07 Jul. 2020 (Tuesday 12:46)

АННОТАЦИИ К СТАТЬЯМ, ОПУБЛИКОВАННЫМ В БЮЛЛЕТЕНЕ "ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ" 2020 № 05

УДК 669.16.22:621.793

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В ДУТЬЕВОМ КАНАЛЕ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

В. Н. ТИТОВ1, канд. техн. наук, доцент, главный специалист по оптимизации рудно-термических процессов; А. Г. РАДЮК2, д-р техн. наук, профессор, ведущий эксперт кафедры обработки металлов давлением radjuk@rambler.ru; И. А. ЛЕВИЦКИЙ2, канд. техн. наук, доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий; А. И. ТЕРНОВЫХ1, магистр техники и технологий, руководитель проектов; А. Е. ТИТЛЯНОВ2, канд. техн. наук, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением; Т. Ю. СИДОРОВА2, старший преподаватель кафедры обработки металлов давлением ( 1ПАО “Новолипецкий металлургический комбинат”, Россия, г. Липецк; 2 Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, Россия, г. Москва)

Аннотация. Для достижения оптимальных показателей доменной плавки при вдувании пылеугольного топлива (ПУТ) необходимо рационализировать режимы его подачи и создать условия для процесса горения частиц угольной пыли, обеспечивающие максимальную степень ее сжигания в фурменной зоне. С этой целью выполнено исследование влияния температуры, размера угольных частиц и угла подачи ПУТ на тепловой баланс в дутьевом канале без изменения условий подачи горячего дутья. Осуществлено моделирование процессов теплообмена и возможного горения природного газа и ПУТ в дутьевом канале воздушных фурм доменных печей с использованием программного пакета AnsysFluent18.2. Моделирование, проведенное для конструкций фурм, аналогичных применяемым ПАО НЛМК, показало, что замена части природного газа на ПУТ приводит к повышению температуры газовой среды на выходе из фурмы вследствие меньшего объема не вступающего в реакцию горения природного газа. Установлено, что при подаче природного газа в поток дутья внутри воздушной фурмы успевает начаться процесс перемешивания газообразных сред, и в узкой области вблизи стенки, недалеко от выходного сечения фурмы, происходит процесс горения природного газа. При замене части природного газа ПУТ внутри фурмы успевают пройти процессы нагрева частиц ПУТ, выделения и, возможно, частичного горения летучих, а также нагрева коксового остатка (без его горения). Замена части природного газа на ПУТ сопровождается повышением теплоты, выделившейся внутри фурмы вследствие меньшего объема не вступающего в реакцию горения природного газа, и ростом температуры газовой среды на выходе из фурмы. Увеличение температуры и угла подачи частиц угля, уменьшение их размера приводит к увеличению выхода летучих в дутьевом канале, что создает условия для более эффективного сгорания коксового остатка в фурменной зоне печи.

Ключевые слова: доменная печь,вдувание ПУТ, воздушная фурма, моделирование в среде AnsysFluent, дутьевой канал, фурменная зона.

Ссылка для цитирования: Титов В.Н., Радюк А.Г., Левицкий И.А., Терновых А.И., Титлянов А.Е., Сидорова Т.Ю. Исследование процессов в дутьевом канале воздушной фурмы доменной печи при использовании пылеугольного топлива // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 449-456.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-449-456

STUDY OF PROCESSES IN THE BLAST CHANNEL OF BLAST FURNACE AIR TUYERE WHEN USING PCI

V. N. TITOV1, PhD (Tech.), Prof Ass., Chief Specialist on ore and thermal processes optimization; А. G. RADYUK2, HD (Tech.), Prof., Leading expert, Dpt. of metal forming, radjuk@rambler.ru; I. A. LEVITSKII2, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Energy-effective and resources-saving industrial technologies”; A. I. TERNOVYKH1, Master of technics and technologies, Head of projects; A. E. TITLYANOV2, PhD (Tech.), Sen. Res. Ass., Dpt. of metals forming; T. YU. SIDOROVA2, Sen. Teacher, Dpt. of metals forming  ( 1 PJSC “Novolipetsk steel-works” , Russia, Lipetsk; 2 National Research Technological University “MISiS” Russia, Moscow)

Abstract.To reach optimal indices of blast furnace smelting when injecting pulverized coal (PCI), it is necessary to rationalize the modes of its supply and create conditions for the process of powdered coal particles burning, which ensure the maximum degree of its combustion in the tuyere zone. With this purpose, the study of influence of temperature, coal particles sizes and angle of PCI supply on the thermal balance in the blast channel was accomplished without changing conditions of hot blast supply. Simulation of heat exchange processes and possible natural gas and PCI burning in the blast channel of blast furnace air tuyeres was accomplished based on program package Ansys Fluent 18.2 application. The simulation accomplished for the type of tuyeres, used by PJSC NLMK showed, that substitution of a part of natural gas by the PCI results in temperature increase of gas medium at the exit of the tuyere because of smaller volume of natural gas not entering into reaction of burning. It was determined, that during natural gas supply in the blast flow, the process of mixing of gaseous mediums takes place inside the air tuyere and the process of natural gas combustion takes place in the narrow area near the wall not far from the tuyere exit section. When a part of natural gas is substituted by PCI, the processes of PCI heating have time to take place inside the tuyere, resulting in emission and possibly partly combustion of volatiles, as well as heating of the coke residual (without its burning). The substitution of a part of natural gas by PCI results in heat increase, emitted inside the tuyere because of less volume of natural gas not entering into burning reaction and in gas medium temperature increase at the tuyere exit. Increasing of temperature and angle of coal particles supply, decreasing of their sizes results in an increase of volatiles yield in the blast channel, which creates conditions for more effective combustion of coke residual in the furnace tuyere zone.

