Изложена история создания Института черной металлургии (ИЧМ). Показано, что создание и становление Института определялось необходимостью развития черной металлургии страны. Институт объединил разрозненные в своей деятельности группы ученых-металлургов, которые работали в различных институтах страны. Программа работ ИЧМ, несмотря на его молодость, была широка и актуальна, что можно объяснить опытом, инициативностью и масштабностью деятельности ученых, которые возглавили отделы Института. Описаны истоки создания научной тематики Института, которая охватывала все основные переделы черной металлургии. Приведены крупные научные разработки, созданные сотрудниками Института впервые в мировой и отечественной практике, которые в настоящее время составляют основу мировой металлургии. Выдающимися учеными Института было создано немало научных школ, которые и сегодня продолжают вносить неоценимый вклад в развитие научной тематики, реализацию результатов фундаментальных и прикладных исследований на металлургических предприятиях. Анализ показал, что стратегическим направлением развития отечественной металлургии на перспективу является эволюционное изменение металлургических технологий. В этой связи приведены развиваемые в Институте основные направления научно-технического сопровождения технологий доменного, сталеплавильного и прокатного производства, термической обработки проката. Приведены примеры современных научных разработок Института. Направления научных исследований Института черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины охватывают весь круг проблем производства металлопродукции, благодаря чему имеют комплексный характер, что является очень важным преимуществом в современном мире. ИЧМ имеет серьезный научный потенциал новейших современных технологических и технических решений для отечественного металлургического производства, которые уже на стадии разработки адаптируются к существующим в Украине технологическим и сырьевым условиям и их изменениям. Большинство новых разработок по технологическому содержанию и интеллектуальному уровню реализации не уступают мировым аналогам.

Цель исследования - выявление обобщающего показателя и приоритетных параметров работы сложных промышленных систем, определяющих перспективу их развития. Рассмотрены существующие подходы рейтинговой оценки в многопараметрических задачах. Проведенный анализ показал, что в наибольшей степени для рассматриваемых задач удовлетворяет функция желательности Харрингтона. Приведены результаты анализа производственных показателей работы металлургии (производство стали в мире, Российской Федерации (РФ) и Украине; уровень инвестиций, динамика мировых цен на металлопродукцию). Установлены объективные и субъективные причины нестабильной работы горно-металлургического комплекса Украины (ГМК) в последние годы. К объективным факторам отнесены: мировое производство и потребление стали, мировые цены на металлопродукцию, состояние мировой экономики и мировые финансовые кризисы, надежность мировых валют. К субъективным факторам - производство стали в Украине, показатели экспорта, импорта и внутреннего потребления металлопродукции, эффективность законодательной государственной поддержки металлургии, инвестиционная политика в отрасли, научно-техническая поддержка металлургического производства и ряд других показателей. Предложен обобщенный показатель эффективности работы ГМК, который строится на основе экспертно-математической обработки основных параметров, определяющих работу отрасли. Показано, что использование обобщенного показателя позволяет выполнить прогноз развития отрасли и выявить приоритетные направления ее развития. Использование программного подхода позволяет разработать целевые установки оптимального развития отрасли, в том числе за счет реализации целевых установок наиболее важных параметров ее работы. С учетом минимальных и максимальных значений приведенных критериев установлено, что вероятность достижения запланированных показателей перспективного развития ГМК составляет от 35 до 82 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: К327.203.022

Рубрики:

