№ 2 (143) (ТПМ ІПБТ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Випуск 2 (143). Теорія і практика металургії(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024)UKR: Журнал розрахований на широке коло читачів (науковців, фахівців) в галузі металургійного виробництва чавуну, сталі, феросплавів та кольорових металів, теоретичних основ одержання металів та сплавів та розробки механізмів процесів, залучення у виробництво матеріалів техногенного походження, прокатного виробництва, удосконалення відомих матеріалів та створення якісно нових, дослідження в області розширення вугільної сировинної бази коксування, математичного моделювання технологічних процесів, удосконалення машин для металургійного виробництва та підвищення надійності металургійного обладнання.Item Теоретичне визначення міцності композитного матеріалу в умовах всебічного стиснення(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Білодіденко, Сергій Валентинович; Іщенко, А. О.; Рассохін, Д. О.; Бем, Р.UKR: Мета. Метою дослідження є теоретичне обґрунтування міцності вітчизняного композитного матеріалу в умовах всебічного стискання та створення моделі, яка дозволяє передбачити поведінку матеріалу під навантаженнями. Методика. У дослідженні використано метод кінцевих елементів (МКЕ) для моделювання напружено-деформованого стану композитного матеріалу. Експериментальна частина включала підготовку багатошарових зразків з полімерними композитними матеріалами, їхнє механічне навантажування в умовах всебічного стискування та порівняння результатів з розрахунковими даними. Додатково застосовано параметричне моделювання в середовищі Ansys Workbench для вивчення впливу змінних, таких як товщина шару та прикладена сила. Результати. Отримано залежності між товщиною композитного шару, величиною навантаження та деформаційними характеристиками матеріалу. Найкращі механічні властивості виявлено у зразків з товщиною шару 2 мм, які демонструють оптимальний баланс між міцністю та здатністю до поглинання енергії. Моделювання показало, що найбільші напруження виникають на межі контакту полімерного шару з металевою основою, що вказує на необхідність поліпшення адгезійних властивостей. Наукова новизна. Запропоновано параметричну модель для аналізу напружено-деформованого стану полімерних композитних матеріалів. Удосконалено методику оцінки міцності багатошарових композитів в умовах всебічного стиснення, що дозволяє враховувати взаємодію шарів та їхніх геометричних параметрів. Практична значущість. Результати дослідження можуть бути використані для розробки нових композиційних матеріалів з поліпшеними механічними властивостями для застосування в авіаційній, автомобільній та енергетичній промисловостях. Рекомендації щодо оптимізації товщини шарів і технології виготовлення дозволять підвищити довговічність і ефективність композитних конструкцій.Item Coordinated Control of the Composition of 01yut Steel and Deformation Processing Modes to Achieve Specified Mechanical Properties(National Metallurgical Academy of Ukraine, Ukrainian State University of Science and Technologies, Dnipro, 2024) Velychko, A. G.; Kamkin, V. Yu.; Proidak, Yurii S.ENG: Purpose: to investigate the influence of the chemical composition of steel on the output from the chipboard and to establish rational parameters of deoxidation and deformation to ensure the specified values of mechanical properties. Methods: physicochemical modeling, thermodynamic calculations, experimental studies. Results: the carbon content and the degree of oxidation of the semi-finished product from the electric furnace for further vacuum treatment to obtain low-carbon steel were determined. With an increase in the oxygen flow rate supplied to the chipboard and exceeding the value required for the stoichiometry of fuel combustion reactions, the oxidation of the semi-finished product increases. To avoid the formation of calcium silicates, it is necessary to have an active oxygen content below 2.5 ppm, which is ensured by the residual content of dissolved aluminum in steel of 0.025-0.027%. Scientific novelty: The use of complex deoxidizers in steel production allows using the synergistic effect of the joint deoxidizing action of deoxidizing elements. The use of the methodology of physicochemical modeling made it possible to effectively solve the problem of predicting the properties of steel. To study the influence of modifier elements, as well as the main alloying components, a number of parameters characterizing the state of the alloy as a whole (Zу, d) were calculated. Based on information on the significant influence of the chemical composition of the steel on its properties, a database of 150 compositions was prepared to determine the optimal composition of ultra-low-carbon steels of the 01ЮТ, 01ЮТА type by the method of physicochemical modeling. Based on the calculations, the concentrations of elements for steels of the 01ЮТ and 01ЮТА grades were selected.Item Термокінетичні дослідження