Рассмотрены различные механизмы поглощения азота стальной ванной из азотированных ферросплавов. Разработана и экспериментально проверена модель ассимиляции азота металлическим расплавом, позволяющая прогнозировать усвоение при легировании в зависимости от ряда технологических факторов.

Досліджено нестаціонарний перерозподіл азоту й показано, що він може стати причиною утворення підкіркових бульбашок у виливку високоазотистої сталі. Визначено фактори, які впливають на нестаціонарний перерозподіл азоту. Одержано вираз для розрахунку початкового вмісту азоту в розплаві, за умов якого не утворюватимуться підкіркові бульбашки.

Установлено, что ряд органических соединений может одновременно выполнять роль азотсодержащего компонента и "тепловой связки" при получении нового класса жидкофазно окускованных лигатур на основе промышленно выпускаемых ферросплавов и техногенных отходов металлургических производств. Определены оптимальное соотношение азотоноситель - наполнитель и номенклатура возможных составов лигатур. Разработана энерго- и ресурсосберегающая технология низкотемпературного жидкофазного синтеза азотсодержащих лигатур и ее аппаратурное обеспечение.

Разработаны составы и энергосберегающая технология производства азотсодержащих лигатур. Показано, что получение новых недорогих и эффективных азотсодержащих лигатур с регулируемым, высоким и равномерным содержанием азота может быть осуществлено путем совместного окускования порошковых ферросплавов практически любого состава, в том числе отходов ферросплавного производства и карбамида. Установлено, что усвоение азота из новых лигатур находится на одном уровне со стандартными азотированными добавками.

Рассмотрены существующие методы определения неравновесного коэффициента распределения азота и предложен новый подход для его расчета в случае высокоазотистой стали. Получена формула для определения содержания азота в объеме оставшегося расплава в процессе кристаллизации.

Исследована возможность уменьшения головной обрези слитков спокойных сталей за счет ввода в расплав азота и получения рассредоточенной усадочной раковины. Получены математические выражения для расчета оптимальных пределов легирования азотом для разных составов сталей, технологических и теплофизических факторов разливки и затвердевания металла. Применение разработанного способа производства стальных слитков с рассредоточенной усадочной раковиной позволяет снижать головную обрезь до 3 - 6 % при существенном дополнительном повышении механических свойств готового проката.

Предложена схема усвоения азота сталью при легировании нетрадиционными азотсодержащими лигатурами. Установлено, что наиболее вероятен контроль за ассимиляцией азота сталью со стороны его массопереноса в диффузионном пограничном слое. Определена равновесная концентрация азота на поверхности контакта металла с газовым пузырьком. На основании полученных закономерностей можно опредилить факторы которые влияют на степень усвоения азота сталью. Сформулированы рекомендации, позволяющие получать стабильное и максимальное усвоение азота металлом при использовании новых лигатур.

Опробованы различные варианты присадки нетрадиционных азотсодержащих лигатур при выплавке сталей массового сортамента и определено влияние технологических факторов на усвоение азота жидким металлом. Разработана эффективная технология применения новых легирующих добавок в сталеплавильном производстве. Установлено, что усвоение азота из лигатур находится на одном уровне со стандартным азотированным силикомарганцем.

Показано, что прокат из экономнолегированных высокопрочных сталей с карбонитридным упрочнением типа Г2С и ХС за показателями скорости атмосферной коррозии, коррозионной стойкости в ряде кислотных, щелочных и солевых растворов, а также сопротивляемости коррозионному растрескиванию и коррозионной усталости находится на уровне либо превосходит прокат используемой в вагоностроении промышленной стали 09Г2Д более низкой прочности.

Разработана технология комплексного модифицирования литья из низколегированных феррито-перлитных сталей титаном, алюминием и азотом, обеспечивающая повышение нижнего уровня предела текучести в нормализованном и закаленном после отпуска состояниях при сохранении остальных требований к механическим свойствам стали 20ГЛ.

