Статті КЛВ (ДМетІ)
Permanent URI for this collection
ENG: Articles
Browse
Recent Submissions
Item Assessing Criteria for Casting and Deformation Suitability of Metals and Alloys(Dnipro University of Technology, Dnipro, 2025) Kimstach, Tetiana V.; Uzlov, Kostiantyn I.; Bilyi, Oleksandr P.; Mazorchuk, Volodymyr F.; Repyakh, Serhii I.ENG: Purpose. Based on existing criteria for predicting the suitability of metals and their alloys for manufacturing products from them by deformation or casting analysis develop a set of dimensionless parametric criteria and their quantitative scales. Their using will allow increasing the predicting accuracy of metals and alloys for their processing by pressure or casting suitability and feasibility. Methodology. The work uses phenomenological approach to systematic analysis results of metals and alloys mechanical and individual casting properties interpreting under uncertainty conditions, drawing on literature reference data, expert evaluation data and the authors’ own research results. The authors’ own data have been obtained experimentally using standard methods for mechanical properties determining and due to original authors’ method for technical purity metals and alloys based on them cast samples values of their absolutely hindered linear shrinkage determination during casting. Findings. The authors first proposed parametric dimensionless criteria and scales to them (criteria groups). Their application allows one, through such groups combinations, to assess suitability of any alloy or metal for its use possibility for products manufacturing by casting and/or pressure processing. Originality. For the first time dimensionless parametric criteria have been developed and proposed for use at initial stages of new alloys or technologies elaboration for products from them manufacturing as well as their quantitative scales for preliminary assessment (prognosis) of alloys processing feasibility by pressure or casting, regardless of their type and method. Practical value. Developed criteria and their quantitative scales using will allow alloys developers and specialized enterprises employees to save time and expenses both for alloy elaboration and for its implementation into production.Item Influence of K2ZrF6 and SiO2 on Refining Ability of Flux for Manufacturing Bimetallic Castings(Latvia University of Life Sciences and Technologies, Jelgava, 2024) Aftandiliants, Yevhenii; Gnyloskurenko, Svyatoslav; Meniailo, Helena V.; Khrychikov, Valerii Ye.; Lomakin, ViktorENG: Bimetallic material is considered as an advanced functional material due to the unique physical and mechanical properties varied over the layers. Formation of bimetallic castings with steel base greatly depends on diffusion coupling with the second material working layer at elevated temperatures. The common technological problem is to remove the oxide films from the solid steel surface while its heating prior pouring melt of the working layer. This work studies the protective refining fluxes matching the selected requirements of good wetting the surfaces of solidified metal, effective protection against oxidation in the working temperature range, easy separation after pouring liquid metal and high refining capacity for oxides. The most effective fluxes based on Na2B4O7 and B2O3 compounds were used. To improve their ability to enhance wetting, work of adhesion and reduce surface decarbonization addition of K2ZrF6 and SiO2 to the flux in the amount of 3-4 wt.% was proposed and investigated. It was established that such additions increased wettability up to 9 and 20%, respectively and reduced the average rate of decarburization in the temperature range from 800 to 1000 ºС on 57 and 37%. The complete reduction of iron from scale on the steel surface was observed, while in the case of Na2B4O7 – B2O3 system it achieved 30-40% only. The mechanism explaining such a result is proposed to be due to the prevailing effect of zirconium in protecting the surface of the steel base from the oxidation and decarburization. The important result of the study is the recommendation of optimal flux composition (wt.%): Na2B4O7 – from 60 to 80; B2O3 – from 10 to 30; K2ZrF6 - from 3 to 4; SiO2 from 3 to 4. Thus, such flux could improve the production of steel based bimetallic castings and increase their properties.Item Kinetics of Solidification and Crystallization of Liquid Axial Zone of Fe-C Alloys in Cylindrical Molds(The Katowice Branch of the Polish Academy of Sciences, Poland, 2024) Khrychikov, Valerii Ye.; Semenov, Oleksandr D.; Aftandiliants, Y.; Gnyloskurenko, S.; Semenova, Tetіana V.; Meniailo, Helena V.ENG: According to the results of digitization of the experimental studies carried out in the past concerning Fe-C alloys solidification in cylindrical molds of castings with a carbon content of 0.04%, 0.1%, 0.4%, 0.93%, 1.42%; 2.44%, 3.28%, 4.45%, 4.83% and their subsequent interpolation in the range of 0.04 ÷4.83%С there were obtained the curves of the advancement of the pour point, liquidus and solidus in the coordinates of the relative thickness of the solidified metal layer x/R and the parametric criterion τ/R2. Their usage is proposed for the development of modes of physical and chemical influence on the liquid metal in the axial zone of the casting