процесу довідновлення вторинних карбідокремніевих матеріалів(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Дерев'янко, Ігор Володимирович; Жаданос, Олександр Володимирович; Ярошенко, Ярослав О.; Надточій, Анжела АнатоліївнаUKR: Мета: Карбід кремнію, незмінний лідер у сфері керамічних матеріалів з екстремальними властивостями, сьогодні стикається з викликом сталого розвитку. Незважаючи на широкий спектр застосувань: від виробництва абразивних інструментів, високотемпературних нагрівачів, вогнетривкої кераміки до металургії, традиційні методи виробництва SiC пов'язані з високим енергоспоживанням та значним екологічним слідом. Основна маса карбіду кремнію виробляється у печах опору по методу Ачесона. Одним із питань процесу виробництва карбіду кремнію є низький вихід товарної продукції що становить 15-19% від маси завантаження. Сучасні тенденції до створення енергоефективних та екологічно чистих технологій сприяють спонукають до використання вторинних матеріалів. В даній роботі досліджено можливість отримання карбіду кремнію металургійної якості з відходів електротермічних виробництв, що дозволить зменшити антропогенне навантаження на довкілля та знизити собівартість кінцевого продукту. Методика: Проведено лабораторні дослідження термокінетики процесу довідновлення вторинних карбідокремніевих матеріалів визначено хімічний склад отриманого карбідкремнійвміщуючого продукту. Результати та наукова новизна: Досліджено можливості довідновлення вторинних матеріалів електротермічних виробництв. Проведені дослідження отриманих карбідкремнійвміщуючих матеріалів. За результатами досліджень визначено напрями використання зазначеного продукту Практична цінність: Утилізація вторинних матеріалів дозволить зменшити кількість відходів, що направляються на звалища, та знизити ризик забруднення довкілля шкідливими речовинами. Створення замкнутого циклу виробництва: Впровадження технологій переробки вторинної сировини сприятиме створенню замкнутого циклу виробництва, що є одним з ключових принципів сталого розвитку.Item Легування чавунів фосфором для підвищення функціональних властивостей виробів(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Пройдак, Андрій ЮрійовичUKR: Поряд із традиційним виробництвом чавуну є низка марок з підвищеним вмістом фосфору. Фосфористі чавуни характеризуються низкою позитивних властивостей. Підвищений вміст фосфору в чавуні приводить до збільшення гідрорухливості розчину, сприяє підвищенню антифрикційних властивостей, а також зносостійкості. У чавунах, які порівняно зі сталями містять більше вуглецю, фосфор утворює евтектику, складовою частиною якої є фосфід заліза Fe3P. У залежності від вмісту фосфору в сірих чавунах з пластинчастою та високоміцних чавунах з кулястою формами графіту, фосфідна евтектика має вигляд разорієнтованих окремих включень, розірваної або суцільної сітки. У роботі наведені результати досліджень щодо впливу різних концентрацій фосфору на функціональні властивості виробів. Потреба металургійного виробництва України у ферофосфорі забезпечується, в основному, за рахунок імпортних поставок. У зв’язку з цим забезпечення металургійних підприємств вітчизняними фосфоровмісними матеріалами, як ферофосфор, для виплавки широкого марочного спектру чавунів є нагальною задачею.Item Моделювання нових процесів підготовки гільз перед прокаткою(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Білодіденко, Сергій Валентинович; Мазур, Ігор Анатолійович; Добряк, Володимир Дмитрович; Угрюмов, Юрій Дмитрович; Угрюмов, Дмитро ЮрійовичUKR: Метою даної роботи є розробка нових технологічних процесів підготовки кінців гільз на дорні перед прокаткою на пілігримовому трубопрокатному стані. Методика. В роботі вирішена задача підготовки кінців гільз в лінії зарядки в них дорнів, котра здійснюється на діючій дільниці пілігримового стана. Результати. Для визначення енергосилових параметрів зусилля заправного преса при підготовці заднього кінця гільзи використано метод ліній ковзання, за допомогою якого були розраховані зміни зусилля роздачі заднього кінця гільзи конічним пояском дорна з урахуванням глибини його введення. Наукова новизна. Це дозволяє назначити робочу довжину конічного пояска дорна при вибраній його конусності з урахуванням можливостей гідроциліндра заправного преса. Практична значущість. Запропонована технологія підготовки кінців гільз на дорні перед пілігримовою прокаткою дозволяє знизити різностінність гільз та труб за рахунок концентричного розташування гільзи на дорні в процесі прокатки.Item Реконструкція камерної печі періодичної дії(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Радченко, Юрій Миколайович; Гупало, Олена В'ячеславівна; Єрьомін, Олександр Олегович; Грес, Леонід Петрович; Штацький, М. О.UKR: Мета. В роботі розглянуто питання реконструкції камерної печі періодичної дії з метою підвищення енергоефективності агрегату. Методика. Піч, що розглядається в роботі, працює при постійній температурі в робочій камері, опалюється природним