Key words:blast furnace, powdered coal fuel injection, air tuyere, simulation in Ansys Fluent media, blast channel, tuyere zone.

For citation:Titov V.N., Radyuk A.G., Levitskii I.A., Ternovykh A.I., Titlyanov A.E., Sidorova T.Yu. Study of processes in the blast channel of blast furnace air tuyere when using PCI. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 449-456. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-449-456


УДК 669.291.2:669.18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ШЛАКООБРАЗУЮЩИХ СМЕСЕЙ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА СОРТОВОЙ МНЛЗ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

С. А. ЗИНЧЕНКО1, канд. техн. наук, начальник лаборатории металловедения и термической обработки, zinchenkosa@izhstal.ru; Е. А. СМАГИНА1, ведущий инженер лаборатории металловедения и термической обработки; В. А. МЫМРИН1, ведущий специалист сталеплавильной лаборатории; Л. В. КАМАЕВА2, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник ( 1 ПАО “Ижсталь”, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск; 2 ФГБУН “Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН”, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск)

Аннотация. ВПАО “Ижсталь” непрерывнолитые заготовки сечением 125×125 и 140×180 мм разливаются на МНЛЗ радиального типа производства фирмы STS, Италия. При разливке закрытой струей в кристаллизаторах рекомендованы к использованию импортные шлакообразующие смеси (ШОС) марок SteelinML/P-280, SteelinML/LM-280, SteelinML/HC-230. В настоящее время в связи с импортозамещением на заводе проводятся опытно-промышленные испытания ШОС отечественного производства. Для обеспечения стабильности процесса разливки и получения качественной непрерывнолитой заготовки важно знать эксплуатационные свойства ШОС, описываемые параметрами интервала плавления, который характеризуется температурами размягчения и плавления ШОС. От величины этих характеристик зависит толщина слоя жидкого шлака на поверхности жидкой стали в кристаллизаторе МНЛЗ. Указанные свойства смесей определяли методом дифференциального термического анализа на автоматизированной установке ВТА-983. Регистрируемым параметром служила разность температур между образцом и эталоном, измеряемая при нагреве или охлаждении с постоянной скоростью. Методом дифференциального термического анализа (ДТА) определены температуры размягчения и плавления гранулированных ШОС марок IntofluxGB1040/Hи IntofluxGB1220/A. По результатам ДТА температура размягчения ШОС марки IntofluxGB1040/Hсоставляет 755 °С, размягчение ШОС марки IntofluxGB1220/Aпроисходит в интервале температур 645?803 °С. Температуры начала плавления кристаллических фаз исследуемых смесей составляют 825 и 925 °С для ШОС марки IntofluxGB1040/H, 1097 и 1206 °С для ШОС марки IntofluxGB1220/A. По результатам опытно-промышленных испытаний ШОС марки IntofluxGB1040/Hрекомендована к применению при разливке средне- и высокоуглеродистых сталей в качестве заменителя импортной ШОС марки SteelinML/HC-230.

Ключевые слова:непрерывная разливка стали, шлакообразующие смеси, температура размягчения и плавления, дифференциальный термический анализ.

Ссылка для цитирования: Зинченко С.А., Смагина Е.А., Мымрин В.А., Камаева Л.В. Определение температуры плавления шлакообразующих смесей для кристаллизатора сортовой МНЛЗ методом дифференциального термического анализа // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 457-462.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-457-462

DETERMINATION OF MELTING TEMPERATURE OF SLAG-MAKING MIXTURES FOR BULLET CCM MOLD BY DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS METHOD

S. A. ZINCHENKO1, PhD (Tech.), Head of Lab. “Metal science and thermal treatment”, zinchenkosa@izhstal.ru; E. A. SMAGINA1, Leading Egineer of Lab. “Metal science and thermal treatment”; V. A. MYMRIN1, Leading Specialist of the steelmaking laboratory; L. V. KAMAEVA2, PhD (Phys.-Math.), Senior Res. Ass.  ( 1 PJSC “Izhstal”, Russia, Udmurtiya Republic, Izhevsk; 2 FGBUN “Udmurtsky federal Research Center, Ural Div. of RAN”, Russia, Udmurtiya Republic, Izhevsk)