after solidification of its calculated layer. Calculation of the mass of modifiers or deoxidizers for introduction into the axial zone was performed in relation to the total mass of metal in the liquid and liquid-solid zones of the casting. The technique for calculating the mass and time of introduction a graphitizing modifier into the axial zone of rolling rolls made of hypereutectoid steel with 1.7%C is proposed to reduce the negative impact of cementite, chromium and molybdenum carbides on the structure of the axial zone of the rolls. The obtained curves can also be used to assess the accuracy of computer modeling of the processes of Fe-C alloys solidification and further adaptation of mathematical models by the correction of thermophysical coefficients, the values of which are not always known in the liquidus-solidus temperature range.Item Техніко-економічні особливості використання кокілів з литими калібрами при виготовленні прокатних валків для сортових прокатних станів(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Хричиков, Валерій Євгенович; Меняйло, Олена Валеріївна; Семенов, А. Д.; Ковальчук, В. І.UKR: Мета. Удосконалити технологію виробництва прокатних валків з литими калібрами і зменшити утворення поздовжніх гарячих тріщин при литті в стаціонарні ливарні форми. Методика. Оцінювання ефективності розроблених технологічних пропозицій проводили по розміру відбіленого шару чавуну на серійних і експериментальних прокатних валках і дослідних лабораторних виливках вимірювальними пристроями, які пройшли державний метрологічний контроль в умовах Дніпропетровського заводу прокатних валків згідно діючими технічними умовами. Результати. Основною причиною виникнення поздовжніх гарячих тріщин при литті валків з литими калібрами є нещільний контакт кокільних напівформ по площині роз'єму. Тому при охолодженні валка шар закристалізованого металу в зоні вертикального роз'єму менший, ніж на іншої поверхні кокілю. Твердіння металу супроводжується усадкою, виникають напруження, які реалізуються в тріщину на ділянках виливка з меншою товщиною затверділого шару металу. Розроблено і успішно випробувано склад замазки щілини між напівформами кокілів з латунної, бронзової та мідної стружки з розмірами частинок до 2,0 мм і з рідким склом. Для збільшення швидкості відведення тепла від твердіючого металу щілину між напівформами кокілів заварювали мідними електродами. Однак їх висока вартість та необхідність постійно виконувати зварювання перед заливанням чавуну обумовила розробку технології лиття кокілю із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді товщиною 3 мм. Форма торцевої поверхні міді відповідала профілю калібрів чавунного кокілю. В новому кокілі відлито без дефектів три валка, що призначені для прокату лемеха № 149Д. Випробування кокілю з мідними вставками продовжуються з метою оцінки термінів його служби та економічної ефективності впровадження в експлуатацію. Наукова новизна. Розроблено і успішно випробувано склад замазки щілини між напівформами кокілів з латунної, бронзової та мідної стружки з розмірами частинок до 2,0 мм і з рідким склом. Розроблено конструкція та відлито кокіль із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді, торцева поверхня якої відповідала профілю калібрів чавунного кокілю. В новому кокілі відлито три валка без дефектів, які відправлені для експлуатації. Практична значущість. Використання розроблених складів замазки щілини між напівформами кокілів забезпечило зменшення браку по поздовжнім гарячим тріщинам. Розроблено конструкцію кокілю із залитими по площині роз'єму постійними вставками з міді, які збільшили швидкість відведення тепла і усунули поздовжні гарячі тріщини на валках.Item Перспективи використання комплексного впливу на формування властивостей литого сплаву системи Al-Si в процесі затвердіння(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2024) Селівьорстов, Вадим Юрійович; Доценко, Юрій Валерійович; Селівьорстова, Тетяна ВіталіївнаUKR: Наведено результати аналітичних досліджень ефективності спільного використання процесів впливу тиску та модифікування на кристалізацію сплавів системи Al-Si. Представлено комплексну технологію газодинамічного впливу та модифікування на розплав у ливарній формі, що дозволяє подрібнити структурні складові та підвищити механічні та експлуатаційні властивості литих виробів. Теоретично обґрунтовано доцільність та можливість комплексного впливу модифікуванням та газовим тиском на процес структуроутворення ливарного сплаву АК5М. Виливок «Опорний наконечник стійки конвеєра» із сплаву АК5М (ДСТУ2839-94) масою 1,1 кг заливали при температурі 710±10 0С в підігрітий і пофарбований чавунний кокіль з мінімальною товщиною стінки 40 мм. Вміст модифікатора (EUTEKTAL T200) у розплаві складав від 0,1 до 0,3 мас.