Дуття, збагачене киснем. Застосування кисню в конвертерному виробництві сталі

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

В работе обобщен накопленный в Институте черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины (ИЧМ) опыт решения задач оптимизации металлургических технологий с использованием методологии физикохимического и математического моделирования, базовым ядром которого является разработанная Э. В. Приходько оригинальная методика моделирования шлаковых и металлических расплавов на основе концепции направленной химической связи. Рассмотрены особенности создания системы информационного обеспечения теоретической и прикладной металлургии на основе ретроспективного фонда экспериментальных фундаментальных физико-химических данных и фонда моделей металлургических систем и процессов их взаимодействия на макро- и микроуровнях. Описаны возможности разработанного в ИЧМ оригинального системного математического обеспечения создания документально-фактографических баз данных и прикладных программ оценки достоверности "зашумленных" многомерных массивов физико-химических и технологических данных на основе современных методов статистики и визуализации данных в различных сечениях путем целенаправленного проецирования. Изложены принципы взаимодействия баз данных и базы моделей в режиме взаимной дополнительности. Обоснован выбор физико-химических критериев путем "свертки" информации о химическом составе многокомпонентных железорудных материалов, шлаковых и металлических расплавов и описаны подходы к прогнозированию их физико-химических свойств по схеме состав - структура - свойства. Рассмотрены вопросы учета влияния микронеоднородности строения металлических расплавов на формирование термодинамических и теплофизических свойств ферросплавов и специальных сплавов. Предложена методология создания систем управления качеством металлопродукции и методов многоцелевой оптимизации металлургических процессов, путем построения комплексных критериев показателей их эффективности. На примере задачи оптимизации доменной шихты предложен обобщенный критерий многоцелевой эффективности, обеспечивающий требуемое качество продуктов плавки и ее технико-экономические показатели.

Індекс рубрикатора НБУВ: К323.103-141

Рубрики:

Доменна плавка чавуну

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К621.530.03-52-042

Рубрики:

Гаряче прокатування штабів, штрипсів і стрічок

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Відображено історію заснування, розвитку й головні наукові напрямки діяльності відділу термічної обробки металу для машинобудування Інституту чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України. Показано, що фахівцями відділу зроблено значний внесок у розробку наукових основ створення технологічних процесів виготовлення високоякісного металопрокату широкого марочного складу та різноманітного призначення. Результати фундаментальних досліджень використовуються під час розробки та вдосконалення технологій виробництва сортового й бунтового прокату, який характеризується високими споживчими властивостями, масштабністю та результативністю. Наукові розробки, які базуються на подальшому розвитку уявлень про сучасне матеріалознавство, знайшли свою практичну реалізацію на багатьох металургійних, метизних та машинобудівних підприємствах. Промислово впроваджені інноваційні режими деформаційно-термічної та термічної обробки сталей як з прокатного, так і окремого нагрівів, у тому числі із застосуванням кріогенної обробки, зумовили можливість підвищення їх класу міцності, довговічності, зносо- та термостійкості у процесі експлуатації. Розроблено методики ультразвукового контролю та диференційного магнітного аналізу легованих сталей; запропоновано авторські методики розрахунку фазового складу і температур фазово-структурних перетворень у легованих і вуглецевих сталях; створено комп'ютерні програмні оболонки для побудови ізотермічних і термокінетичних діаграм розпаду метастабільного аустеніту, моделювання умов реального виробничого процесу з достовірним прогнозуванням структури й механічних властивостей прокату різноманітного призначення залежно від хімічного складу сталі та параметрів технологічного процесу. Впроваджені технологічні рішення відповідають рівню кращих світових аналогів, а результати фундаментальних досліджень зробили вагомий внесок у підвищення енерго- та ресурсозбереження металургійної, метизної та машинобудівної галузей промисловості України.