Abstract.At PJSC “Izhstal” continuously casted billets with sections of 125×125 and 140×180 mm are produced at a CCM of radial type, manufactured by STS firm, Italy. At the casting by a closed stream it is recommended to use import Steelin ML/P-280, Steelin ML/LM-280, Steelin ML/HC-230 slag-making mixtures (SMM) in the mold. At present within the import substitution program, pilot-industrial test are carried out at the plant to use SMM of domestic production. To ensure a stable process of casting and obtain quality continuously casted billet it is important to know the operation properties of SMM, including the range of melting, which is characterized by temperatures of SMM softening and melting. The value of the characteristics influences the thickness of the liquid slag layer on the surface of liquid steel in CCM mold. The properties mentioned above were determined by a differential thermal analysis at a automated facility ВТА-983. The difference of temperatures between the sample and the standard, measured during heating and cooling with continuous speed, was the registered parameter. By application the differential thermal analysis method the temperatures of softening and melting of granulated SMM of Intoflux GB 1040/H and Intoflux GB 1220/A grades were determined. Based on the results of the analysis, the softening temperature of the Intoflux GB 1040/H grade SMM was determined as 755 °С, the softening of Intoflux GB 1220/A grade SMM takes place in the temperature interval of 645?803 °С. The temperatures of commencing of crystal phases melting of the mixtures studied were 825 and 925°Сfor Intoflux GB 1040/H grade SMM, 1097 and 1206 °Сfor Intoflux GB 1220/A grade SMM. Based on the results of pilot-industrial tests, the Intoflux GB 1040/H grade SMM was recommended for usage at casting medium-carbon and high-carbon steels as a substitution of import SMM of Steelin ML/HC-230 grade.

Key words:steel continuous casting, slag-making mixtures, temperature of softening and melting, differential thermal analysis.

For citation: Zinchenko S.A., Smagina E.A., Mymrin V.A., Kamaeva L.V. Determination of melting temperature of slag-making mixtures for billet CCM mold by differential thermal analysis method. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 457-462. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-457-462


УДК 669.046.522

МЕТОДИКА РАСЧЕТА МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ СТАЛИ SA-20A АЗОТОМ В ПРОЦЕССЕ ПРОДУВКИ ЧЕРЕЗ ДОННЫЕ ФУРМЫ

А. Ю. КЕМ1, д-р техн. наук, профессор;Е. Ю. РОЩУПКИНА2, аспирант;А. А. КОЖУХОВ2, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой металлургии и металловедения, koshuhov@yandex.ru ( 1 Донской государственный технический университет, Россия, г. Ростов-на-Дону; 2 Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) Национального исследовательского технологического университета “МИСиС”, Россия, г. Старый Оскол)

Аннотация. Для легирования стали азотом может использоваться любой материал, содержащий азот в достаточном количестве и способный растворяться в жидком металле. Известны методы легирования азотом, основанные на продувке расплава газообразным азотом. Однако для проведения этого процесса необходимо иметь качественную оценку поведения азота на различных стадиях сталеплавильного процесса, располагать достоверными данными как о скорости усвоения азота, так и об условиях его взаимодействия с другими компонентами расплава. В связи с этим является весьма актуальной разработка методики оценки усвояемости азота в условиях продувки с перемешиванием и термодинамических условий образования нитридов ванадия в стали SA-20A. В ходе разработки методики определялась равновесная концентрация азота с учетом параметров взаимодействия; выполнены расчеты мощности перемешивания и усвояемости азота в заданных условиях продувки; среднего эффективного “пузырькового” коэффициента массопередачи азота жидкой стали; продолжительности продувки азотом в условиях перемешивания и термодинамических условий формирования нитридов VN в равновесных и производственных условиях.Показано влияние скорости массопереноса на усвояемость азота сталью. Установлено, чтопараметры продувки и прежде всего расход газообразного азота определяются числом пузырьков и площадью их поверхности. Представлены результаты апробации разработанной методики. Обоснована необходимость уточнения методики оценки эволюции пузырьков газа в процессе их движения при донной продувке. Сравнение полученных данных с производственными подтверждает достаточность концентрации азота в стали SA-20Aдля реализации процесса нитридного упрочнения.

Ключевые слова: легирование стали азотом, нитридное упрочнение, продувка газообразным азотом, скорость усвоения азота, образование нитридов ванадия, равновесная концентрация азота, параметры взаимодействия, коэффициент массопередачи, эволюция пузырьков газа.

Ссылка для цитирования: Кем А.Ю., Рощупкина Е.Ю., Кожухов А.А. Методика расчета массообменных процессов при легировании стали SA-20A азотом в процессе продувки через донные фурмы // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 463-470.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-463-470

METHODOLOGY OF MASS-EXCHANGE PROCESSES CALCULATION IN STEEL SA-20A ALLOYING BY NITROGEN DURING BLOW THROUGH BOTTOM TUYERES

A. YU. KEM1, HD (Tech.), Prof.; E. YU. ROSНCHUPKINA2, postgraduate; A. A. KOZHUKHOV2, HD (Tech.), Prof. Ass., Head of Dpt. of Metallurgy and Metal Science, koshuhov@yandex.ru ( 1Donskoy State Technical University, Russia, Rostov-on-Don; 2Stary Oskol Technological Institute after A.A. Ugarov, (branch) of National Research Technological University “MISiS”, Russia, Stray Oskol)

Abstract.To alloy steel by nitrogen, any material containing nitrogen in necessary amount and being capable to dissolve in the liquid metal, can be used. Methods of alloying by nitrogen, based on melt blowing through by gaseous nitrogen are known. However to carry out this process it is necessary to have a qualitative estimation of nitrogen behavior at various stages of steelmaking process. It is also necessary to have reliable data on the nitrogen assimilation speed and conditions of its interaction with other melt components. Therefore, elaboration of a methodology of estimation of nitrogen assimilability under conditions of blowing through with stirring and thermo-dynamic conditions of vanadium nitrides formation in the steel SA-20A is rather actual. In the course of methodology elaboration, equilibrium nitrogen concentration was determined accounting parameters of interaction, calculation of stirring power and nitrogen assimilability under set conditions of blowing through were accomplished. Besides, calculations were accomplished on average effective “bubble” coefficient of mass-transfer of nitrogen to liquid steel; duration of blow through by nitrogen under conditions of stirring and thermo-dynamic conditions of VN nitrides formation under equilibrium and industry conditions. The effect of mass-transfer speed on the nitrogen assimilability by steel was shown. It was determined, that blow through parameters and first of all, gaseous nitrogen consumption are determined by a number of bubbles and the area of their surface. Results of the elaborated methodology testing presented. The necessity of specifying the methodology of estimation of gas bubbles evolution in the process of their moving during the bottom blow through justified. Comparison of the obtained data with the industrial data were confirmed by the sufficiency of nitrogen concentration in steel SA-20A for realization of the nitride hardening process.