газом та має номінальну продуктивність 100 кг/год. За проектом стіни печі двошарові: вогнетривкий шар 120 мм виконано з шамоту класу Б; теплоізоляційний шар 60 мм – з діатомової цегли. Для дослідження температурних полів та втрат теплоти через футеровку при експлуатації печі авторами розроблено двомірну математичну модель теплопровідності через плоску стінку для нестаціонарного температурного стану. Результати. З використанням математичної моделі виконано чисельні розрахунки для печі базової конструкції та трьох варіантів реконструкції її футеровки. Реконструкція передбачає заміну цегляної футеровки печі на футеровку, виконану з мулітокремнеземістого волокна МКРВ-340, товщиною 180, 120 та 60 мм, відповідно до варіанту реконструкції, що розглядається. Визначено зміну теплових втрат та розподілу температур в футеровці, обчислено витрати палива та його вартість, що витрачаються на покриття теплових втрат, а також масу та вартість футеровки. Наукова новизна роботи полягає у виявленому взаємозв’язку між конструктивними та експлуатаційними показниками печі, а практична значущість роботи – в розроблених рекомендаціях щодо вибору раціональної товщини шару футеровки печі із мулітокремнеземістого волокна в залежності від очікуваного терміну експлуатації теплового агрегату.Item Дослідження впливу різних видів біопалив на міцність сирих гранул при виробництві залізорудних окатишів(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Бойко, Максим Миколайович; Єфіменко, В. В.; Журавльова, Світлана Валеріївна; Полякова, Наталія Володимирівна; Подушко, К. А.; Круглов, А. М.UKR: Мета. Одним зі шляхів зниження викидів СО2 при виробництві окускованої залізорудної сировини є використання біопалив, які також дозволяють зекономити більш дороге викопне паливо. Особливо економічний ефект досягається при використанні біопалив при обпалі окатишів, що дозволяє зменшити витрату природного газу. Окатиші з додаванням біопалива повинні відповідати мінімальним вимогам до механічної міцності в вологому та сухому стані для можливості подальшої термічної обробки, а в обпаленому сталі - для можливості використання доменної печі. В роботі розглянуто особливості застосування біопалив в якості твердого палива в шихті для виробництва окатишів. Метою даного дослідження є встановлення можливості використання лушпиння соняшнику, пшеничної соломи, деревини та деревного вугілля у якості твердого палива в шихті окатишів, а саме визначення впливу додавання біопалив на міцність сирих та сухих окатишів. Методика. Для дослідження було обрано чотири види палива рослинного походження: лушпиння соняшника, пшенична солома, деревина, а також деревне вугілля. Для дослідження можливості використання палив рослинного походження при обпалі окатишів була підготовлена шихта наступного складу: залізорудний концентрат, бентоніт, а також один із чотирьох видів палива рослинного походження що досліджується. Витрата кожного з біопалив складала від 0 до 1 %. Для зменшення впливу форми, розмірів та умов формування з кожного з отриманих зразків шихти були сформовані брикети циліндричної форми однакових розмірів. Формування брикетів проводили на гідравлічному пресі з зусиллям, яке відповідає огрудкуванню окатишів на промислових огрудкувачах. Результати. Встановлено, що при додаванні соломи відбувається значне зниження міцності окатишів, яке можна пояснити тим, що пшенична солома має високу концентрацію гідрофобних восків на своїй поверхні. Ці воски утворюють гідрофобний шар, що складається з кутинового покриття та воскових частинок. Гідрофобні воски створюють межі між частинками соломи, що призводить до зниження міцності окатишів. Найкращі показники міцності сирих та сухих окатишів досягнуті при додаванні лушпиння соняшнику. При аналізі властивостей лушпиння соняшнику можна помітити що лушпиння соняшнику має нижчий вміст лігніну порівняно з деревними видами біомаси. Лігнін забезпечує гідрофобну поверхню, яка перешкоджають взаємодії вологи з целюлозою. Натомість вміст целюлози та геміцелюлози у лушпинні соняшнику загалом може перевищувати 80 %. Целюлоза та геміцелюлоза містять значну кількість гідроксильних OH груп, які є гідрофільними групами і можуть підвищувати водоутримувальну здатність сирих окатишів. Деревинне вугілля має основним компонентом свого складу вуглець, тому як і кокс та кам’яне вугілля, воно, у порівнянні з залізорудними матеріалами, гірше змочується водою та знижує міцність сирих окатишів. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних видів біоматеріалів на міцність сирих окатиші. Визначено зв'язок між складом поверхневих шарів біопалива та можливістю його застосування при огрудкуанні залізорудних окатишів. Практична значущість. З отриманих в роботі результатів визначено, що в якості палива при обпалі окатишів в кількості до 0,5% можливе використання лушпиння соняшнику, шляхом введення його в шихту для виробництва окатишів. Використання інших видів біопалив, з розглянутих у дослідженні, потребує їх попередньої підготовки.