%. Механічні властивості металу виливків визначали за стандартною методикою. Аналіз макроструктури виливків проводили з використанням шкали шпаристості ВІАМ. Газову шпаристість темплетів виливків визначали на трьох квадратах площиною 1 см2 кожний. Кількість пор та їхній розмір визначали як середнє арифметичне трьох вимірів. Ступінь шпаристості макрошліфів в балах встановлювали порівнянням їх з еталонами шкали. Проведений аналіз літературних джерел по темі роботи показав, що комплексний вплив на метал, що кристалізується, включає процеси модифікування та накладання тиску є перспективними з точки зору підвищення механічних властивостей сплавів системи Al-Si. Приведені дані свідчать про перспективність розробки та використання комплексних технологій обробки сплавів системи Al-Si як на етапі підготовки розплаву до заливки, так і на етапі формування виливка безпосередньо в ливарній формі. Внаслідок впровадження зазначеної технології скоротилася кількість браку виливків по рихлотах та газових раковинах на 28 %, збільшилися на 25 % пластичні властивості литого металу, на 15-20 % вдалося знизити кількість модифікатора, а також знизити температуру та час обробки.Item Порівняльне дослідження прогинів роликів зони вторинного охолодження МБЛЗ(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023) Хитько, Олександр Юрійович; Шапран, Л. О.; Іванова, Людмила ХаритонівнаUKR: Мета. Встановити вплив технології безперервного розливання на роботу та геометричні параметри роликів МБЛЗ, виготовлених методом лиття, у порівнянні з кованими роликами. Методика. Дослідили литі ролики виконань 17Х12МФЛ-20Л та 20Х25Н19С2Л-20Л та ковані ролики. Досліджувані ковані та литі сталеві біметалеві ролики були встановлені непривідними на малому радіусі технологічної лінії п'ятого та шостого механізмів зони вторинного охолодження машин безперервного лиття заготовок. У процесі експлуатації визначали максимальну величину прогину за допомогою спеціального пристрою. Результати. У процесі експлуатації проводили вимірювання прогинів та температури поверхні бочок роликів. Отримані значення величини прогинів біметалевих роликів були на 15...20% нижчими, ніж у серійних кованих роликів. Максимальний прогин біметалевих роликів становив 2,3 мм при швидкості розливу 0,2 м/хв під час заміни стакана розливу. Вимірювання температури поверхні роликів показали, що дослідні ролики працювали в нормальному температурному режимі. Велика в порівнянні з кованими площа внутрішньої тепловідвідної поверхні в біметалевих роликах забезпечувала ефективне відведення тепла. Наукова новизна. Вперше отримали величини прогинів литих біметалевих роликів. Вперше запропоновано та освоєно методику вимірювання та визначення в процесі експлуатації прогинів та температури поверхні бочок роликів. Практична значущість. Запропоновано технологію визначення прогинів кованих та литих сталевих біметалевих роликів при встановленні їх непривідними на малому радіусі технологічної лінії п'ятого та шостого механізмів зони вторинного охолодження машин безперервного лиття заготовок в сталому і перехідному режимах розливання сталі.Item Technogenic Hazards Coefficient of Sand-Resin Mixtures in Foundry Manufacturing(Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2024) Solonenko, Lyudmila I.; Uzlov, Kostiantyn I.; Repiakh, Serhii I.; Prokopovich, I. V.; Bilyi, Oleksandr P.ENG: Purpose. To carry out a comparative quantitative assessment of environmental and sanitary-hygienic hazards of utilizing synthetic resins for manufacturing molds and rods in foundry production. Methodology. Quarry quartz sand brand 1K2O202, furan resin brand Permaset 839 and catalyst Permacat 128, aluminum alloy AL2, gray cast iron SCh200, carbon steel 30L, bronze BrА9Zh3L were used in the work. Chromel-alumel thermocouples completed with electronic potentiometer were used for thermography. Molds were made from quartz sand, furan resin and catalyst mixture. Casting mold heating depth determination from casting to temperatures above 400 °C was carried out by its thermogram graphical processing, which was obtained after casting mold pouring with aluminum alloy, bronze, gray cast iron and carbon steel. Findings. Among those studied, the most dangerous are urea-phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde and urea-furan resins, and the least dangerous are phenol-formaldehyde and phenol-formaldehyde-furan resins. Ecological and sanitary-hygienic hazard level when using resin mixtures increases with increasing resin amount in mixture, castings walls thickness, their surface area, as well as with increasing temperature of melt poured into the mold. Originality. For the first time, in relation to foundry molds and rods in foundry production manufacturing, technogenic hazard coefficient (THC) has been developed and its value has been calculated. This, in fact, is air volume (m3) containing maximum permissible concentration of carcinogenic or poisonous substances released as a result of mold organic binder material destruction when pouring aluminum alloy, bronze, cast iron or steel. Practical value. The use of the research results makes it possible to increase the level of predicting accuracy of technogenic (sanitary, hygienic and environmental) hazards, accuracy level of calculating ventilation systems capacities in foundries, taking into account the serial castings production, castings structural features, as well as binding materials nature for foundry molds and rods for such castings.Item Improving a Technique for Producing a Polycomponent Semi-Finished Product with High Degree of Readiness for 3-D Printing of Functional Food(РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, Kharkiv, 2024) Zahorulko, Andrii; Voronenko, Iryna; Bozhydai, Iryna; Pogarskiy, Aleksey; Ibaiev, Eldar; Ponomarenko, Nataliia; Bereza, Olena; Khytko, Oleksandr Yu.ENG: The object of this study