Key words:steel alloying by nitrogen, nitride hardening, blowing through by gaseous nitrogen, nitrogen assimilability speed, vanadium nitrides formation, nitrogen equilibrium concentration, interaction parameters, mass-transfer coefficient, gas bubbles evolution.

For citation:Kem A.Yu., Roshchupkina E.Yu., Kozhukhov A.A. Methodology of mass-exchange processes calculation in steel SA-20A alloying by nitrogen during blow through bottom tuyeres. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 463-470. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-463-470


УДК 539.4.019.3

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ АМПЛИТУДЫ ВИБРАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА НА ФРОНТАХ ИМПУЛЬСА ТОКА ПРИ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

О. А. ТРОИЦКИЙ1, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник, oatroitsky@mail.ru; О. Б. СКВОРЦОВ1,2, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, начальник отдела “Разработка измерительных приборов”; В. И. СТАШЕНКО1, канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник ( 1 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Россия, г. Москва; 2 НТЦ “БалансМаш”, Россия, г. Москва)

Аннотация. Внешнее электроимпульсное воздействие на конструкционные материалы в процессе деформации приводит к изменению их структуры и механических свойств, которое не может быть объяснено исходя из положений только теории обработки деформацией. Для объяснения указанного явления был предложен ряд гипотез, однако они недостаточно полно описывают картину процессов, происходящих при таких воздействиях. Целью работы являлось изучение электродинамического действия импульсов тока на проводник с помощью датчиков вибрации. Одним из механизмов, вызывающим дополнительную деформацию металла, является силовое электродинамическое действие магнитного поля тока — пинч-эффект. Такое действие тока приводит к вибрации проводника. Для анализа вибраций разработана методика их измерения. Оценка вибрации проводилась по ускорению поверхностных слоев металла. Запись вибраций и магнитного поля тока велась датчиками синхронно. Датчиками вибрации были акселерометры АП 20, а магнитного поля тока — объединенный модуль датчиков Холла DRV5053. Сбор данных осуществлялся модулем NIUSB-4431 совместно с компьютером и программным пакетом LabVIEW. Многочисленные экспериментальные измерения динамического действия тока показали, что вибрации материала проводника проявляются в виде ударных затухающих колебаний. Значительные упругие деформации поверхностных слоев металла возникают на фронтах импульса тока. Обнаружено влияние полярности тока на переднем и заднем фронте импульсов тока на волновые затухающие колебательные процессы, синхронизованное с началом и окончанием фронтов импульсов. Установлена линейная зависимость вибрационного отклика узлов кристаллической решетки металла на начало и окончание фронтов импульса тока как в области упругих, так и пластических деформаций металла при наличии дополнительного статического нагружения и без него. Полученные экспериментальные данные дополняют представления о механизмах электропластической деформации металлов (ЭПДМ) на импульсном токе, приводят к адекватному пониманию происходящих при ЭПДМ процессов, что необходимо для дальнейшего прогресса в этой новой области науки и передовых металлургических технологий.

Ключевые слова: электропластическая деформация металлов, электродинамическое действие магнитного поля тока, вибрации поверхности металла, пинч-эффект, вибрационный отклик узлов кристаллической решетки металла.

Ссылка для цитирования: Троицкий О.А., Скворцов О.Б., Сташенко В.И. Методика оценки амплитуды вибрации поверхности металла на фронтах импульса тока при электроимпульсном воздействии // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 471-476.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-471-476

A METHODOLOGY OF EVALUATION OF METAL SURFACE VIBRATION AMPLITUDE AT CURRENT PULSE FRONTS AT ELECTROPULSE IMPACT

О. А. ТROITSKII1, HD (Tech), Prof., Senior Res. Ass., oatroitsky@mail.ru; О. B. SKVORTSOV1,2, PhD (Tech), Senior Res. Ass., Head of Dpt. “Development of measuring devices”; V. I. STASHENKO1,PhD (Phys.-Math.), Leading Res. Ass. ( 1 A.A. Blagonravov Institute of Machine science, Russia, Moscow; 2 NTC “BalansMash”, Russia, Moscow)

