the optimization level, pattern recognition methods are used that allow partitioning the factor space into elementary subdomains in the form of n-dimensional hyperparallelepipeds. One of the main elements of the control structure for this approach to control is the adaptation algorithm, that makes it possible to refine the description of a static object under nonstationarity conditions. Repeated use of the adaptation algorithm to refine the model leads to an unjustified complication of its logical structure and the accumulation of information that has lost its relevance. The paper proposes a method for minimizing the description of images of technological situations, that makes it possible to overcome the indicated disadvantages. The method is based on the property of invariance of the number of parameters defining the hyperparallelepiped to the size of the described area in the factor space. This made it possible to identify significant boundary sub-areas in the description of the image of technological situations and, by their subsequent combination in the direction of the feature axes, to select a description with a minimum number of sub-areas. When performing these operations, “outdated” information is removed and the logical structure of a static control object is simplified as much as possible. The paper shows the possibility of implementing an algorithm for minimizing the description of images on the basis of α-algebra, that makes it possible to integrate its control structures using relational data models. The effectiveness of the proposed algorithm is confirmed by computational experiments in the control of the process of lump crushing for the conditions of a mining and processing plant.Item Improving the Efficiency of the Ferroalloy Smelting Process in Electric Arc Furnaces by Improving Control and Management of Technological Modes(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Nikolenko, Anatolii V.; Nezhurin, Vadym; Kuvaev, Viktor; Verovkin, Oleksandr; Bashko, Volodymyr; Kopysov, Vladyslav; Koliadenko, OleksandrENG: The article addresses the issues of improving the efficiency of ferroalloy smelting in electric arc furnaces by enhancing the control and management of technological regimes. Recent global trends, such as the increase in the production of high-quality alloy steels and semiconductor products, have led to a sharp rise in the demand for ferroalloys and crystalline silicon. In this context, the intensification of technological processes and the optimization of energy consumption in ferroalloy electric furnaces have become particularly relevant. The ferroalloy smelting process is based on the carbothermic reduction of metals from their oxides, occurring at high temperatures with significant heat absorption. Although the mechanisms and kinetics of the main reduction reactions have been well studied, in industrial conditions, the techno-economic indicators of the process are significantly inferior to those achieved in laboratory settings. The extraction rate of target elements decreases to 75–80%, and the energy consumption exceeds the theoretically necessary amount by 1.5–2 times. Traditional approaches to improving the ferroalloy smelting process through the enhancement of furnace designs and the selection of charge materials with specific physico-chemical properties have largely exhausted their potential. In the context of continuously rising energy costs and deteriorating raw material quality, the urgent problem now lies in implementing fundamentally new approaches to technological process control, focused on detailed monitoring and analysis of the furnace’s current state. The authors justify the necessity of transitioning from the "input-output" control system to a more advanced "input-state-output" principle, which enables real-time analysis of the furnace workspace parameters and prompt influence on the course of the technological process. In particular, significant attention is devoted to the development of methods for analyzing the electrical, thermal, and physico-chemical characteristics of the active zone of the furnace, which determine the main transformation processes of the charge. The paper discusses the design features of electric arc furnaces and describes the structure of the workspace for different types of processes - slag-free and slag-forming. It is shown that the distribution of energy among the zones of the charge, the arc, and the melt has a substantial impact on the techno-economic indicators of production. The peculiarities of arc burning, heat transfer processes, and ionization in the gas cavities of the furnaces are studied. The article highlights the main methods for investigating processes in furnaces: probing, analyzing oscillograms of current and voltage, determining the resistances of the charge and melt, as well as modern methods for assessing power distribution across furnace zones