Статьи из номера журнала: Вестник Сибирского государственного индустриального университета : научный журнал. № 1 / Министерство образования и науки Российской Федерации. – Новокузнецк, 2024.
Никитин, Александр Григорьевич. Энергоэффективная одновалковка дробилка, предназначенная для подготовки сырья к металлургическому переделу = Energy-efficient single-roll crusher designed for the preparation of raw materials for metallurgical processing / А. Г. Никитин, Ю. А. Епифанцев, Н. М. Курочкин. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1 (47)-86-91. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 86–91. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 89–91 (20 назв.).
Авторы:
Никитин, Александр Григорьевич, Епифанцев, Юрий Андреевич, Курочкин, Никита Максимович
В металлургической промышленности примерно 40 % энергии, затрачиваемой на подготовку сырья для дальнейшего передела, приходится на процессы дробления, которые осуществляются на дробильных машинах. Эти процессы необходимы для получения кусков сырья необходимой фракции для проведении металлургических процессов. Одним из основных показателей процесса дробления является эффективность дробления, которая определяется массой дробленого материала, получаемой при расходовании единицы электроэнергии. Очевидно, что снижение энергопотребления при дроблении является актуальной проблемой, решение которой повышает показатель энергоэффективности работы дробилок. Минимальный расход энергии, необходимый для разрушения хрупкого материала, будет в том случае, если в дробимом куске генерируются только касательные напряжения. Предел прочности при их действии в два раза меньше, чем при возникновении в куске нормальных напряжений при прочих равных условиях (одинаковом размере и материале). С целью уменьшения расхода энергии, требуемой для разрушения хрупкого материала, следует обеспечить в дробимом куске генерацию исключительно касательных напряжений. В Сибирском государственном индустриальном университете спроектирована одновалковая дробилка, конструкция рабочих органов которой способна генерировать в исходном разрушаемом куске сдвиговые деформации, при которых возникают только касательные напряжения. Это происходит за счет того, что в процессе работы дробилки разрушение перерабатываемого материала происходит за счет сил, действующих на дробимый кусок в одной плоскости навстречу друг другу. Проведенный силовой анализ работы одновалковой дробилки, работающей на сдвиг, показал, что выполняется условие создания в разрушаемом куске плоского напряженного состояния (возникают только касательные напряжения). За счет этого происходит уменьшение расход энергии на дробление примерно в два раза по сравнению с щековыми дробилками, которые работают на сжатие.
Структурно-фазовые состояния и свойства плазменной наплавки быстрорежущей сталью в среде азота = Structural-phase states and properties of plasma surfacing with high-speed steel in a nitrogen environment / А. С. Чапайкин, В. Е. Громов, П. Чжан, Ю. Ф. Иванов, Р. Е. Крюков, В. В. Шляров, А. П. Семин. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-35-47. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 35–46. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 36–45 (22 назв.).
Авторы:
Чапайкин, Александр Сергеевич, Громов, Виктор Евгеньевич, Чжан, П., Иванов, Юрий Федорович, Крюков, Роман Евгеньевич, Шляров, Виталий Владиславович, Семин, Александр Петрович
Методами современного физического материаловедения проведены исследования структурнофазовых состояний и свойств плазменный наплавки из быстрорежущей стали Р18Ю в защитнолегирующей среде азота. Основным элементом структуры наплавленного слоя являются зерна, размер которых составляет 7,0 – 22,5 мкм. Микрорентгеноспектральным анализом показано, что элементный состав зерен существенно зависит от анализируемого объема материала и определяется присутствующими включениями второй фазы. Плазменная наплавка нетоковедущей порошковой проволокой приводит к образованию слоя, основными фазами которого являются α-железо и карбиды состава Мe6С (Мe = Fe, W), которые формируют каркасную сетку. Эта сетка представлена двумя морфологически различными типами: в виде протяженных прослоек и областей со структурой эвтектоидного типа. Включения карбидной фазы не содержат дислокационной субструктуры и характеризуются наличием изгибных контуров экстинкции, что свидетельствует об упругих напряжениях материала наплавки. Скалярная плотность хаотически распределенных дислокаций в зернах α-железа составляет 2,2∙1010 см–2 , а в сетчатой дислокационной субструктуре, объемная доля которой значительно меньше, 1,2∙1011 см–2 . Методами просвечивающей электронной микроскопии в объеме зерен выявлены частицы карбида ванадия состава V4C3 игольчатой морфологии. Выполнена оценка параметра кристаллической решетки (a = 2,888 Å), размера областей когерентного рассеяния (44 нм) и концентрации углерода в твердом растворе α-железа (0,286 % (по массе)). Микротвердость наплавленного слоя составляет 4,7 ГПа, параметр износа 8,9∙10–6 мм3 /(Н∙м), коэффициент трения 0,7.