is the process of producing polycomponent semi-finished products of a high degree of readiness using a model structure of functional equipment, in particular, based on apple, Jerusalem artichoke, table beet, and sea buckthorn. A feature of the improved technique is the implementation of preliminary heat treatment with hot steam of raw materials: apple – 1.0...2.0 min, Jerusalem artichoke – 3...6 min, and table beet – 6...12 min, respectively. Sea buckthorn was not processed, only technological rinsing was used. Grinding of raw materials was carried out on a double grinding machine (apple, Jerusalem artichoke, and table beet – 0.2...0.5 10-3 m, and sea buckthorn – 0.5...1 mm). The combined production of polycomponent semi-finished products of a high degree of readiness (pastes/fractional powder) was implemented using a model structure of functional equipment. The boiling process in a rotary-film evaporator was carried out at a temperature of 55 °C for 65 seconds to a dry matter content of 25 %. Drying of the cooked multicomponent mass was carried out in a single-drum cylindrical IR dryer at a temperature of 50 °C to a final moisture content of 3...6 % and fractional grinding (0.3...0.6 mm). The rheological properties of the paste-like multicomponent semi-finished product were determined by the change in dynamic viscosity for composition 2, which is 485 Pa∙s, and in the control sample of applesauce, this indicator is 50 Pa∙s. When boiling in a rotary-film evaporator at a temperature of 55 °C to a content of 30 % of dry substances, there is an increase in the strength of dynamic viscosity by 3.2 times (600 Pa∙s), and in the control (apple paste) this indicator is 178 Pa∙s with a dry matter content of 25 %.Item Дослідження впливу модифікування високодисперсним карбідом кремнію на щільність та макроструктуру виливків із вторинного сплаву системи Al-Si за різних теплофізичних умов затвердіння(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Інститут промислових та бізнес технологій≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2024) Селівьорстов, Вадим Юрійович; Доценко, Юрій Валерійович; Селівьорстова, Тетяна ВіталіївнаUKR: Представлені результати досліджень визначення впливу модифікування вторинного алюмінієвого ливарного сплаву системи Al-Si високодисперсним карбідом кремнію марки F1200 з розміром часток 1 –3 мкм у кількості від 0,1до 0,3 мас. % на щільність литого металу та макроструктуру циліндричних виливків висотою 150 мм та середнім діаметром 50 мм, що отримані литтям в кокіль та в піщано-глинисту форму з додаванням високодисперсного карбіду кремнію. Дослідження щільності металу виливків, залитих в кокіль та піщано-глинисту форму, що проводили за допомогою гідростатичного зважування зразків на аналітичних вагах, показали наявність впливу модифікування та теплофізичних умов затвердіння на відповідні показники. В металевій формі швидкість затвердіння сплаву вища і структура стає більш щільною (щільність зразків виливків, що отримані в ПГФ, на 2,7% менша в порівнянні з виливками, що отримані в кокілі).У зразках виливків, що були відлиті в піщано-глинисту форму, зі збільшенням кількості SiC значущої зміни щільності сплаву майже не відбувається. Отримані дані свідчать також про те, що, і спосіб отримання виливків, і модифікування сплаву впливають на його макроструктуру.Item Виробничий шум на автоматизованій формувальній лінії ливарного цеху(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, Київ, 2024) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Усенко, Руслан Вікторович; Погребський, О. І.; Чумаченко, В. Б.UKR: Мета роботи — на основі визначення рівнів акустичних параметрів шуму на ділянці виготовлення ливарних форм при роботі ручних пневматичних трамбівок, автоматизованій формувальній лінії та вибивних решіток у ливарному цеху визначити характер шумів, що при цьому генерується, та шляхи зниження їх рівня. Для визначення параметрів шумів використовували аналізатор спектру шуму мод. SL-5868F з послідуючою відцифровкою отриманих на аналізаторі даних. Виміри параметрів шумів проводили на ділянці виготовлення ливарних форм з ручними пневматичними трамбівками та на автоматичній формувальній лінії, а також на ділянці вибивання виливків на вибивних решітках. Встановлено, що шум, створюваний на ділянках формування і вибивання ливарних форм, незалежно від способу формування (ручне, автоматичне) та моделі використаної вибивної решітки є широкосмуговим, а у звуковому полі генерованого шуму відсутня однорідність, що зумовлено генерацією шумів від джерел, які характеризуються різницею рівнів акустичної потужності та характером шумового спектру. Шум від обладнання або технологічної операції з ударним характером не є постійним і має максимум за рівнем звукової потужності в області середніх і високих частот, що генеруються досліджуваним обладнанням. Зменшити рівень шуму в аналізованому в роботі ливарному цеху можна шляхом виконання комплексу заходів щодо модернізації формувального та вибивного обладнання або впровадження у виробництво альтернативного способу виготовлення та вибивання ливарних форм, в яких при можливості виробництва лиття даної номенклатури в необхідному обсязі з необхідним рівнем якості виключені зазначені вище та інші джерела генерації шуму неприпустимого рівня.Item Газонасиченість води як важіль