based on measurements of electrical parameters. Special attention is paid to the problem of increasing the accuracy of assessing the parameters of energy processes without interfering with the technological process. The authors emphasize the importance of optimizing the modes of electric power supply and the structural parameters of furnaces to ensure the stability of the bath operation, reduce the dispersion of fluctuations, and minimize losses. Methods for selecting optimal electrode immersion parameters, managing charge regimes, and selecting charge materials considering their electrophysical properties are presented. The article makes a significant contribution to the creation of a scientific basis for improving the efficiency of ferroalloy smelting, which is of particular importance in the context of the modern energy crisis and the growing demands for the quality of metallurgical industry products.Item Increasing the Reliability of Simulation of Asynchronous Motor Operation Based on an Adaptive Approach(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Tryputen, Mykola; Kuznetsov, Vitalii V.; Verovkin, Oleksandr; Koliadenko, OleksandrENG: This research focuses on improving the reliability of simulating the operation of induction motors when solving technical and economic problems related to the selection of protection systems for electric drives operating in industrial power networks with poor power quality. The presence of voltage asymmetry, harmonic distortions, and other power quality issues in workshop networks significantly affects the performance and service life of induction motors, increasing energy losses and maintenance costs. The article proposes a power and economic model that allows conducting computational experiments to determine the optimal solution for improving power supply quality. A key element of the model is the system for generating and controlling linear voltage parameters, which ensures compliance of the simulated signals with their statistical regularities observed in real industrial conditions. The research introduces adaptive algorithms for the continuous and simultaneous assessment of average values, variances, autocorrelation, and cross-correlation functions of voltage harmonics. Mathematical expressions for their correction during the accumulation of information are presented. Structural schemes of control systems for both analog and digital modeling of voltage processes are proposed, allowing for real-time monitoring of the reliability of generated data. The simulation results were verified through statistical hypothesis testing for the average values and variances of the generated voltage harmonics. Experimental studies were carried out in the rolling shop No. 1 of Dneprospetsstal LLC, where significant voltage distortions are caused by the operation of powerful semiconductor converters. The results confirmed the adequacy of the proposed modeling approach and its applicability for making economically sound decisions regarding the choice of technical solutions for voltage quality improvement. This work contributes to the field of energy efficiency in industrial enterprises by providing a methodological basis for the reliable simulation of induction motor operation in the presence of distorted power supply conditions. The proposed approach allows reducing the cost and duration of experimental studies by replacing them with validated computational modeling.Item Modeling of Electromagnetic Processes in a Nonlinear Circuit of an Electrolyzer for Pulse Deposition of Metal Coatings(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Bondar, Oleh I.; Siversky, Serhii; Gurin, Yevgen; Koliadenko, Oleksandr; Bashko, Volodymyr; Kopysov, Vladyslav; Pilipenko, VyacheslavENG: The primary objective of this study is to construct a comprehensive analytical model describing the electromagnetic processes in a nonlinear electrical circuit of an electrolyzer operating under pulsed electrodeposition conditions. Special attention is given to the influence of reversed rectangular voltage pulse parameters on the near-cathode voltage drop, deposition current, and the general electrochemical behavior of the system. The goal is to identify optimal operation modes of the pulse power supply that ensure high-quality metal coatings while minimizing energy consumption and structural defects. Methodology. The research employs the method of variable transformation to develop a set of differential equations describing the dynamic behavior of voltage and current in a nonlinear electrolyzer circuit during pulsed operation. The model accounts for critical circuit components: resistive, capacitive, and inductive elements of the electrolyte, as well as nonlinear conductances reflecting electrochemical properties. Analytical expressions for voltage drop and deposition current are derived for both the forward and reverse pulse intervals. The