Abstract. External elecropulse impact on structural materials in a process of deformation results in a change of their structure and mechanical properties, which can not be explained based on the theory of forming only. To explain the phenomena mentioned a series of hypothesis was proposed, however they describe the picture of processes, taking place at those impacts, not completely enough. The purpose of the work was to study electro-dynamic impact of current pulses on a conductor by vibration sensors application. The force electro-dynamic action of current magnetic field – pinch-effect – is one of the mechanisms, giving rise to additional metal deformation. Such an action of the current results in the conductor vibration. To analyze the vibration, a methodology of their measurements was elaborated.Evaluation of the vibration was made by acceleration of the metal surface layers. Recording of the vibrations and the current magnetic field was made by sensors synchronously. As vibration sensors accelerometers АП-20 was used, the current magnetic field was measured by the united module of Hall-effect device DRV 5053. The data was collected by NIUSB-4431 module together with computer and software package Lab VIEW. The multiple experimental measurements of the dynamic action of the current showed, that vibrations of the conductor material are exhibited in a form of shock damping oscillations. Considerable elastic deformations of the surface metal layers arise at the current pulse fronts. Influence of the current polarity at the first and the back fronts of the current pulse on wave damping oscillating processes, synchronized with the beginning and ending of the pulses fronts discovered. A linear dependence of vibration response of the metal crystal lattice points on beginning and ending of the current pulse fronts determined, both in the elastic and plastic metal deformations areas at the presence of additional static load and without it. The experimental data obtained expand the vision of the mechanisms of electro-plastic metals deformation with application of pulse current and lead to an adequate understanding of the processes taking place at electro-plastic metals deformation, which is necessary for the further progress in this area of science and advanced metallurgical technologies.

Key words: electro-plastic deformation of metals, electro-dynamic impact of current magnetic field, vibration of metal surface, pinch-effect, vibration response of crystal lattice points.

For citation:Troitskii O.A., Skvortsov O.B., Stashenko V.I. A methodology of evaluation of metal surface vibration amplitude at current pulse fronts at electropulse impact. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 471-476. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-471-476


УДК 621.785.369:669.14.018.25

СНИЖЕНИЕ СТЕПЕНИ КАРБИДНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ СТАЛЕЙ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

С. А. ЗИНЧЕНКО1, канд. техн. наук, начальник лаборатории металловедения и термической обработки, zinchenkosa@izhstal.ru; Н. А. ЗОЛОТАРЕВ1, ведущий инженер лаборатории металловедения и термической обработки; Н. Н. ВАСИЛЬЕВА2,старший преподаватель ( 1 ПАО “Ижсталь”, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск; 2 Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск)

Аннотация. При кристаллизации слитка высокоуглеродистых заэвтектоидных сталей, легированных комплексом карбидообразующих элементов, возникает химическая неоднородность — дендритная ликвация, которая является причиной неравномерного распределения карбидной фазы в структуре металла (карбидной неоднородности). Карбидная неоднородность препятствует протеканию процессов коагуляции карбидной фазы при отжиге инструментальных сталей. Показано, что посредством проведения специальной термоциклической обработки в диапазоне относительно невысоких температур отжига можно изменить морфологию и пространственное распределение карбидной фазы, тем самым устранить или существенно снизить карбидную неоднородность в инструментальных сталях. В результате формируется структурное состояние металла, благоприятное для последующей закалки и холодной пластической деформации. В ПАО “Ижсталь” разработана и внедрена в производство технология термоциклической обработки горячего проката из инструментальных сталей. Длительность термоциклической обработки не превосходит длительность традиционного изотермического отжига. Принцип термоциклической обработки заключается в термоциклировании с частичной или полной α↔γ-перекристаллизацией. Инициирование процессов связано с возникновением внутренних напряжений (структурных и термических) и с тепловыми воздействиями. При термоциклической обработке имеют место два основных механизма измельчения карбидных частиц: диспергация крупных карбидов в результате воздействия внутренних структурных растягивающих напряжений, обусловленных многократными полиморфными превращениями, и образование новых зародышей карбидной фазы в аустените при верхних температурах цикла и их коагуляция при последующем охлаждении и выдержке при нижних температурах цикла. Применение термоциклической обработки позволило практически полностью исключить повторные термообработки и обеспечить стабильное получение требуемых характеристик микроструктуры и твердости проката.

Ключевые слова:инструментальные стали, карбидная неоднородность, термоциклическая обработка, распределение карбидной фазы, зернистый перлит, карбидная сетка.

Ссылка для цитирования: Зинченко С.А., Золотарев Н.А., Васильева Н.Н. Снижение степени карбидной неоднородности заэвтектоидных сталей термоциклической обработкой // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 5. С. 477-481.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-477-481

DECREASE OF DEGREE OF CARBIDE NONUNIFORMITY IN HYPEREUTECTOID STEEL BY A THERMOCYCLIC TREATMENT

S. A. ZINCHENKO1, PhD (Tech.), Head of Lab. “Metal science and thermal treatment”, zinchenkosa@izhstal.ru; N. А. ZOLOTAREV1, Leading Egineer of Lab. “Metal science and thermal treatment”; N. N. VASIL’EVA2, Senior Teacher ( 1 PJSC “Izhstal”, Russia, Republic of Udmurtiya, Izhevsk; 2 Izhevsk State Technical University after M.T. Kalashnikov, Russia, Republic of Udmurtiya, Izhevsk)