Совершенствование технологии выплавки и внепечной обработки специализированных конвертерных сталей для производства мелющих шаров = Improving the technology of smelting and out-of-furnace processing of specialized converter steels for the production of grinding balls / И. С. Морозов, А. А. Уманский, Е. В. Протопопов, А. С. Симачев. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-127-134. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 127–134. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 132–134 (25 назв.).
Авторы:
Морозов, Иван Сергеевич, Уманский, Александр Александрович, Протопопов, Евгений Валентинович, Симачев, Артем Сергеевич
Проведены исследования процессов и механизмов формирования металлургического качества мелющих шаров и их эксплуатационных характеристик в зависимости от параметров производства специализированных сталей в условиях кислородно-конвертерного производства АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Основными причинами неудовлетворительной ударной стойкости мелющих шаров из сталимарок Ш2.1 и Ш2.3 является наличие дефектов сталеплавильного происхождения (флокены, скопления неметаллических включений, внутренние несплошности (поры) и развитая химическая неоднородность). Определено, что большое влияние на повышение ударостойкости мелющих шаров оказывает снижение содержаний кислорода в металле на выпуске в ковш, уменьшение содержания серы и водорода в стали после ковшевой обработки, а также повышение длительности продувки стали инертным газом в процессе внепечной обработки на агрегате ковш-печь. Суммарная относительная степень влияния рассмотренных на отбраковку мелющих шаров при испытаниях на ударную стойкость составляет 73 %. На основании полученных закономерностей для условий рассматриваемого предприятия разработаны рекомендации по совершенствованию технологических режимов выплавки и внепечной обработки сталей для производства мелющих шаров, использование которых на практике подтвердило их эффективность. Зафиксировано снижение отбраковки мелющих шаров из сталимарок Ш2.1 и Ш2.3 при копровых испытаниях в среднем на 3 % за счет снижения дефектообразования в исходных непрерывнолитых заготовка.
Серебрякова, Анна Александровна. Поведение металлов и сплавов под влиянием магнитного поля = Behavior of metals and alloys under the influence of a magnetic field / А. А. Серебрякова, В. В. Шляров, Д. В. Загуляев. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-9-18. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 9–18. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 14–17 (29 назв.).
Авторы:
Серебрякова, Анна Александровна, Шляров, Виталий Владиславович, Загуляев, Дмитрий Валерьевич
Представлен краткий обзор последних экспериментальных результатов изучения металлов и сплавов в условиях воздействия внешнего магнитного поля. Явление магнетизма очень широко исследуется различными группами ученых для применения в приборах и устройствах, используемых как в повседневной жизни людей, так и в промышленных масштабах. Выявлено, что влияние магнитного поля на структурно-фазовые превращения, прочностные и пластические свойства материалов при деформации в основном зависит от магнитной природы металла. Постоянное магнитное поле способствует изменению различных деформационных характеристик ряда твердых тел с ионной, ионноковалентной, ковалентной, молекулярной и металлической связьями твердых тел. Установлено, что есть дополнительные факторы, обуславливающие изменение деформационных характеристик металлов и сплавов под воздействием внешних магнитных полей. В ходе анализа выявлены следующие факторы, дополнительно оказывающие влияние: температура плавления металла, строение кристаллической решетки, температура при проведении эксперимента, магнитная индукция при проведении обработки магнитным полем. Выявлено, что наибольшее количество исследований было проведено на титане, алюминии и их сплавах. Отмечено недостаточное количество исследований влияния магнитной обработки на технически чистый свинц. Результаты обзора могут иметь академическую значимость - полученные в исследовании результаты позволят расширить представления о влиянии магнитных воздействий на поликристаллические металлические материалы, а закономерности, полученные в работе, возможно использовать при изучении физических свойств металлических материалов.