model includes the influence of electrolyte inductance–an often-neglected factor–which significantly alters the current front shape and ultimately affects deposition kinetics and coating characteristics. Numerical simulations are performed to validate the analytical solutions. Results. Closed-form analytical expressions were obtained for the time-dependent near-cathode voltage drop and deposition current under pulsed conditions. It was shown that the electrolyte inductance leads to a rounding of the current front, influencing both the amplitude and stability of the electrochemical reactions. A parametric analysis identified that the optimal pulse duty cycle lies in the range of τ/T ≈ 0.73 to 0.78. Within this interval, the maximum near-cathode voltage drop does not exceed 0.6 V, while the peak voltage and total current remain within safe technological limits (up to 13 V and 150 A, respectively). The average partial discharge current at the cathode remains stable at approximately 70 A, ensuring consistent deposition rates. Scientific novelty. This work introduces a novel analytical approach to modeling pulsed electrodeposition that, for the first time, includes the effect of electrolyte inductance. Unlike existing models relying heavily on numerical simulations, the proposed model allows for direct computation of key process parameters. It enables the derivation of precise criteria for determining the optimal ranges of input pulse parameters–both in amplitude and duration–necessary to avoid the formation of crystalline defects and to achieve uniform, high-quality coatings. These innovations significantly advance the theoretical understanding of pulsed electrochemical processes. Practical significance. The developed model provides a valuable tool for industries that utilize electrochemical metal deposition, including microelectronics, galvanics, mechanical engineering, and power systems. It offers a foundation for designing advanced pulse power supplies with optimized operation modes and supports the development of automated control systems for deposition processes. Furthermore, the model can aid in adapting laboratory results for industrial implementation, improving coating quality, process efficiency, and operational reliability.Item Енергозберігаючі технології при виробництві труб(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Губинський, Михайло Володимирович; Угрюмов, Юрій Дмитрович; Губінський, Олексій Володимирович; Мазур, Ігор Анатолійович; Угрюмов, Дмитро ЮрійовичUKR: Однією з актуальних проблем України в даний час є нестача первинних енергоносіїв, зокрема природного газу, що обмежує енергоспоживання підприємств. Проблема посилюється поетапним підвищенням вартості енергоносіїв (природного газу, електроенергії), а також іншими причинами, що знижує конкурентоспроможність металургійних підприємств України. Метою даної роботи є аналіз відомих технічних рішень по енергозбереженню в прокатному виробництві, переважно при виробництві гарячекатаних безшовних труб, для подальшого удосконалення виробництва труб. На основі аналізу шляхів енергозбереження при виробництві гарячекатаних труб відзначається головний напрямок енергозбереження в прокатному виробництві – це будівництво прокатних станів поблизу машини безперервного лиття заготовки. В даній роботі розглянуті такі напрямки зниження енерговитрат, як: гарячий посад заготовок в нагрівальні печі трубопрокатних агрегатів; економія природного газу при нагріві термічній обробці; пряме прошивання безперервно литої заготовки на косовалковому стані пілігримового агрегата; термомеханічна обробка труб з прокатного нагріву.Item Комплексний вплив модифікування на властивості γ-сплаву на основі алюмініду титану(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Галєнкова, Ольга Борисівна; Єфанов, Володимир Сергійович; Завгородній, Олександр Васильович; Бронецька, Вікторія Ігорівна; Шевченко, Володимир ГригоровичUKR: Методом планування повнофакторного експерименту досліджено вплив модифікуючих елементів Y, Reта Bна властивості сплаву на основі алюмініду титану системи Ti-28Al-7Nb-2Mo. Отримано регресійні рівняння, що дають можливість розрахувати хімічний склад сплаву у відповідності до заданого рівня властивостей матеріалу авіаційного виробу.Item Комп’ютерне моделювання і експериментальна прокатка-з’єднання кірігамі-композитів(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Фролов, Ярослав Вікторович; Бобух, Олександр Сергійович; Бояркін, Вячеслав Володимирович; Коноводов, Дмитро Володимирович; Кузьміна, Ольга МихайлівнаUKR: В роботі досліджено застосування техніки кірігамі в інженерії для створення багатошарових композиційних матеріалів з програмованими механічними властивостями. Основною метою є розробка та перевірка адекватності математичної моделі процесу прокатки-з’єднання алюмінієвої матриці, армованої сталевою просічно-витяжною сіткою. Модель побудована в середовищі QFormUK з використанням методу скінчених елементів та врахуванням відповідних реологічних характеристик матеріалів і граничних умов. Експериментальні дослідження прокатки-з’єднання проводились на лабораторних станах типу дуо та кварто при температурах до 500°C та різних ступенях деформації (20–50%). Результати чисельного моделювання узгоджуються з експериментальними даними щодо зміни геометрії сітки та розподілу деформацій. Встановлено, що навіть при незначному ступені деформації (20%) можливе формування ефективного з’єднання з проявом “zip-bonding” ефекту, однак таке з’єднання є нестабільним. Тому в процесі прокатки-з’єднання доцільно застосовувати величину ступеня деформації, що перевищує 30%.