17 Sep. 2021 (Friday 11:52)

АННОТАЦИИ К СТАТЬЯМ, ОПУБЛИКОВАННЫМ В БЮЛЛЕТЕНЕ "ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ" 2021 № 9

УДК 669.84.244.66

ВИДЕОФИКСАЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛОСТИ КОНВЕРТЕРА ПРИ ВЕРХНЕЙ ПРОДУВКЕ ВАННЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ КИСЛОРОДНЫХ ФУРМ
Сообщение 2. Картина продувки ванны с применением двухконтурных фурм

А. Г. ЧЕРНЯТЕВИЧ1, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник отдела физико-технических проблем металлургии стали, agchern@ua.fm; Л. С. МОЛЧАНОВ1, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом физико-технических проблем металлургии стали; Е. Н. СИГАРЕВ2, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой металлургии черных металлов; С. А. ДУДЧЕНКО1, канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела физико-технических проблем металлургии стали; В. В. ВАКУЛЬЧУК1, канд. техн. наук, научный сотрудник отдела физико-технических проблем металлургии стали; П. О. ЮШКЕВИЧ1, канд. техн. наук, старший научный сотрудник отдела физико-технических проблем металлургии стали; К. И. ЧУБИН2, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии черных металлов; А. А. ПОХВАЛИТЫЙ2, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии черных металлов; Е. А. ЧУБИНА2, канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии черных металлов ( 1 Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины, Украина, г. Днепр;2 Днепровский государственный технический университет, Украина, г. Каменское)

Аннотация.Для разработки дутьевого и шлакового режимов необходимо иметь четкую картину продувки конвертерной ванны в различные периоды плавки. Получить ее можно видеофиксацией физико-химических процессов в полости конвертера. Представлены результаты видеосъемки продувки конвертерной ванны с применением пяти конструкций двухконтурных кислородных фурм. Получена достоверная информация о целесообразной форме организации реакционной зоны взаимодействия с конвертерной ванной сверх- и звуковых кислородных струй. Описана картина физико-химических процессов в пределах реакционной зоны взаимодействия кислородных струй с металлической, шлаковой и газовой фазами полости конвертера, предшествующих устойчивому “зажиганию” плавки и по ходу всей продувки.Выявлена возможность ускорения процессов растворения извести и шлакообразования, интенсификации удаления фосфора путем увеличения количества реакционных зон воздействия сверх- и звуковых кислородных струй на поверхность ванны и формирования вспененной шлакометаллической эмульсии, устойчивой большую часть времени продувки. Показано, что в начальный период плавки необходимо обеспечить объединение сверхзвуковых кислородных струй, выходящих из раздельных реакционных зон воздействия. Это позволит встречными кислородными струями создать завесу на пути выноса капель металла и шлака, сформировать факелы дожигания СО до СО2 и обеспечить передачу от них тепловой энергии преимущественно на поверхность ванны. Установлено, что при расположении уровня вспененной шлакометаллической эмульсии выше торца наконечника фурмы высокотемпературные продукты реакции дожигания СО до СО2 передают тепло окружающей макропузырь монооксида углерода оболочке шлакометаллической эмульсии. Установлено дополнительное управляющее воздействие на снижение окисленности конечного металла и шлака “жестким” воздействием сверхзвуковых кислородных струй на ванну при замене до- и звуковых кислородных струй на азотные с расходом, предотвращающим запечатывание цилиндрических сопел наконечника фурмы брызгами металла и шлака взаключительный период продувки. Экспериментально проверен вариант завершающей стадии продувки путемперехода на “жесткое” сверхзвуковое кислородное дутье, способствующее снижению окисленности конечного металла и шлака.

Ключевые слова:кислородный конвертер, двухконтурные фурмы, кислородное дутье, видеосъемка продувки конвертерной ванны, высокотемпературное моделирование, взаимодействие кислородных струй с фазами полости конвертера.

