Статьи из номера журнала: Вестник Сибирского государственного индустриального университета : научный журнал. № 3 / Министерство образования и науки Российской Федерации. – Новокузнецк, 2023.
Управление распределенными системами технологического комплекса = Management of distributed systems technological complex / С. Ю. Коршунов, Г. В. Макаров, И. Р. Загидулин, М. М. Свинцов. – DOI 10.57070/2307-4497-2023-3(45)-39-46. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 39–46. – Библиогр.: с. 43–46 (22 назв.).
Авторы:
Коршунов, Сергей Юрьевич, Макаров, Георгий Валентинович, Загидулин, Игорь Рамильевич, Свинцов, Максим Максимович
Тематические рубрики:
Труды ученых СибГИУ—Статьи
Ключевые слова:
АСУ ТП, Системы управления локальные, Системы многоагентные, Советчики цифровые
Рассмотрена проблема, возникающая в системах с множеством последовательных отдельно управляемых технологических контуров и агрегаты. Эти контуры на входе и выходе имеют технологические связи с соседними, но на уровне управления их интеграция в производство предусматривает только передачу информационных параметров оператору всего технологического комплекса. Оператор, зачастую, не успевает обработать весь поток поступающей информации и правильно принять корректирующие решения. Это приводит к проблемам взаимного влияния контуров и агрегатов друг на друга, которое снижает эффективность управления, качество готовой продукции и может приводить к внеплановым простоям и аварийным ситуациям. В качестве решения предлагается возложить некоторые функции управления производством на основную АСУ ТП, выделив специальный технологический контроллер и подсеть для управления локальными системами управления и регулирования. С помощью специальных подсистем (агентов) можно ввести корректирующие воздействия в технологические уставки и параметры каждого контура так, чтобыминимизировать отклонения заданных значений готовой продукции всего комплекса. В случае современного производства роль таких агентов играют цифровые советчики, но они выдают только возможные варианты решений и оставляют выбор за человеком (оператором). При достаточной эффективности отлаженных советчиков, построенных на базе физико-химических, балансовых, технологических, статистических, нейросетевых, экспертных (или комбинированных) натурно-математических и физико-химических моделей, предлагается их перевести из советующего в автоматический режим. В качестве примера приведена схема комплекса технических средств АСУ ТП главного корпуса обогатительной фабрики «Шахта No 12». В качестве сложности реализации такого решения отмечена закрытость локальных систем управления, особенно зарубежных,в качестве решения предложено применение методов комплексного реверс-инжиниринга.
Структура и свойства плазменных покрытий из быстрорежущей стали после высокотемпературного отпуска = Structure and properties of plasma coatings from high-speed steel after high-temperature tempering / В. В. Почетуха, Л. П. Бащенко, А. Н. Гостевская, Е. А. Будовских, В. Е. Громов, А. С. Чапайкин. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-30-38. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 30–38. – Библиогр.: с. 34–38 (28 назв.).
Авторы:
Почетуха, Василий Витальевич, Бащенко, Людмила Петровна, Гостевская, Анастасия Николаевна, Будовских, Евгений Александрович, Громов, Виктор Евгеньевич, Чапайкин, Александр Сергеевич
Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены металлографические исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р19Ю, сформированных в среде азота при многослойной плазменной наплавке порошковой проволокой. Покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. При больших увеличениях детально выявляется карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме6С по границам зерен твердого раствора с размерами ячеек в пределах 5 – 100 мкм. Сетка окаймлена светлым слоем однородного металла, по-видимому, представляющим собой низколегированный феррит. Мелкие ячейки с характерными размерами 5 – 10 мкм имеют однородную ферритную структуру, а в более крупных формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями мелкоигольчатого мартенсита. В более крупных ячейках формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями равноосных изолированных карбидов. Поскольку наплавку проводили в среде азота, следует предполагать также образование в ней карбидов, содержащих азот, или карбонитридов. В таких условиях кристаллизации образуются также комплексные карбиды типа Fe3(W-Mo-N-V)3С. Возможно также образование нитридов Fe4N. Характерный размер мартенситных игл в ней составляет 1 – 3 мкм. После четырехкратного высокотемпературного отпуска при 560 °С в результате распада остаточного аустенита, образования мартенсита отпущенного и выделения дисперсных карбидов общая микротвердость возрастает от 472 до 528 HV и ее распределение становится более однородным. При этом наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм.
Юрьев, Алексей Борисович. Научная школа Западной Сибири в области тяжелого технологического оборудования = Scientific school Ofwestern Siberia in the field of heavy technological equipment / А. Б. Юрьев, А. Н. Савельев, С. В. Коновалов. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-124-140. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 124–140. – Библиогр.: с. 130–140 (105 назв.).