керованості рівнем властивостей заморожених ливарних форм(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, Київ, 2024) Солоненко, Людмила Ігорівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Замятін, М. І.; Білий, Олександр Петрович; Костенко, І. А.UKR: Мета роботи — підвищити живучість піщано-глинистих форм, що заморожують в оснащенні, без використання скраплених газів. В дослідженнях були використані пісок кварцовий 1К3О3016, бентонітова глина БС2Т2, каолінова глина КС2Т2, водопровідна вода, газована вода та вода дегазована (кип’ячена). Визначення обсипальності проводили за методикою ГОСТ 23409.9, міцності на стиск — ГОСТ 23409.7, газопроникності — ГОСТ 29234.11. Для досягнення заданого рівня основних параметрів заморожених при –15 °С піщано-глинистих сумішей з одночасним підвищенням живучості заморожених ливарних форм та стрижнів до ~18 хв найбільш доцільним є використання у суміші 5 % бентонітової глини марки БС2Т2 і 5 % дегазованої (кип’яченої) води з активацією глини у такій воді в складі суміші впродовж 24 годин. В той же час використання у складі сумішей каолінової глини марки КС2Т2 недоцільно, оскільки суміші з такою глиною не відповідають вимогам щодо формувальних та стрижневих сумішей. Формувальні суміші, що складаються виключно з піску і води, непридатні для виготовлення ливарних форм та стрижнів у зв’язку з високою обсипальністю. Для підвищення міцності і зниження обсипальності для виробництва заморожених форм та стрижнів потрібно використовувати суміші піску, води і глини. Добавка до піску з водою бентонітової (БС2Т2) або каолінової (КС2Т2) глини призводить до зменшення обсипальності заморожених сумішей та підвищенню їх міцності. Заморожені при –15 °С суміші з вмістом каолінової глини до 7 % (за масою) та 5 % (за масою) водопровідної води характеризуються підвищеною обсипальністю, що унеможливлює їх використання в якості формувальної або стрижневої суміші. При додаванні у кварцовий пісок 5 % набряклої дегазованою водою бентонітової глини БС2Т2, обсипальність замороженої суміші стає меншою за 0,1 %, газопроникність досягає 129 од., а міцність на стиск перевищує 4,0 МПа, що відповідає вимогам щодо формувальних та стрижневих сумішей. Газонасиченість води є потужним важелем в системі керованості рівнем властивостей заморожених ливарних форм, до складу яких входить кварцовий пісок та набрякла бентонітова глина.Item Дослідження корозійної стійкості ливарної триботехнічної бронзи БрО3А3(УДУНТ, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, 2024) Узлов, Костянтин Іванович; Кімстач, Тетяна Володимирівна; Реп'ях, Сергій Іванович; Ковзік, Анатолій Миколайович; Ремез, Олег АнатолійовичUKR: Постановка проблеми. Бронзи були та залишаються основним матеріалом для виготовлення підшипників тертя, антифрикційних та корозійностійких деталей, що працюють в умовах високих навантажень, у хімічно активних середовищах, за низьких та підвищених температур, в умовах кавітації, ерозії тощо. Тобто безперервний розвиток техніки потребує від антифрикційних бронз постійного підвищення їх корозійної стійкості як фактора, що дозволить значно розширити сферу їх застосування, підвищити довговічність та надійність литих виробів із них. Мета. На основі аналізу взаємозв'язку корозійних пошкоджень із хімічним складом порівняти корозійну стійкість бронзи БрО3А3 із корозійною стійкістю бронз марок БрА5, БрА9Ж3Л та БрО5Ц5С5, як матеріалів, що найчастіше використовуються у промисловості для виготовлення деталей, які працюють у вузлах тертя та хімічно активних середовищах. Методика. Сплави для виготовлення зразків готували шляхом сплавлення первинних шихтових матеріалів технічної чистоти. Плавки проводили в індукційній печі з використанням графітового тигля і деревного вугілля як покривного матеріалу. Дослідження корозійної стійкості литих зразків бронз здійснювали відповідно до вимог ISO 7384:2001, ISO 11845:1995 та ГОСТ 9.308-85. Корозійну стійкість досліджуваних зразків оцінювали за результатами відносної втрати їх маси під час витримки протягом 90 діб у клімат-камері за відносної вологості повітря 93 ± 3 % та температури 40 ± 2 °С, у морській та прісній воді з температурою 20...22 °С. Висновки. Бронза БрО3А3, із-поміж досліджених ливарних бронз, характеризується найкращим рівнем антикорозійних властивостей в усіх використаних у дослідженнях середовищах. У зв’язку з чим це є підставою рекомендувати досліджену бронзу для виготовлення литих деталей триботехнічного призначення, які працюють на повітрі, у прісній або морській воді.Item Influence of Melt Properties on the Dendritic Structure of Steel Castings(The Katowice Branch of the Polish Academy of Sciences, Poland, 2024) Aftandiliants, Y.; Gnyloskurenko, S.; Meniailo, Helena V.; Khrychikov, Valerii Ye.ENG: The paper presents the experimental results on the determination of melt parameters such as the energy of the boundary, contact angle, density and kinematic viscosity of low and medium alloy steels at different temperatures, as well as the dispersion of their dendritic structure in solidified castings. The analysis of the data obtained allowed revealing using mathematical models the influence of the chemical composition and temperature of melts on their properties and the dendritic structure of castings. It was established the variation of the melt parameters depending on the