Розроблено наукові основи комплексного мікролегування кремнистих сталей азотом, титаном і алюмінієм. Створено новий клас сталей з карбонітридним зміцненням - типу САТЮ. Показано, що сталі цього типу можуть бути застосовані для виробництва економічного прокату підвищеної та високої міцності. Одержано модель для розрахунку необхідних границь мікролегування азотом, які забезпечують формування оптимальної структури злитка з розосередженою усадочною раковиною зі сталей типу САТЮ. Її застосування на практиці гарантує зниження головної обрізі з 13 - 16 до 3,0 - 5,5 %. Розроблено принципово нові азотовмісні лігатури та високопродуктивні технології їх виготовлення, застосування яких забезпечує необмежений об'єм виплавки сталей типу САТЮ.

Розкрито класифікацію кольорових металів, їх властивості та головні галузі застосування. Наведено загальну характеристику рудних матеріалів і методів їх збагачення. Проаналізовано стан сировинної бази кольорової металургії України. Розглянуто узагальнену схему методів виробництва кольорових металів, а також основи піро-, гідро- й електрометалургійних процесів їх виробництва. Увагу приділено питанням металургії алюмінію, титану, міді, нікелю та вторинних кольорових металів.

Раскрыты классификация цветных металлов, их свойства и главные отрасли применения. Дана общая характеристика рудных материалов и методов их обогащения. Проанализировано состояние сырьевой базы цветной металлургии Украины. Рассмотрены обобщенная схема методов производства цветных металлов, а также основы пиро-, гидро- и электрометаллургических процессов их производства. Уделено внимание вопросам металлургии алюминия, титана, меди, никеля и вторичных цветных металлов.

Показано, что наиболее перспективным направлением повышения комплекса механических свойств литой низколегированной стали в сочетании с хорошей свариваемостью является формирование стабильной мелкозернистой структуры. Для эффективного измельчения зерна применено модифицирование стали путем микролегирования азотом и относительно дешевыми и недефицитными нитридообразующими элементами - титаном и алюминием.

Проанализированы литературные данные и многолетние исследования в области теории и практики производства сталей с карбонитридным упрочнением. Показано преимущество системы N - Al - Ti перед другими системами микролегирования. На основе термодинамических расчетов определены и экспериментально подтверждены предпочтительные уровни концентраций микролегирующих элементов. Влияние нитридообразующих элементов на микроструктуру и свойства стали исследовано на всех стадиях металлургических переделов (литой и деформированный металл, до и после тепловой обработки). Приведены примеры промышленного применения предлагаемой системы легирования для широкого спектра недорогих микролегированных сталей для строительных сооружений и специальной техники (железнодорожный транспорт, трубопроводная арматура и др.).

Исследовано влияние карбонитридного упрочнения и термической обработки на структуру и механические свойства металла центробежнолитых труб из стали 10ХСНД. Установлено, что комплексное микролегирование титаном, алюминием и азотом в сочетании с термической обработкой обеспечивает существенное улучшение однородности зеренной структуры, измельчение зерна, повышение уровня механических свойств, в том числе при низких температурах.

Исследовано влияние мелкодисперстных карбонитридных фаз на механические и эксплуатационные свойства низколегированной кремниймарганцевой стали типа ГСЛ. Технология карбонитридного упрочнения кремниймарганцевых теплоустойчивых сталей прошла опытно-промышленное опробывание. Результаты механических испытаний свидетельствуют о благоприятном комплексном влиянии азота, титана и алюминия на свойства стали 20ГСЛ во всем диапазоне рабочих температур.

Разработана новая термически упрочненная низкоуглеродистая сталь, микролегированная нитридо- и карбидообразующими элементами (титан, алюминий, азот) с высокими эксплуатационными характеристиками для вагоностроения.

Исследованы закономерности поведения водорода при кристаллизации алюминия и его сплавов в зависимости от таких технологических факторов, как внешнее давление газовой фазы, скорость затвердевания, массы и размеров отливки, перегрева металла, материала формы, скорости заливки, состава жидкого и твердого металла, а также толщины удаляемого слоя при термо- и механической обработке. Результаты работы можно применять на практике с целью оптимизации технологического процесса и более эффективного использования дорогостоящего оборудования для получения качественных отливок из алюминия и его сплавов.

Определены технологические факторы и их влияние на ассимиляцию азота жидкой сталью из карбамидсодержащих лигатур. Это позволяет разработать эффективную технологию применения новых лигатур для производства сталей с карбонитридным упрочнением.

Установлена возможность эффективного применения отсевов ферросплавного производства для получения азотсодержащих лигатур с регулируемым, высоким и равномерным содержанием азота.