Авторы:
Юрьев, Алексей Борисович, Савельев, Александр Николаевич, Коновалов, Сергей Валерьевич
Тематические рубрики:
Труды ученых СибГИУ—Статьи
Ключевые слова:
История СибГИУ - Кафедра механического оборудования металлургических заводов, История СибГИУ - Институт черной металлургии, Научные школы СибГИУ
Показана значимость для успешного существования кафедры постепенно накапливаемого опытавыработки научной продукции и постоянного воспроизводства научных кадров. Научная работа позволяет кафедре как научной школе планировать на ближайшие годы виды работ по решению актуальных научных задач, связанных с технологическим оборудованием, и готовить для этой сферы научной деятельности научных сотрудников. Все это вселяет уверенность в то, что научная школа, которая зародилась в далекие тридцатые годы XXвека, неуклонно развивалась и, сформировавшись, заняла достойное место в научном сообществе нашей страны, успешно продолжит свою деятельность. Задачи, решаемые кафедрой как научной школой в последние десятилетия, могут быть обозначены как задачи теории и практики, нацеленные на формирование сложных технических и социально-технических систем требуемой работоспособности. Подчеркивается, что технические и производственные комплексы в настоящее время изучаются сотрудниками кафедры как сложные, взаимосвязанные, работающие синхронно энергетические системы. Научная школа кафедры занимается выработкой знаний, которые позволят в итоге формировать производственные комплексы, обладающие рациональной компоновкой и требуемой в настоящее время работоспособностью.
Математическая модель режимов взаимодействия кислородных струй с расплавом при верхней продувке конвертерной ванны = Mathematical model of the modes of interaction of oxygen jets with the melt during upper purging converter bath / Е. В. Протопопов, А. А. Уманский, И. С. Морозов, М. К. Шакиров. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-87-93. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 87–93. – Библиогр.: с. 92–93 (18 назв.).
Авторы:
Протопопов, Евгений Валентинович, Уманский, Александр Александрович, Морозов, Иван Сергеевич, Шакиров, Максим Кимович
Тематические рубрики:
Труды ученых СибГИУ—Статьи
Ключевые слова:
Конвертеры, Продувка верхняя кислородная, Режимы взаимодействия, Гидрогазодинамика конвертерной ванны, Модели математические
С использованием математического моделирования выполнен комплексный анализ экспериментальных данных по исследованию особенностей поведения 350-т конвертерной ванны в характерные периоды верхней продувки при высокой скорости обезуглероживания расплава и на заключительном этапе операции. Разработанные и адаптированные математические модели и проведенные численные исследования позволили дополнительно описать макрофизические явления при движении газометаллической, газошлаковой и многокомпонентных фаз в рабочем пространстве конвертера. Установлено, что общая динамика и циркуляция газошлакометаллической среды в целом определяется процессами в реакционной зоне и уровнем вспененного шлака. При продувке расплава через верхнюю фурму в ре-жиме заглубленных газовых струй и различном количестве шлака в рабочем пространстве определены количественные характеристики относительных величин газосодержания в шлаке по отношению к средней плотности и концентрации газа в эмульсии. Полученные данные позволяют дополнить пред-ставления о гидродинамике металлической и шлаковой фаз в конвертере в характерные периоды плавки и использовать полученную информацию при разработке рациональных параметров дутьевого режима конвертерной операции.
Исследование высокотемпературной газовой коррозии низколегированного хромо-кремнистого чугуна в среде анодных газов алюминиевых электролизеров = Research of high temperature gas corrosion of low-alloy chrome-silicon cast iron inan environment of anodic gases of aluminum electrolysers / Е. А. Пинаев, М. В. Темлянцев, А. С. Симачев, Е. Н. Темлянцева, О. В. Бессонова. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-81-86. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 81–86. – Библиогр.: с. 84–86 (21 назв.).
Авторы:
Пинаев, Евгений Александрович, Темлянцев, Михаил Викторович, Симачев, Артем Сергеевич, Темлянцева, Елена Николаевна, Бессонова, Ольга Валерьевна
Атмосфера анодных газов алюминиевых электролизеров ЭкоСодерберг содержит соединения фтора, оксиды серы и ванадия, вызывающие интенсивную газовую коррозию элементов газосборного колокола. Коррозия чугунных секций газосборного колокола приводит к сокращению срока их службы. Следовательно, появляется необходимость более частых ремонтов, что является причиной снижения сортности первичного алюминия по примесям железа. Проведено исследование коррозионной стойкости низколегированного хромо-кремнистого чугуна (3,06 % Si, 0,71 % Cr) в среде анодных газов алюминиевых электролизеров. Исследования проведены в промышленных условиях. Из экспериментального чугуна выполнены полнопрофильные секции газосборного колокола. Продолжительность эксплуатации секций составила 24,32 месяца. Потери массы вследствие коррозии составили 13,5 %, средние удельные потери массы –0,128 ·10–3г/(см2·ч). Удельные потери массы штатно используемого высокопрочного чугуна марки ВЧ с шаровидным графитом 50 почти в 4,8 раза выше и составляют 0,614 ·10–3г/(см2·ч). Основа экспериментального низколегированного хромо-кремнистого чугуна ферритная, выделения графита имеют форму близкую к сферической, коррозионные процессы развиваются по границам зерен феррита. Твердость чугуна 140 –149 НВ. Повышенная коррозионная стойкость чугуна основана на способности хрома и кремния формировать на поверхности металла защитные пленки, препятствующие диффузии окислительных газов. Кремний способствует повышению точки образования и стабильного существования в продуктах коррозии вюститной фазы FeOдо температуры 900 °С,формирует слой Fe2SiO4· SiO2, обладающий повышенными защитными свойствами, который замедляет процессы высокотемпературной газовой коррозии. Экспериментальный состав чугуна рекомендуется к промышленному применению.