Цель работы - на примере широкополосного стана 1680 металлургического комбината "Запорожсталь" показать, что натурные измерения позволяют получить весьма ценную и полезную информацию о вибродинамических процессах в оборудовании. Для достижения этой цели в качестве основных параметров на стане измерялись момент сил упругости на валу между двигателем и редуктором и вибрация в различных точках корпуса шестеренной клети и редуктора. Это позволило установить особенности переходных процессов во время захвата полосы валками и при взаимодействии клетей черновой группы через толстую прокатываемую полосу. Показана связь износа и зазоров в линии привода с временем запаздывания реакции вибродатчиков на ударную нагрузку при захвате полосы, которое принято в качестве диагностического признака. Выявлена корреляционная зависимость максимального динамического момента при захвате полосы от момента в установившемся режиме прокатки, позволяющая вести мониторинг нагрузок с учетом технического состояния линии привода. Показано, что совместные измерения момента и вибрации в разных точках редуктора и шестеренной клети в переходных режимах позволяют установить взаимосвязи в упругих системах прокатной клети, обладающие диагностическими свойствами. Путем измерений моментов и вибрации в черновых клетях показана эффективность уменьшения ударных нагрузок при прокатке слябов с фигурной передней кромкой. Значение натурных измерений в действующих прокатных станах состоит не только в установлении фактической картины колебательных процессов и уровня нагрузок, но и в разработке математических и компьютерных моделей заполнения полосой непрерывной группы клетей, статистическом моделировании, поиске новых способов диагностирования оборудования. В больших массивах измерений всегда содержатся скрытые закономерности, обладающие новизной и существенной информативностью. Приведены примеры научных выводов на базе измерений.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.71 + К651,27 + О22-061/069

Рубрики:

Сталь для залізничного машинобудування

Термічна обробка металів

Рухомий склад залізниць

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Показаны основные этапы формирования тематики исследований отдела технологического оборудования и систем управления. Выполнен анализ результатов научной деятельности трех подразделений отдела. Представлены основные разработки группы машин доменного производства, к числу которых можно отнести: технологию загрузки многокомпонентной шихты; комплексную математическую модель формирования многокомпонентных порций шихтовых материалов, их загрузки в бункер бесконусного загрузочного устройства (БЗУ), выгрузки из бункера и распределения на поверхности засыпи; интеллектуальную систему поддержки принятия решений по управлению доменной плавкой; новые способы контроля и управления доменной плавкой с использованием информации современных систем автоматизированного контроля. Показаны основные направления сотрудничества с металлургическими предприятиями отрасли. Представлены основные направления исследований группы разработки технологий и оборудования для подготовки шихтовых материалов, охватывающие теоретические и экспериментальные исследования влияния физико-механических и технологических характеристик мелкофракционных шихтовых материалов на процесс прессования, качество брикетов и их металлургические свойства, а также создания технических решений механического оборудования для брикетирования. Представлены результаты исследований и разработки новых способов диагностирования, совершенствования режимов работы станов совместно с особенностями технологий, методов оценки стабильности работы оборудования и технологического процесса, которые выполняют сотрудники группы динамики прокатного оборудования.

Представлены приоритетные направления исследований и основные научные достижения отдела металлургии чугуна (ОМЧ) Института черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины (ИЧМ) начиная с момента его основания и до настоящего времени. Основателем ОМЧ был академик Михаил Власович Луговцов. С помощью разработанной им статистической теории доменного процесса на основе положений теории теплового потока, методов математики, механики и физической химии были количественно описаны процессы доменной плавки. Большой вклад в развитие теории и практики доменного производства внес академик Зот Ильич Некрасов. Направления интенсификации доменного процесса за счет использования природного газа, комбинированного дутья и вдувания пылеугольного топлива (ПУТ), обоснования возможностей и строительство доменных печей большого объема, совершенствование сырьевой базы доменного производства предопределили пути развития отрасли на многие десятилетия и не утратили актуальности и сейчас. Благодаря Зоту Ильичу в ИЧМ для проведения исследований была создана прекрасная лабораторная база, которая в то время не уступала лучшим мировым. Доменщики ОМЧ работали на всех крупнейших металлургических предприятиях СССР и внесли большой вклад в развитие многих направлений доменного производства. Результаты проводимых в отделе работ являлись базой для разработки новых технологий и материалов и способствовали укреплению авторитета советской металлургии в мире. Перечислены самые значимые разработки научных сотрудников ОМЧ в советский период. Исследования, которые выполняются в отделе в настоящее время, развивают и расширяют эти направления с учетом требований к качеству конечного продукта и современных топливно-сырьевых условий, в которых работает металлургия Украины. На основе системного анализа процессов и перспектив развития доменного производства специалистами отдела разрабатываются рекомендации по повышению его эффективности и снижению ресурсо- и энергоемкости. Особое внимание уделяется вопросам продления кампании доменных печей, разработке технологий их стабильной работы в стационарных и нестационарных условиях плавки, совершенствованию технологии окомкования железорудного сырья и выплавки чугуна на основе управления металлургическими свойствами шихтовых материалов, в том числе, с высоким содержанием вторичных ресурсов, развитию и реализации научно-практических основ технологии эффективного применения ПУТ.