particular chemical elements of steels as C, Si, Mn, O, P, V, Cr. The established analytical dependences shown that increasing density and viscosity contributes to the dispersion of the dendritic structure and viscosity is of the major effect. The derived quantitative patterns allows to evaluate structure formation of cast structural low and medium alloy steels.Item Determining the Thermally-Stressed State of Motor-Driven Bowls for Transporting Liquid Slag(РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, Kharkiv, 2024) Povorotnii, Viktor V.; Shcherbyna, Iryna V.; Zdanevych, Serhiі V.; Diachenko, Nina K.; Kimstach, Tetiana V.; Solonenko, Lyudmila I.; Usenko, Ruslan V.ENG: Slag bowls were chosen as the object of research, as important components of blast furnace, steelmaking, and ferroalloy shops of metallurgical enterprises. The main problem of operation of any slag trucks is their limited durability and frequent destruction of slag bowls. The reason for these problems is changes in the shape of the bowls during operation, manifested in the formation of narrowing places in the area of the support ring – for rail-mounted bowls, destruction of supporting pins – for rail-mounted slag trucks, or cracks in the walls. Those defects appear as a result of cyclic thermal effects of liquid slag on the bowl. Based on the results of computer simulation, it was established that the main role in the destruction of the support pins of motor-driven slag bowls belongs to temperature changes. The temperature stresses arising in the bowl are localized in the area of the slag mirror (200–250 MPa for 25L steel, 280–350 MPa for 30HML steel). The results provide grounds for improving the presented slag bowl to reduce temperature stresses in its walls and structures of the supporting trunnions. The results reported here are explained by the fact that with uneven heating of elastic bodies, temperature stresses appear, which, under certain configurations of temperature loads, lead to the destruction of structures. The findings from these studies are recommended to be used at enterprises for the design and manufacture of slag bowls, as information on the localization of dangerous places of the structure. In addition, the data presented here could be useful for metallurgical enterprises for detailed technical diagnosis of bowls in their dangerous places.Item Influence of Ice Structure on Vitability of Frozen Sand-Water and Sand-Clay Mixtures(Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2024) Solonenko, L. I.; Uzlov, Kostiantyn I.; Kimstach, Tetiana V.; Mianovska, Ya. V.; Yakymenko, D. Yu.ENG: Purpose. To establish influence regularity of sand, water and clay preparation conditions on vitability of frozen mixtures made from combinations of these components and to increase the castings quality in foundries, as well as to improve technologies for artificial freezing of soils for underground constructions. Methodology. In this research, sand, clay, and water are used. Ice quality is estimated visually after water freezing at -15 °C in glass tubes. Frozen mixtures’ vitability at -15 °C is studied on beam-type samples. As indicators of survivability, the time to 1 mm bending of samples on supports and the time to their destruction are accepted. The time is recorded with a stopwatch, the temperature with an alcohol thermometer, the mass with electronic scales and the deflection arrow with a clock-type indicator. Findings. The presence and amount of water-soluble impurities in rare water significantly influence the nature, size and distribution of gas bubbles in ice, as well as frozen sand-water mixtures vitability. Frozen mixtures’ survivability increases with water content in them increasing, and, for sand water mixtures, survivability is maximum if ice has a homogeneous structure. Among mixtures with clays, the mixture with non-swollen kaolin clay has the greatest vitability. Regarding survivability, recommendations for manufacturing products from frozen foundry mixtures have been developed. Originality. For the first time, deformation change kinetics (bending arrows) under the influence of beam-type samples’ self-mass from mixtures of quartz sand and water and quartz sand, clay and water frozen at -15 °C, which have been previously prepared in different ways, have been investigated. Insights into the influence of various factors and ice quality on the vitability of frozen mixtures have been further developed. Practical value. The obtained results can be useful for expanding ideas about natural frozen soils’ behavior during their cyclic temperature changes, soils artificially frozen during mine shafts elaboration, escalators’ and junctions’ tunnels, etc. when constructing subways. In foundries, the developed recommendations will reduce technological losses and will improve casting quality made using frozen casting molds and cores from sand-water or sand-clay-water mixtures, castings’ patterns and their pouring systems from sand-water mixtures.Item Триботехнічні властивості сплаву БрО3А3 в умовах сухого тертя(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Узлов, Костянтин Іванович; Реп’ях, Сергій Іванович; Кімстач, Тетяна Володимирівна; Сафронова, Олена Анатоліївна; Мазорчук, Володимир Федорович; Білий, А. П.UKR: В наявний час для виробництва