Abstract.During crystallization of an ingot of high-carbon hypereutectoid steels, alloyed by a complex of carbide-forming elements, a chemical nonuniformity arises – a dendrite segregation, which is the reason of nonuniform distribution of carbide phase in the metal structure (carbide nonuniformity). The carbide nonuniformity prevents from the carbide phase coagulation process during annealing of tool steels. It was shown, that it is possible to change the morphology and space distribution of the carbide phase by a special thermocyclic treatment within a range of comparatively low temperatures of annealing, resulting in elimination or significant decrease of the carbide nonuniformity in tool steels. As a result, a structural metal state is formed, favorable for further quenching and cold plastic deformation. At PJSC “Izhstal” a technology of thermocyclic treatment of hot-rolled stock of tool steels has been developed and implemented into production. Duration of thermocyclic treatment does not exceed the duration of regular isothermal annealing. The principle of the thermocyclic treatment is in thermocyling with a partial or complete α↔γrecrystallization. Initialization of the processes is connected with internal stresses (both structural and thermal) arising and with heat impact. At the thermocyclic treatment, two basic mechanisms of carbide particles decomposition take place: dispersing of coarse carbides as a result of internal structural tensile stresses, determined by multiple polymorphous transformations, and forming of carbide phase new nucleuses in austenite at higher temperatures of the cycle and their coagulation at the further cooling and aging at low cycle temperatures. Application of the thermocycling treatment enabled to exclude practically completely the repeated thermal treatments and ensure stable obtaining of required microstructure and hardness characteristics of the rolled products.

Key words:tool steels, carbide nonuniformity, thermocyclic treatment, distribution of carbide phase, grained perlite, carbide mesh.

For citation:Zinchenko S.A., Zolotarev N.A., Vasil’eva N.N. Decrease of degree of carbide nonuniformity in hypereutectoid steel by a thermocyclic treatment. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 477-481. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-477-481


УДК 621.771.07

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ВАЛКА ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ

Д. Ю. ЕРМУШИН, специалист регионального научно-технического центра; Н. Л. БОЛОБАНОВА, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования, nlbolobanova@chsu.ru; И. А. КОЖЕВНИКОВА, д-р техн. наук, заведующий кафедрой металлургии, машиностроения и технологического оборудования (Череповецкий государственный университет, Россия, г. Череповец)

Аннотация. Для обеспечения устойчивости процесса холодной прокатки и высокой стойкости валков при разработке технологических режимов прокатки важна оценка изменений температуры рабочих валков как на поверхности, так и по глубине бочки. Вопросам моделирования температурных полей рабочих валков посвящено значительное число работ, но в них отсутствует рассмотрение процесса изменения температуры рабочих валков при холодной прокатке с применением численного метода моделирования. Представлены результаты моделирования температурного состояния рабочего валка при холодной прокатке в системе конечно-элементного анализа SIMULIAAbaqus. Моделирование изменения во времени температурного поля в рабочем валке выполнено в двумерной постановке и включало определение температуры по дуге контакта в очаге деформации при прокатке в клетях непрерывного стана, а также изменения температуры рабочих валков как на поверхности, так и по глубине бочки на основе модели бочки рабочего валка с “вращающимися” вокруг нее зонами тепловых воздействий. Выполнена оценка изменения температуры поверхности полосы по длине дуги контакта и характера распределения температуры в валке при прокатке и после воздушного охлаждения.Показано, что результаты моделирования согласуются с данными измерений температуры поверхности рабочих валков стана холодной прокатки в промышленных условиях. Разработанные модели и полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего исследования влияния технологических параметров процесса холодной прокатки на распределение температуры в рабочих валках и оценки температурных напряжений, возникающих в валках.

Ключевые слова:холодная прокатка, стойкость рабочих валков, моделирование температурного поля валков, метод конечных элементов, оценка температурных напряжений.

Ссылка для цитирования: Ермушин Д.Ю., Болобанова Н.Л., Кожевникова И.А. Моделирование температурного состояния рабочего валка при холодной прокатке// Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 482-487.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-482-487

SIMULATION OF WORKING ROLLER TEMPERATURE STATE AT COLD ROLLING

D. YU. ERMUSHIN, specialist, Regional R&D Center; N. L. BOLOBANOVA, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. of metallurgy, machine building and technological equipment, nlbolobanova@chsu.ru; I. A. KOZHEVNIKOVA, HD (Tech.), Head of Dpt. of metallurgy, machine building and technological equipment (Cherepovets State University, Russia, Cherepovets)

Abstract. To ensure stability of cold rolling process and high resistivity of rollers at elaboration of technological modes of rolling, it is important to estimate the working rollers temperature variation both on the surface and along the barrel depth. A number of papers are devoted to the items of working rollers temperature fields’ simulation, but working rollers temperature variation at cold rolling with application of digital method of simulation is not considered in them. Results of simulation of working roller temperature state at cold rolling presented in the SIMULIA Abaqus finite element analysis system. Simulation of working roller temperature field variation in time was accomplished in the two-dimensional approach. The simulation included temperature determination along the contact arc in the deformation focus at rolling in stands of continuous mill, as well as working rollers temperature determination at both on the surface and along the barrel depth, based on the working roller barrel model with “rotating” round it temperature impact zones. Estimation of temperature variation of strip surface along the contact arc and character of temperature distribution in the roller at rolling and after air-cooling accomplished. It was shown, that the simulation results correspond to measuring data for the working rollers of cold rolling mill under industrial conditions. The elaborated models and results received can be used for further study of the influence of technological parameters of cold rolling process on the temperature distribution in working rollers and estimation of temperature stresses arising in rollers.

Key words:cold rolling, working rollers resistivity, simulation of rollers temperature field, finite elements method, estimation of temperature stresses.