Теплові втрати випромінюванням в дуговій сталеплавильній печі (ДСП) значною мірою зумовлені традиційними уявленнями технологів про доцільність неглибокої плоскої ванни з відношенням діаметра до глибини 5,0 - 5,5, на відміну від "глибокої" ванни в конвертері з відношенням діаметра до глибини, близьким до 7. Числові дослідження показали можливість зниження втрат енергії випромінюванням на 8,5 - 49 % залежно від реалізованого енерготехнологічного режиму, за рахунок впровадження "глибокої" ванни в ДСП. Разом з тим, вплив геометрії сталеплавильної ванни на процеси тепломасопереносу в робочому просторі, які визначають тривалість електроплавки, а, отже, енергоефективність ДСП, досліджено недостатньо. Досліджено вплив геометричних параметрів на тепломасоперенос в обсязі сталеплавильної ванни і на границях фаз. Методика полягає в числовому моделюванні процесів тепломасообміну на основі математичної моделі циркуляції рідкого металу за пневматичного перемішування. Розвинуто концепцію підвищення енергоефективності ДСП шляхом інтенсифікації процесів тепломасообміну за рахунок вдосконалення геометрії сталеплавильної ванни. На основі розробленої циркуляційної моделі пневматичного перемішування встановлено, що за зниження відношення діаметра до глибини сталеплавильної ванни від традиційного значення 5 - 5,5 до оптимального, для даного енерготехнологічного режиму, значення 2,5 - 1,8 за незмінної маси плавки стає можливим: інтенсифікація плавлення скрапу в рідкій ванні на 13 - 25 %, дефосфорації сталі на 3 - 25 %, гомогенізації ванни в 1,15 - 3 рази і зниження втрат заліза за випаровування в зоні дуги на 10 - 12 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: К327.95/99

Рубрики:

Виробництво сталі з особливими властивостями

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К323.103-1 + К323.103-72

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К616.33-1

Рубрики:

Безперервне лиття

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты выполненных по актуальным стандартам и методикам комплексных исследований качественных показателей металла котельных горячекатаных трубных заготовок, изготовленных ПАО "Днепровский металлургический комбинат" из слитков непрерывной разливки стали 20 двух плавок кислородно-конверторной выплавки. Результаты этих исследований позволили оценить способность действующей на этом предприятии технологии производства получать качественную трубную заготовку для изготовления котельных труб, предназначенных для паровых котлов и трубопроводов с высокими и сверхкритическими параметрами пара. Установлено, что действующая на заводе технология выплавки и разливки стали не обеспечивает в полной мере изготовление котельных трубных заготовок в соответствии с требованиями нормативной документации и требует дальнейшего исследования и совершенствования. В макроструктуре металла трубных заготовок выявлены осевая ликвация и светлая полоса (контур), степень развития которых превышала установленные нормы, а также недопустимое точечное загрязнение краевое. Установлено, что наличие в металле заготовки краевого точечного загрязнения, наряду с превышающими нормы неметаллическими включениями, приводит к образованию в металле труб недопустимых расслоений по раскатанным загрязнениям. Характерная особенность макроструктуры металла исследованных горячекатаных трубных заготовок - наличие остатков литой структуры, которые негативно влияют на формирование требуемой микроструктуры металла изготавливаемых из них котельных труб и соответственно - на их служебные свойства. Показана необходимость увеличения норм отбора проб от котельных горячекатаных непрерывнолитых трубных заготовок производства ПАО "Днепровский металлургический комбинат", а также потребность введения ранее не применяемых в нормативной документации норм по степени развития остатков литой структуры в макроструктуре металла этих заготовок. Полученные результаты исследований имеют важное научное и практическое значение. Они послужили основой для разработки современных технических условий на котельную горячекатаную трубную заготовку из углеродистой стали производства ПАО "Днепровский металлургический комбинат", а также - для разработки и внедрения на этом предприятии мероприятий по совершенствованию технологии производства котельных трубных заготовок, с учетом требований разработанных технических условий. Это позволит ПАО "Днепровский металлургический комбинат" производить качественную конкурентоспособную трубную заготовку и снизит дефицит в Украине котельной трубной заготовки из углеродистой стали.