Думова, Любовь Валерьевна. Анализ процессов формирования металлургического качества железнодорожных рельсов из электростали = Analysis of processes formation of metallurgical quality of railway rails from electric steel / Л. В. Думова, Е. В. Протопопов, А. А. Уманский. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-47-57. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 47–57. – Библиогр.: с. 54–56 (25 назв.).
Авторы:
Думова, Любовь Валерьевна, Протопопов, Евгений Валентинович, Уманский, Александр Александрович
На основании комплексных исследований, проведенных с использованием методов оптической и электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, определена природа характерных металлургических дефектов железнодорожных рельсов производства АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Дефекты, являющиеся причиной отбраковки железнодорожных рельсов при ультразвуковом контроле их качества, преимущественно представляют собой расслоения со скоплениями неметаллических включений в виде оксидов кремния и алюминия, алюмосиликатов и сульфидов марганца. Расслоения локализуются в шейке рельсовых профилей, вытянуты в направлении прокатки, имеют длину до 2 мм. На основании статистических исследований, проведенных с использованием методики множественного регрессионного анализа для выборки из 200 плавок рельсовой стали марки Э76ХФ, установлено, что повышение длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом при обработке на агрегате ковш-печь,уменьшение окисленности стали на выпуске из дуговой электропечи, снижение содержания серы, фосфора, меди и олова в готовой стали обуславливают уменьшение отбраковки рельсов по внутренним дефектам. Анализ относительной степени и механизмов влияния каждого из перечисленных параметров на вероятность образования внутренних дефектов рельсов позволил установить, что основное влияние на отбраковку рельсов по дефектам металлургического происхождения оказывают окисленность стали на выпуске из печи и параметры (длительность и интенсивность продувки инертным газом) ее продувки инертным газом в ковше. Металлографическими исследованиями проб расплава рассматриваемой рельсовой стали после внепечной обработки и проб, отобранных от непрерывнолитых заготовок, подтверждено, что снижение содержания кислорода в стали на выпуске из печи совместно с увеличением длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом в сталеразливочном ковше значительно снижают загрязненность жидкой стали и непрерывнолитых заготовок оксидными, силикатными и сульфидными неметаллическими включениями, то есть потенциально уменьшают интенсивность образования внутренних дефектов рельсов.
Strengthening mechanisms of rail steel under compression = Механизмы упрочнения рельсовой стали при сжатии / Yu. F. Ivanov, M. A. Porfir'ev, V. E. Gromov, N. A. Popova, Yu. S. Serenkov, A. N. Siddiquee, V. V. Shlyarov. – DOI 10.57070/2304-4497-2023-3(45)-58-71. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2023. – № 3 (45). – С. 58–71. – Библиогр.: с. 67–71 (34 назв.).
Авторы:
Ivanov, Yu. F., Porfir'ev, M. A., Gromov, V. E., Popova, N. A., Serenkov, Yu. S., Siddiquee, A. N., Shlyarov, V. V.
Тематические рубрики:
The works of SibSIU scientists—Articles; Труды ученых СибГИУ—Статьи
Strain hardening of steels is an effective approach to changing the structural-phase state and properties. Understanding the mechanisms of formation of structural-phase states and properties of pearlitic steel during plastic deformation is crucial for controlling the process of de-formation behavior. Theimportance of knowledge in this area is due to serious problems in the field of physical materials science, as well as the practical consequences of the use of pearlitic steel, which is widely used in the railway industry. Currently, there is great interest in understanding the general relationships characterizing strain hardening. This interest is associated with the possibility of developing a complex theory of this phenomenon and studying the dislocation mechanisms that determine the observed stress-strain curves σ(ε). It is noteworthy that advances have been made in the field of strength physics, in particular in understanding the dislocation structure of bainitic and martensitic steels. These advances have contributed to expanding our understanding of strain hardening phenomena. Present work the evolution of structural-phase states and dislocation substructure of rail steel under uniaxial com-pression to the degree of 50 % was studied by transmission electron microscopy. The obtained data formed the basis for a quantitative analysis of the mechanisms of rail steel strengthening at degrees of deformation by compression 15, 30, 50 %. Contributions to the strengthening caused by the friction of matrix lattice, dislocation substructure, presence of carbide particles, internal stress fields, solid solution and substructural strengthening, pearlite component of the steel structure are estimated. Using the adaptivity principle, which as-sumes the independent action of each of the strengthening mechanisms, the dependence of rail steel strength on the degree of plastic deformation by compression is estimated. A com-parative analysis of the stress-strain curves σ(ε) obtained experimentally and calculated theo-retically is performed.