For citation:Ermushin D.Yu., Bolobanova N.L., Kozhevnikova I.A. Simulation of working roller temperature state at cold rolling. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 482-487. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-482-487


УДК 621.791:624

ВЛИЯНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ХРОМА И УГЛЕРОДА В ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКЕ СИСТЕМЫ Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-VНА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАПЛАВЛЯЕМОГО МЕТАЛЛА

Н. А. КОЗЫРЕВ, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения, литейного и сварочного производства, kozyrev_na@mtsp.sibsiu.ru; А. Н. ПРУДНИКОВ, д-р техн. наук, профессор кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства; А. Р. МИХНО, аспирант кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства; И. В. ОСЕТКОВСКИЙ, аспирант кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства; А. А. КОМАРОВ, бакалавр кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства (Сибирский государственный индустриальный университет, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк)

Аннотация. Наиболее перспективным направлением ремонта и восстановления изнашивающихся поверхностей горно-шахтного оборудования является наплавка на них слоя, обладающего высокой твердостью, абразивной и ударно-абразивной износостойкостью. Для этих целей применяются специальные наплавочные порошковые проволоки, разработка и производство которых осуществляется как в России, так и за рубежом. Целью исследования являлось изучение влияния содержания хрома и углерода в составе шихты новой порошковой проволоки системы Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-Vна микроструктуру, износ и твердость наплавленного металла. В качестве наполнителя (шихты) использовали порошкообразные материалы: железо ПЖВ1, ферросилиций ФС75, высокоуглеродистый феррохром ФХ900А, углеродистый ферромарганец ФМн78(А), никель ПНК-1Л5, ферромолибден ФМо60, феррованадий ФВ50У0,6, кобальт ПК-1У, вольфрам ПВН. Образцы проволоки изготавливали на лабораторном станке путем многократного пропускания через фильеры. Наплавку с применением изготовленной проволоки осуществляли в три слоя под флюсом АН-26С на сварочном тракторе ASAW-1250 при режиме наплавки: I = 500 А, U = 29 В, Vсв = 15 м/ч. Представлены результаты исследования химического состава, твердости и износостойкости наплавленных слоев. Установлена зависимость твердости наплавленного слоя и его износостойкости от массовой доли элементов, входящих в состав исследуемых порошковых проволок. Показано, чтоувеличение его твердости и уменьшение скорости износа происходит за счет как формирования мартенситной структуры наплавленного металла, так и увеличения объемной доли карбидной фазы хрома при повышении содержания хрома с 1,8 до 5,2 %, а углерода с 0,20 до 0,28 %.

Ключевые слова:ремонт и восстановление изнашивающихся поверхностей, наплавочные порошковые проволоки, состав порошковых проволок, износ и твердость наплавленного металла, физико-механические свойства наплавляемого металла.

Ссылка для цитирования: Козырев Н.А., Прудников А.Н., Михно А.Р., Осетковский И.В., Комаров А.А. Влияние увеличения содержания хрома и углерода в порошковой проволоке системы Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-Vна физико-механические свойства наплавляемого металла // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 488-495.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-488-495

EFFECT OF INCREASE OF CHROME AND CARBON CONTENT IN THE CORED WIRE OF Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-V SYSTEM ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF BUILT-UP METAL

N. A. KOZYREV, HD (Tech.), Prof., Head of Dpt. “Material science, foundry and welding production”, kozyrev_na@mtsp.sibsiu.ru; А. N. PRUDNIKOV, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Material science, foundry and welding production”; А. R. MIKHNO, postgraduate,Dpt. “Material science, foundry and welding production”; I. V. OSETKOVSKII, postgraduate, Dpt. “Material science, foundry and welding production”;  А. А. KOMAROV, bachelor, Dpt. “Material science, foundry and welding production”  (Siberian State Industrial University, Russia, Kemerovo rgn., Novokuznetsk)

Abstract.Building-up of a layer, having high hardness, abrasive and shock-abrasive wear resistance on worn surfaces of mining equipment is the most perspective direction of their repair and restoration. For these purposes special building-up cored wires are used, development and production of which is made in both Russia and abroad. The aim of the research was to study the effect of chrome and carbon content in the blend of a new Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-V system cored wire on microstructure, wear and hardness of built-up metal. As a filler (blend) powdered materials were used: iron ПЖВ1, ferrosilicon ФС75, high-carbon ferrochrome ФХ900А, carbonaceous ferromanganese ФМн78(А), nickel ПНК-1Л5, ferromolybdenum ФМо60, ferrovanadium ФВ50У0,6, cobalt ПК-1У, tungsten ПВН. Samples of the wire were made at a laboratory facility by multiple drawing through draw plate. The building-up by the manufactured wire was made in three layers under flux АН-26Сat a welding machine ASAW-1250 with the following parameters: I = 500 А, U = 29 V, Vweld = 15 m/h. Results of the study of chemical composition, hardness and wear resistance of the built-up layers presented. A dependence of built-up layer hardness and its wear resistance on mass share of elements comprising the composition of the studied cored wires. It was shown, that the increase of hardness and decrease of wear speed takes place due to forming of martensitic structure of the built-up metal and due to increase of volume share of carbide phase of chrome when increasing chrome content from 1.8 until 5.2%, and carbon from 0.20 until 0.28%.

Key words:repair and restoration of worn surfaces, building-up cored wires, composition of cored wires, wear and hardness of the built-up metal, physical and mechanical properties of built-up metal.