підшипників найбільш часто використовують свинцеві та олов’яні бронзи, що зумовлено їх високим рівнем триботехнічних властивостей та надійністю в експлуатації. Разом з тим, заборона у Європейському союзі використання свинцю у будь яких виробах призвела до необхідності пошуку екологічно безпечних бронз з аналогічним або підвищеним рівнем триботехнічних властивостей. Перспективним напрямом вирішення даної проблеми є бронза БрО3А3, мікроструктура якої повністю відповідає вимогам до підшипникових сплавів. Проте на сьогодні триботехнічні властивості бронзи БрО3А3 не досліджені. Тому, завдання з дослідження триботехнічних властивостей литої бронзи БрО3А3 у якості підшипникового сплаву є актуальним. Мета роботи –встановити величини відносної зносостійкості та коефіцієнту тертя, як параметрів за якими можливо рекомендувати використовувати литу бронзу марки БрО3А3 як антифрикційний матеріал. Випробування на зносостійкість за схемою «диск-диск» проводили відповідно до вимог Державних та Міжнародних стандартів на машині мод. СМЦ-2 при навантаженні 45 кг (441 Н) в умовах тертя-кочення з проковзуванням 10% при кімнатних температурах. Триботехнічні випробування зразків досліджуваних бронз за схемою «куля-диск» проводили в умовах сухого тертя-ковзання на машині тертя «Micron-tribo» відповідно до Міжнародних стандартів DIN 50324 та ISO 20808. Мікроструктуру вивчали за допомогою оптичного мікроскопа NEOPHOT 21 зі збільшенням до 1000 крат. За результатами дослідження встановлено, що порівняно з бронзами БрО5Ц5С5 та БрА9Ж3Л бронза БрО3А3 характеризується більш високим рівнем опору зношуванню при терті по-сухому, що зумовлено наявністю у її структурі твердої, але пластичної фази β-Cu5Sn. Величина коефіцієнту тертя бронзи БрО3А3 співпадає з аналогічним коефіцієнтом бронзи БрО5Ц5С5 і нижче ніж у чистої міді та бронз марок БрО8, БрА5 і БрА9Ж3Л. При цьому, з підвищенням вмісту як олова (від 3 до 4% за масою), так і алюмінію (від 3 до 4% за масою) коефіцієнт тертя бронзи БрО3А3 знижується з 0,28 до 0,25. Результати досліджень є підставою рекомендувати бронзу БрО3А3 у якості триботехнічного матеріалу в вузлах тертя на заміну не тільки свинцевих бронз та бронзи БрО5Ц5С5, але і бронзи марки БрА9Ж3Л.Item Особливості процесу навуглецювання Fe-C розплаву та вплив на нього виду карбюризаторів(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Губинський, Михайло Володимирович; Сибір, Артем Віталійович; Федоров, Сергій Сергійович; Меркулов, Олексій Євгенович; Мазорчук, Володимир Федорович; Мазорчук, Володимир ФедоровичUKR: Одним з напрямків підвищення конкурентоспроможності вітчизняної продукції металургійної й машинобудівної галузей та переходу до безвуглецевої економіки є розвиток технології отримання синтетичного чавуну. Виробництво синтетичний чавуну забезпечує ефективність та якість ливарного виробництва . Заміна дорогих ливарних і передільних чавунів сталевим брухтом дозволяє знизити собівартість виробництва лиття та використовувати більш якісні матеріали, вільні від шкідливих домішок і включень. Однак їх застосування у складі шихти призводить до необхідності проведення вуглецювання розплаву. Процес навуглецювання розплаву при цьому набуває важливої ролі в багатоланковому ланцюжку отримання виливків. У цій ситуації особливого значення має вибір карбюрізатора, який забезпечить якість кінцевого продукту та зниження витрат при виробництві. Саме це завдання вирішувалося у роботі на основі дослідження процесів навуглецювання Fe-C розплаву та визначення вимог до якості карбюрізаторів та визначення технологічних параметрів їх отримання у агрегатах з електротермічним киплячим шаром. Аналіз досліджень навуглецювання Fe-C розплаву різними видами карбюрізаторів визначив основні фактори які впливають на процес навуглецювання та якість виливок з синтетичного чавуну: технологічні параметри (температура розплаву, ступінь перемішування, вихідний склад розплаву), характеристики карбюрізаторів (вміст золи та її склад, вміст сірки, вміст азоту, кристалічна структура). На основі результатів експериментальних досліджень сформульовані вимоги до оптимальних параметрів карбюрізаторів синтетичного чавуну: вміст золи та газів повинен бути як можливо меншим, кристалічна структура повинна включати 80-90% графітованих матеріалів з кристалічністю більш 100 А при отриманні чавунів з пластинчастим графітом. Це дозволило визначити основні технологічні параметри отримання карбюрізаторів на основі вітчизняної сировини (антрацит донецького родовища): температура термічної обробки 2400-2700°С, тривалість обробки 10 хв.Item Physicochemical Structure Features of Refractory Compositions with Inorganic Binders(Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine, 2022) Liutyi, R. V.; Solonenko, L. I.; Osipenko, I. O.; Fedorov, M. M.; Moroz, B. I.ENG: The article presents the study results of new inorganic binders and the physicochemical processes of their formation. The main purpose of the created materials is to make molds and cores for foundry production. Creating environmentally-friendly binders with a set of functional properties for foundry production is relevant worldwide. Therefore, scientists from different countries are paying special attention to the study of silicate and phosphate binders. The study analyzes the kinetics of the orthophosphoric acid interaction with several