Мурко, Василий Иванович. Оптимизация закладочной смеси для Таштагольского рудника = Optimization of the filling mixture for the Tashtagol mine / В. И. Мурко, И. В. Спиридонова, И. Д. Селиванов. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-103-110. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 103–110. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 107–109 (20 назв.).
Авторы:
Мурко, Василий Иванович, Спиридонова, Ирина Владимировна, Селиванов, Илья Дмитриевич
Актуальность работы обусловлена, с одной стороны, необходимостью решения проблемы проседания земной поверхности в районах подземных горных работ, а с другой –размещением значительного количества золошлаковых отходов угольных ТЭЦ и котельных, отходов горнодобывающей и металлургической промышленности. В настоящей работе приведено описание работы закладочного комплекса на Таштагольском руднике АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Представлен типовой состав закладочной смеси, наиболее дорогостоящими компонентами которой являются цемент Топкинского цементного завода и доменный гранулированный шлак, доставляемый с металлургического комбината в г. Новокузнецк. Проведенными исследованиями установлена возможность оптимизации состава закладочной смеси путем замены цемента и гранулированного шлака на золу уноса «Западно-Сибирской ТЭЦ». Подготовку смеси проводили в лабораторной стержневой мельнице с подбором режима измельчения исходных материалов. В экспериментах добивались необходимых значений крупности (не более 5 % остатка на сите No 0,14) и подвижности закладочной смеси путем добавления воды. Подвижность смеси определяли на приборе Суттарда, встряхивающем столике и стандартном конусе. Представлена методика расчета промышленной стержневой мельницы для замены шаровых мельниц, установленных на руднике. Из подготовленной в лабораторных условиях закладочной смеси готовили образцы твердеющей закладки. Результаты исследований образцов твердеющей закладки показали необходимую прочность при времени выдержки в условиях, моделирующих горную выработку, более 90 суток (более 4 МПа), при этом плотность закладочной смеси составила более 2 г/см3при замене 50 % на золу уноса.
Модель конвективного теплопереноса в высокоэнтропийных сплавах при электронно-пучковой обработке = Model of convective heat transfer in high-entropy alloys during electron beam processing / В. Д. Сарычев, С. А. Невский, А. Ю. Грановский, Л. П. Бащенко, Д. В. Шамсутдинова. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-19-34. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 19–34. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 29–33 (25 назв.).
Авторы:
Сарычев, Владимир Дмитриевич, Невский, Сергей Андреевич, Грановский, Алексей Юрьевич, Бащенко, Людмила Петровна, Шамсутдинова, Диана Витальевна
Предложена модель конвективного перемешивания при обработке низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками высокоэнтропийных расплавов систем AlCoCrFeNi и CuBiSnlnPb с учетом испарения с поверхности материалов. В основу модели положены представления, что обработка концентрированными потоками энергии приводит к возникновению в расплавленном слое вихревых паттернов. Механизм их образования заключается в том, что наличие градиента температур в расплавленном слое приводит к возникновению термокапиллярной конвекции. Основными уравнениями модели конвективного течения являются уравнения Навье-Стокса, теплопереноса в жидких средах и граничные условия с учетом оттока испарившегося материала. Решение этих уравнений методом конечных элементов проводилось для двух случаев. В первом случае не учитывалась зависимость теплофизических параметров от температуры, а во втором данная зависимость была учтена. В первом случае на стадии нагрева течение расплава AlCoCrFeNi носит ламинарный характер. Неустойчивость течения наблюдается на границе расплав/твердое тело. Стадия остывания характеризуется образованием вихревых течений. Формирование вихрей происходит как на расстояниях, близких к радиусу пятна облучения, так и в центральной области. В случае сплава CuBiSnlnPb наблюдается такая же картина с той лишь разницей, что процессы конвективного течения протекают быстрее из-за меньших значений поверхностного натяжения и температуры ликвидуса. Во втором случае электронно-пучковая обработка приводит к формированию многовихревого паттерна, который, развиваясь на стадии нагрева, захватывает все новые области материала. На стадии остывания наблюдается слияние вихрей и формирование стационарного ламинарного течения.