For citation:Kozyrev N.A., Prudnikov A.N., Mikhno A.R., Osetkovskii I.V., Komarov A.A. Effect of increase of chrome and carbon content in the cored wire of Fe-C-Si-Мn-Сr-Ni-Mo-V system on physical and mechanical properties of built-up metal. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 488-495. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-488-495.


УДК 669.292.3:669.054.82

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ХВОСТОВ И КОНЦЕНТРАТА ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД УРАЛА

М. В. ШУБИНА, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии и химических  технологий, shubina_mar@mail.ru; Е. С. МАХОТКИНА, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии и химических технологий (Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия, г. Магнитогорск)

Аннотация. Спрос на ванадий значительно превышает предложение на мировом рынке, что обусловливает актуальность исследований по вовлечению различных сырьевых источников и технологических процессов для увеличения объемов его производства. Выполнены исследования с целью повышения эффективности процесса извлечения ванадия из концентрата титаномагнетитовых руд и хвостов их обогащения. Для исследования использовали образцы обогащенных хвостов и концентрата титаномагнетитовых руд Урала различного химического состава. Изучено влияние температуры обжига, количества и вида реагентов для обжига и выщелачивания на степень извлечения ванадия.В качестве реакционных добавок к шихте при обжиге хвостов обогащения применяли Na2CO3или NaCl, а при обжиге образцов концентрата — Na2CO3. Содержание реагента Na2CO3или NaClварьировалось и составляло 23, 33, 40 и 50 % от массы шихты. Окислительный обжиг проводили при температурах 700, 850 и 950 ºС. Показано, что при повышении содержания Na2CO3 в шихте с концентратом с 23 до 40 % степень извлечения ванадия возрастает с 36 до 54 %. Увеличение содержания NaClв шихте с хвостами с 23 до 40 % повышает этот показатель с 32 до 46 %, а при содержании NaCl50 % степень извлечения ванадия поднимается до 64 %. Увеличение температуры обжига шихты с 700 до 950 °С приводит к повышению степени извлечения ванадия до 71–83,1 % в разных рудных образцах. Осуществлено химическое извлечение ванадия из образцов необожженного концентрата выщелачиванием соляной кислотой НCl. Увеличение концентрации НClс 10 до 30 % приводит к росту степени извлечения ванадия с 15 до 44 %.

Ключевые слова:хвосты обогащения титаномагнетитовой руды, концентрат титаномагнетитовых руд, степень извлечения ванадия, реакционные добавки к шихте, окислительный обжиг, выщелачивание.

Ссылка для цитирования: Шубина М.В., Махоткина Е.С. Сравнительный анализ результатов химического извлечения ванадия из хвостов и концентрата титаномагнетитовых руд Урала// Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 5. С. 496-501.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-496-501

COMPARATIVE ANALYSIS OF THE RESULTS OF VANADIUM CHEMICAL EXTRACTION OUT OF URAL TITANIUM-MAGNETITE ORE TAILS AND CONCENTRATE

M. V. SHUBINA, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Metallurgy and chemical technologies”, shubina_mar@mail.ru; E. S. MAKHOTKINA, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Metallurgy and chemical technologies” (G.I. Nosov Magnitogorsk State Technical University, Russia, Magnitogorsk)

Abstract.Demand for vanadium significantly exceeds supply at the world market, determining the relevance of research on the involvement of various raw materials and technological processes to increase its production. The research was carried out to increase the efficiency of the vanadium extraction process out of titanium-magnetite ore concentrate and titanium-magnetite ore enrichment tails. For the study, samples of Ural titanium-magnetite ore tails and concentrate with different chemical compositions were used. The effect of roastingtemperature, the amount and type of reagents for roastingand leaching on the vanadium extraction degree was studied. Na2CO3or NaCl were used as reaction additives to the charge for roastingof tails, and Na2CO3was used for roastingof concentrate samples. The content of the reagent Na2CO3or NaCl varied and amounted to 23, 33, 40 and 50% of the charge mass. Oxidative roastingwas carried out at temperatures of 700, 850 and 950ºC. It was shown that an increase of the Na2CO3content in the charge with the concentrate from 23 to 40%, results in increasing of the degree of vanadium extraction from 36 to 54%. An increase in the NaCl content from 23 to 40% in the charge with tails results in increasing of the vanadium extraction degree from 32 to 46%, and at NaCl content 50%, the vanadium extraction degree increased to 64%. An increase in the roastingtemperature of the charge from 700 to 950ºC led to an increase in the vanadium extraction degree to 71–83.1% in different ore samples. Chemical extraction of vanadium out of unroasted concentrate samples was carried out by leaching with hydrochloric acid HCl. An increase in the concentration of HCl from 10 to 30% led to an increase in the vanadium extraction degree from 15 to 44%.

Keywords: titanium-magnetite ore enrichment tails, titanium-magnetite ore concentrate, vanadium extraction degree, charge reaction additives, oxidative roasting, leaching.

For citation:Shubina M.V., Makhotkina E.S. Comparative analysis of the results of vanadium chemical extraction out of Ural titanium-magnetite ore tails and concentrate. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 5, pp. 496-501. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-5-496-501

   


Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия» включен в перечень рецензируемых научных изданий ВАК РФ


Подписка на наши издания
ведется постоянно

Вышел из печати журнал "Бюллетень научно-технической и экономической информации "Черная металлургия" " № 6/2020

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Вышел из печати журнал "Новости черной металлургии за рубежом" № 6/2017

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

 

ОАО "Черметинформация"