Результати дослідження можуть бути використані для подальшої розробки технологій виготовлення функціональних кірігамі-структур на основі металевих композицій.Item Питання зниження витрати метала при виробництві гарячекатаних труб(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Губинський, Михайло Володимирович; Угрюмов, Юрій Дмитрович; Губінський, Олексій Володимирович; Мазур, Ігор Анатолійович; Угрюмов, Дмитро ЮрійовичUKR: Розглянуті основні історичні напрямки економії метала при виробництві гарячекатаних безшовних труб на різних трубопрокатних агрегатах, що досягли практичного використання. Зниження витрати металу є одним з основних напрямків зниження витрат при виробництві труб, так як доля вартості заданого металу за вирахуванням відходів складає від 50 до 85%. Виконаний аналіз металовикористання при виробництві гарячекатаних безшовних труб на різних трубопрокатних агрегатах показав, що найбільші технологічні втрати металу мають місце на пілігримових агрегатах за рахунок обрізі металу на пілігримовому стані в затравку та пілігримову головку. Розглянуті основні напрямки зниження цих втрат, при цьому відмічається що найбільш ефективними є прокатка гільзи в стик та розкатка пілігримової головки на вільній ділянці дорна. Також розглянуті питання зменшення окалиноутворення при гарячій прокатці труб шляхом прискореного охолодження виробу водою на виході з чистого калібру та збільшенням швидкості охолодження на повітрі.Item Порівняльний аналіз математичних моделей визначення температур критичних точок економнолегованих сталей(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Бабаченко, Олександр Іванович; Кононенко, Ганна Андріївна; Кімстач, Тетяна Володимирівна; Подольський, Ростислав Вячеславович; Сафронова, Олена АнатоліївнаUKR: Кінцевий рівень механічних та експлуатаційних властивостей легованих сталей багато в чому забезпечують параметри термічної обробки для проведення якої необхідно знати величини критичних температур фазових перетворень Ас1 і Ас3, також температур бейнітного (ВS) та мартенситного (МS) перетворень. Експериментальне визначення витратне, тому актуальною є потреба у використанні розрахункових методів. Мета роботи – з числа відомих математичних моделей визначити найбільш придатні для прогнозування температури критичних точок багатокомпонентних економнолегованих конструкційних сталей. Дослідження проводили шляхом порівняльного аналізу результатів розрахунків за відомими математичними моделями, які використовують для визначення температур критичних точок фазових перетворень в багатокомпонентних економнолегованих конструкційних сталях, та експериментальних даних для досліджуваних сталей і сталі-прототипу. Хімічний склад досліджуваних сталей визначали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L. Досліджувані сталі виплавляли в лабораторних умовах з шихтових матеріалів технічної чистоти в індукційному модулі ІТПЕ-0,01. Плавку проводили методом переплаву без примусового окислення домішок. Для виявлення структурних і фазових перетворень сталі-прототипу був використаний метод диференційного термогравіметричного аналізу (ДТГА) який проводили на синхронному термічному аналізаторі STA449CJupiter. Приведено результати порівняльного аналізу математичних моделей, що застосовують для прогнозування температур критичних точок фазових перетворень в економнолегованих конструкційних сталях. Проаналізовано вплив легуючих елементів на значення критичних температур, а також розглянуто умови застосування різних математичних моделей. Встановлено, що досліджені математичні моделі дозволяють встановити величини критичних точок сталей з відносно невеликою точністю відносно фактичних, визначених експериментально. Тим не менше, виходячи з того, що на практиці для призначення температури під загартування найбільш значущою є температура Ас3, а реальна температура загартування, з технологічної точки зору та обладнання, що використовується для проведення термічної обробки, може перевищувати температуру точки Ас3на 30...100 С, то з достатньо високим рівнем точності розрахунок величини температури Ас3для економнолегованих конструкційних сталей рекомендовано проводити за математичними моделями програмного комплексу Jmat PRO або ІЧМ.Item Синергетичний та селективний