Приведены схема установки и результаты исследований нового способа внепечной обработки стали, основанного на смещении равновесия в системе "металл - шлак - газ" под действием электрического заряда, приложенного к жидкому шлаку - вторичного электротермического легирования и рафинирования (ВЭЛР). Термодинамическое моделирование ВЭЛР на основе метода химических потенциалов Гиббса подтверждает высокую эффективность данного процесса и хорошо согласуется с полученными ранее результатами экспериментальных исследований. В зависимости от полярности электрического заряда, приложенного к шлаку, ВЭЛР может применяться как собственно для раскисления-легирования и десульфурации, так и для окислительного рафинирования и обезуглероживания жидкой стали. Выполнено исследование влияния удельного заряда шлака на давление газовой фазы, содержание примесей и легирующих элементов в процессе вторичного электротермического легирования и рафинирования низколегированной стали. Определены основные параметры ВЭЛР для технологических операций раскисления, легирования, десульфурации, дефосфорации, а также окислительного рафинирования и обезуглероживания жидкой стали. Для легирования стали щелочноземельными металлами технология ВЭЛР позволяет использовать металлургические шлаки вместо дефицитной порошковой проволоки, что, в свою очередь, способствует получению конкурентоспособной стали с минимальными затратами. В отличие от других методов внепечного легирования и рафинирования технология ВЭЛР имеет ряд преимуществ, в числе которых возможность частичной утилизации конвертерных и доменных шлаков, значительное уменьшение загрязнения стали неметаллическими включениями в процессе обработки, уменьшение выбросов и дымообразования, высокая экономическая эффективность.

Освещены вопросы калибровки и стойкости деформирующего инструмента станов холодной прокатки труб (ХПТ) при производстве труб из титановых сплавов. Проанализировано состояние и тенденции методов построения калибровок для холодной прокатки труб из сплавов на основе титана. Рассмотрены основные типы калибровок, их преимущества и недостатки, а также задачи, которые ставятся перед современными калибровками. Отмечены выводы и рекомендации, имеющие прямое отношение к улучшению качества холоднокатаных труб именно из титановых сплавов путем повышения точности их размеров. Рассмотрены данные о влиянии величины развалки на точность прокатываемых труб на станах ХПТ. В ходе анализа было проведено сравнение калибровок, основанное на геометрии поперечного сечения эллипса и овала Кассини. Выделенные преимущества овала Кассини позволят улучшить точность поперечного сечения прокатываемых труб и предоставить широкие возможности по распределению обжатий при проектировании калибровок. Это позволяет рекомендовать овал Кассини к использованию в качестве профиля поперечного сечения калибров. Рассмотрена актуальность замкнутых решений при качественном анализе влияния планируемых технологических режимов процесса холодной прокатки труб на выбор ширины ручья калибров. Выполнены исследования зависимости объемов прокатанных труб из титановых сплавов от износостойкости калибров станов ХПТ. Определены зависимости износостойкости калибров от объемов прокатанных труб из титановых сплавов, что продемонстрировало наглядное влияние химического состава материала калибров на их износостойкость в ходе работы. Полученные в ходе исследования результаты позволили сделать ряд важных выводов по возможности развития методик построения калибровок рабочего инструмента станов ХПТ и предложить рекомендации по повышению износостойкости калибров при холодной прокатке труб из сплавов на основе титана.