Исследование влияния темпа выдачи слябов и заготовок на неравномерность теплового состояния и угар металла при нагреве в методических печах = Investigation of the effect of the rate of issuance of slabs and blanks on the unevenness of the thermal state and metal carbon monoxide during heating in methodical furnaces / О. В. Кузнецова, М. В. Темлянцев, Е. Н. Темлянцева, Е. М. Запольская. – DOI 10.57070/2307-4497-2024-1(47)-81-85. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 81–85. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 83–85 (17 назв.).
Авторы:
Кузнецова, О. В., Темлянцев, Михаил Викторович, Темлянцева, Елена Николаевна, Запольская, Е. М.
В работе проведен анализ факторов, влияющих на неравномерность нагрева металла в методических печах. Особое внимание уделено исследованию влияния неравномерности темпа выдачи стальных слябов и заготовок из методических нагревательных печей на их тепловое состояние и потери с угаром. В качестве инструмента для исследований использована разработанная ранее детерминированная математическая модель, позволяющая определять динамику теплового состояния и угар металла при нагреве в методических печах. Для решения поставленной задачи модель модернизирована, ее функционал расширен с целью учета неравномерности перемещения нагреваемого металла в печи. Установлено, что при относительно не высоком влиянии неравномерности темпа выдачи на конечное тепловое состояние слябов угар может меняться в 1,5 раза, что обусловлено влиянием температурно-временного фактора.
Абатурова, Анна Александровна. Динамика деформационного поведения сплава АК10М2Н при электронно-пучковой обработке = Dynamics of the deformation behavior of the AK10M2N alloy during electron beam processing / А. А. Абатурова, Д. В. Загуляев, А. А. Серебрякова. – DOI 10.57070/2304-4497-2024-1(47)-69-80. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. – 2024. – № 1 (47). – С. 69–80. – ISSN 2304-4497. – Библиогр.: с. 77–80 (21 назв.).
Авторы:
Абатурова, Анна Александровна, Загуляев, Дмитрий Валерьевич, Серебрякова, Анна Александровна
Представлены результаты исследования деформационных характеристик сплава АК10М2Н без обработки и после применения обработки электронным пучком. Образцы были подвержены разрушению в процессе растяжения. Получены количественные данные о деформации образцов, построены деформационные инженерные и истинные кривые не облученного и облученного образцов. Проанализирована динамика средних пределов прочности и текучести, относительного остаточного удлинения и сужения при разрыве в зависимости от плотности энергии и длительности импульса пучка электронов. Плотность энергии пучка электронов и длительность импульсов находилась в интервале от 10 до 50 Дж/см2 и от 50 до 200 мкс. Выявлен наиболее рациональный режим электронно-пучковой обработки, приводящий к увеличению пластических и прочностных свойств сплава АК10М2Н. Установлено влияние электронно-пучковой обработки с плотностью энергии пучка электронов 50 Дж/см2 и длительности импульса пучка электронов 200 мкс на деформационные характеристики сплава АК10М2Н. Рассматриваемый режим приводит к увеличению предела прочности (75 %) по сравнению с пределом прочности литого сплава. Выявлено, что относительное остаточное удлинение и сужение при разрыве увеличивается после электронно-пучковой обработки. Анализ деформационных кривых позволил выявить стадии деформации. На второй стадии деформации выявлены участки с разными углами наклона (с разными коэффициентами деформационного упрочнения). В процессе растяжения образцов получены спекл-картины. При изучении спекл-картин установлено, что происходит увеличение размеров локальных очагов деформации в центральной части необлученных образцов, что также подтверждает результативность обработки электронным пучком.