вплив легуючих елементів на механічні властивості бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Кімстач, Тетяна Володимирівна; Узлов, Костянтин ІвановичUKR: Представлено результати досліджень синергетичного та селективного впливу легуючих елементів на механічні властивості ливарної бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn, розплав якої був залитий та охолоджений в піщану та сталеву ливарні форми. Мета роботи -встановити закономірності синергетичного та селективного впливу легуючих компонентів та умов формування литої термічно не обробленої бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn при масовому вмісті алюмінію –6,0...7,5%, кремнію –1,0...2,5%, марганцю –0,21...0,45%, олова –1,0...2,2% на її механічні властивості при нормальній температурі, розплав якої був залитий в піщану та сталеву ливарну форму. Для визначення комплексного впливу хімічного складу досліджуваної бронзи на її механічні властивості використали критерій, KR, який є певним співвідношенням легуючих елементів бронзи та її домішок. Хімічний склад виплавлених бронз визначали на прецизійному аналізаторі EXPERT 4L. Інтервал температур за яким розраховували середньозважену швидкість охолодження бронзових зразків визначали за результатами диференційного термогравіметричного аналізу, який проводили на синхронному термічному аналізаторі STA 449 C «Jupiter» фірми NETZSCH (Німеччина). Механічні властивості бронз визначали за результатами руйнування зразків на машині FP-100/1 та маятниковому копрі PSW-30. Твердість за Брінелем визначали на приладі ТШ-2. Встановлено, що синергетичний та селективний вплив легуючих елементів на границі міцності та плинності бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn визначається більшою мірою швидкістю охолодження бронзи в ливарній формі, підвищення якої призводить до інверсії характеру селективного впливу легуючих компонентів на міцність. Характер селективного впливу хімічних елементів на границю плинності та твердість лише частково змінюється по відношенню до олова і зовсім не впливає на характер змін показників пластичності бронзи. При цьому, з підвищенням швидкості охолодження бронзи в ливарній формі ступінь синергетичного та селективного впливу легуючих елементів на механічні властивості бронзи системи Cu-Al-Si-Sn-Mn зменшується. З числа легуючих елементів в бронзах системи Cu-Al-Si-Sn-Mn, за характером впливу на рівень механічних властивостей, твердості та долі хімічної сполуки в структурі досліджуваної бронзи, алюміній є антиподом до олова, кремнію та марганцю.Item Системний аналіз інваріантності сепаратних контурів керування швидкісним режимом прокатки з петлею на неперервних дрібносортних станах(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Єгоров, Олександр Петрович; Михайловський, Микола Володимирович; Рибальченко, Марія ОлександрівнаUKR: Стан прокату в міжклітинних проміжках неперервних дрібносортних станів визначається різницею швидкостей прокату на виході з попередньої та на вході в наступну кліть. Зміна швидкості прокатки в будь-якій кліті проміжку, що виникає під дією технологічних збурень, призводить до відхилення від початкового режиму прокатки в цьому проміжку. Усунення такого відхилення досягається цілеспрямованою корекцією частоти обертання валків однієї з клітей. Однак, при цьому порушується швидкісний режим у сусідньому по ходу прокатки міжклітинному проміжку, що приводить в дію контур регулювання натягу або петлі, а потім і наступних проміжках, що може дестабілізувати роботу всього стану. Для вирішення цієї проблеми необхідно при зміні частоти обертання валків однієї з клітей неперервної групи, одночасно узгоджено змінювати частоту обертання валків всіх наступних (по ходу прокатки) або всіх попередніх (проти ходу прокатки) клітей. Комп'ютерне моделювання функціонування системи керування швидкісним режимом прокатки у групі клітей підтвердило ефективність запропонованого методу, заснованого на системному аналізі інваріантності роботи сепаратних контурів стабілізації положення петлі прокату.Item Удосконалення металозберігаючої технології прокатки труб на пілігримовому стані(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Добряк, Володимир Дмитрович; Угрюмов, Юрій Дмитрович; Стасевський, Станіслав Леонідович; Мазур, Ігор Анатолійович; Угрюмов, Дмитро ЮрійовичUKR: Розглянуті особливості і перспективи розвитку процесу розкатки пілігримової головки на вільній ділянці дорна. Основною проблемою цього процесу є зміщення ділянки по дорну в напрямку обертання валків пілігримового стана. На основі теорії пружно-пластичного удару пілігримової головки і валків стана розраховані після ударні швидкості і переміщення труб для реальних умов пілігримової прокатки. Розглянуті два способи зменшення переміщення пілігримової головки при її взаємодії з валками: зниження кутової швидкості валків при розкатки пілігримової головки та застосування гальмівних колодок, які створюють задній натяг труби.