Виробництво транспортних засобів займає чільне місце в глобальній світовій економіці і є переднім краєм конкуренції як економічно розвинутих країн, так і потужних компаній у цій галузі, що належать до найбільш прибуткових в секторі машинобудування. Здійснено аналіз ринку високоміцних залізовуглецевих та алюмінієвих сплавів для автомобілебудування з метою подальшого розвитку цієї галузі в Україні. Крім того, автотранспорт підвищеної прохідності потрібен для розв'язання оборонних задач. Описано марки і хімічні склади сплавів, які найбільш передові світові компанії застосовують в конструкціях автомобілів. Зменшення використання сталевого прокату буде компенсуватись збільшенням частки використання прокату та виливків з алюмінієвих сплавів, чому сприяє тенденція зростання випуску електромобілів. Серед нових матеріалів відзначено ізотермічно загартований високоміцний чавун (ADI), який має високі ливарні властивості і зносостійкість за меншої вартості обробки, ніж сталь. З ADI, в основному, виготовляють колінчаті та розподільні вали, шестерні, кронштейни для підвісок, крильчаток, корпусів клапанів, корпусів компресорів. ADI має високу здатність до демпфірування, завдяки чому деталі поглинають енергію в 2 - 5 раз більше, ніж деталі зі сталі, тому рівень шуму знижується приблизно на 8 - 10 децибел за його застосування у коробках передач. Така інформація може бути корисна конструкторам, ливарникам і металургам, які забезпечують конструювання, вибір матеріалів і розробляють технологію виготовлення металевих заготовок і деталей автомобілів з урахуванням зменшення їх ваги і забруднень від їх експлуатації, а також викладачам і студентам транспортних спеціальностей, фахівцям з утилізації металу старих авто для урахування складу металів і подальшого шихтування під час їх виплавки і термообробки деталей з удосконаленими властивостями.

Приведена разработанная универсальная фильтрующая система (УФС), позволяющая эффективно осуществлять рафинирование металла в промежуточном ковше машины непрерывного литья заготовки (МНЛЗ) в процессе разливки. Данная система была разработана на основании глубокого теоретического анализа, выполненного физического моделирования и промышленных исследований. Выполнен ряд лабораторных исследований с применением моделей. Физическое моделирование позволило определить оптимальные конструктивные параметры элементов фильтрующей системы, выбрать оптимальное их количество и расположение в объеме промежуточного ковша, позволяющее достичь наибольшей эффективности удаления неметаллических включений и обеспечить стабильную и безопасную эксплуатацию промежуточного ковша на протяжении разливки серии металла на МНЛЗ. В результате выполненных теоретических, лабораторных и промышленных исследований показано, что продувка жидкой ванны металла в промковше аргоном обеспечивает рафинирующий эффект в части удаления крупных неметаллических включений. Наибольший эффект может быть достигнут при использовании продувочных балок (блоков), обеспечивающих продувку в пузырьковом режиме. Приведены результаты промышленных исследований на одном из металлургических предприятий с конвертерным производством стали, имеющем в своем составе несколько слябовых МНЛЗ. В промышленных условиях установлено, что при продувке стали аргоном в промковше количество крупных одиночных неметаллических включений ниже, чем в сравнительных слябах (без продувки). Разработанная система "УФС" позволяет снизить диапазон общего индекса загрязненности металла неметаллическими включениями за счет комплексного подхода к рафинированию металла в промежуточном ковше. Необходимо отметить, что данная система обладает повышенной универсальностью, и полученный опыт может быть использован на других предприятих отрасли вне зависимости от типа МНЛЗ и конструктивных особенностей промежуточного ковша.