inorganic materials – pulverent pyrophyllite, disthene-sillimanite, a by-product of electrocorundum production, and sodium chloride. The phase and chemical composition of all formed binders have been established. In aluminum-containing compositions, those are represented by aluminum orthophosphates in crystalline and amorphous forms. Sodium metaphosphate is formed in the composition with sodium chloride. Peculiarities of the structuring compositions physical process with liquid glass and granular quartz filler due to steam-microwave treatment are determined. It is shown that structuring occurs due to dehydration, which is completed within 4…12 min, which allows reducing the liquid glass content in the composition to 1.5% while ensuring a high level of strength. The properties of structured compositions with the developed binding components are researched, and it is shown that all of them are competitive. Recommendations for their possible application were created.Item Фізико-хімічні особливості структурування вогнетривких композицій з неорганічними зв’язувальними компонентами(Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна, 2022) Лютий, Ростислав Володимирович; Солоненко, Людмила Ігорівна; Осипенко, Ірина Олександрівна; Федоров, М. М.; Мороз, Борис ІвановичUKR: У статті представлено результати дослідження нових неорганічних зв’язувальних компонентів та фізико-хімічних процесів їх утворення. Основне призначення створених матеріалів – виготовлення форм і стрижнів для ливарного виробництва. Проблема створення екологічних зв’язувальних матеріалів з комплексом функціональних властивостей для потреб ливарного виробництва є актуальною у світовому масштабі. Тому науковці різних країн привертають особливу увагу дослідженням силікатних та фосфатних зв’язувальних матеріалів. У нашому дослідженні проаналізовано кінетику взаємодії ортофосфорної кислоти із рядом неорганічних матеріалів – пилоподібними пірофілітом, дистен-силіманітом, побічним продуктом виробництва електрокорунду та хлоридом натрію. Установлено фазовий та хімічний склад усіх утворених ЗК. У композиціях з алюмовмісними сполуками вони представлені ортофосфатами алюмінію в кристалічній та аморфній формах. У композиції з хлоридом натрію утворюється метафосфат натрію. Визначено особливості фізичного процесу структурування сумішей із рідким склом та зернистим кварцовим наповнювачем внаслідок паро-мікрохвильової обробки. Показано, що структурування таких сумішей відбувається внаслідок дегідратації рідкого скла, яка завершується впродовж 4…12 хв обробки, що дає змогу зменшити вміст рідкого скла в суміші до 1,5% при забезпеченні сумішам високого рівня міцності. Досліджено властивості структурованих сумішей із розробленими ЗК та показано, що всі вони є конкурентноздатними. Розроблено рекомендації щодо їх можливого використання.Item Розрахунок процесу модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%(НМетАУ, Дніпро, 2022) Семенов, О. Д.; Іванова, Людмила ХаритонівнаUKR: Мета. Встановити тривалість твердіння робочого шару прокатних валків в кокілі, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і масу хімічних елементів-графітизаторів для введення їх в осьову зону, що зменшить вплив карбідоутворювальних хімічних елементів на структуру заевтектоїдної сталі. Методика. Кінетику кристалізації фронтів ліквідус, виливання і солідус встановлювали за дев’ятьма експериментальними вимірами твердіння циліндричних виливків зі сплавів Fe-C, що були отримані Б. Б. Гуляєвим. Оцифрування кривих виконували в програмі AutoCAD 2010 в координатах відносного розміру виливка х/R і параметричного критерію Б. Б. Гуляєва τ/R2. Результати. За результатами оцифрування та інтерполяції експериментальних даних побудовані криві кінетики твердіння фронтів ліквідус, виливання і солідус у виливках із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80%. Підвищити якість прокатних валків із заевтектоїдної сталі можливо при зменшенні негативного впливу цементиту, карбідів хрому і молібдену на структуру осьової зони за рахунок введення графі тизувальних елементів, яке реалізувати необхідно тільки після твердіння в кокілі робочого шару із заевтектоїдної сталі. Тому послідовно розраховували тривалість твердіння робочого шару в бочці валка, розміри осьової зони з рідким та рідко-твердим металом і на цю масу рідини встановлювали масу хімічних елементів-графітизаторів. Наведено приклад розрахунку маси графітизатору по отриманим кривим кінетики твердіння фронту виливання для бочки прокатного валку масою 2080 кг. Виконати технологію введення графітизатора по осі виливка доцільно згідно наведеного способу лиття і схеми ливарної форми. Наукова новизна. Вперше отримали криві кінетики твердіння фронтів виливання, солідус та ліквідус з кроком за відносним розміром виливка 0,05 х/R для заевтектоїдної сталі з вмістом 1,80% вуглецю. Вперше запропоновано методику розрахунку маси і часу введення графітизувального модифікатора в осьову зону валків різних розмірів відповідно до кількості рідкої та рідко-твердої фаз, які залишаються після твердіння робочого шару у бочці. Практична значущість. Запропоновано технологію графітизувального модифікування осьової зони прокатних валків із заевтектоїдної сталі з вмістом вуглецю 1,80% для зменшення негативного впливу цементиту на фізико-механічні властивості осьової зони.