Ссылка для цитирования:Чернятевич А.Г., Молчанов Л.С., Сигарев Е.Н., Дудченко С.А., Вакульчук В.В., Юшкевич П.О., Чубин К.И., Похвалитый А.А., Чубина Е.А. Видеофиксация физико-химических процессов в полости конвертера при верхней продувке ванны с использованием различных конструкций кислородных фурм. Сообщение 2. Картина продувки ванны с применением двухконтурных фурм // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1011-1019.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1011-1019

 

VIDEO REGISTRATION OF PHYSICOCHEMICAL PROCESSES IN BOF CAVITY AT BATH TOP BLOWING AT APPLICATION OXYGEN LANCES OF VARIOUS DESIGNS
Report 2. The picture of bath blowing at application two-circuit lances

А . G. CHERNYATEVICH1, HD (Tech.), Prof., Principal researcher, Dpt. “Physical and technical problems of metallurgy of steel”, agchern@ua.fm; L. S. MOLCHANOV1, PhD (Tech.), Sen. Researcher, Head of Dpt. “Physical and technical problems of metallurgy of steel”; E. N. SIGAREV2, HD (Tech.), Prof., Head of Dpt. “Metallurgy of ferrous metals”; S. A. DUDCHENKO1, PhD (Tech.), Sen. Researcher, Dpt. “Physical and technical problems of metallurgy of steel”; V. V. VAKAL’CHUK1, PhD (Tech.), Researcher, Dpt. “Physical and technical problems of metallurgy of steel”; P. O. YUSHKEVICH1, PhD (Tech.), Sen. researcher, Dpt. “Physical and technical problems of metallurgy of steel”; K. I. CHUBIN2, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Metallurgy of ferrous metals”; А . А . POKHVALITYI2, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Metallurgy of ferrous metals”; E. A. CHUBINA2, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Metallurgy of ferrous metals” ( 1 Institute of ferrous metallurgy after Z.I. Nekrasov, NAN of Ukraine, Ukraine, Dnepr; 2 Dnepr State Technical University, Ukraine, Kamenskoye)

Abstract .To elaborate blowing and slag modes, a clear picture of BOF bath blowing in various periods of heat is needed. It can be obtained by video registration of physicochemical processes in a BOF cavity. Results of video filming of BOF bath blowing with application two-circuit oxygen lances of five designs psented. Reliable information was obtained on rational form of organization of reaction zone of interaction of ultrasonic and sonic oxygen jets with BOF bath. The picture of physicochemical processes within the reaction zone of interaction of oxygen jets with metal, slag and gas phases of the cavity, pceded to a stable “ignition” of a heat and in the process of the whole heat. A possibility was revealed to accelerate the processes of lime dissolving and slag formation and phosphor removal intensification. The intensification can be accomplished by increase of the number of reaction zones of interaction of ultrasonic and sonic oxygen jets on bath surface and forming of foamed slag-metal emulsion, being stable within the basic part of blowing time. It was shown that at initial period of a heat, it is necessary to ensure consolidation of supersonic oxygen jets, coming out of different reaction zones of interaction. It will enable to oncoming jets to create a curtain on the way of metal and slag drops taking away, to form a flare of CO afterburning to CO2 and ensure heat energy transfer from them to mainly the bath surface. It was established that at the location of the foamed slag-metal emulsion level higher the head end of the lance, the high-temperature products of CO to CO2 afterburning reaction transfer the heat of CO surrounding macro bubble to the shell of slag-metal emulsion. An additional control effect of “hard” supersonic oxygen jets on the bath was also established when replacing the subsonic and sonic oxygen jets by nitrogen ones. At that the flow rate of nitrogen should be big enough to pvent the sealing of cylinder nozzles of the lance head by metal and slag drops during final stage of blowing. The variant of the final stage of blowing was checked experimentally by transfer to the “hard” supersonic oxygen blow, contributing to final metal and slag oxidation decrease.

Key words: basic oxygen furnace, two-circuit lances, oxygen blow, video filming of BOF bath blowing, high temperature simulation, interaction of oxygen jets with BOF cavity phases.

For citation: Chernyatevich A.G., Molchanov L.C., Sigarev E.N., Dudchenko S.A., Vakal’chuk V.V., Yushkevich P.O., Chubin K.I., Pokhvalityi A.A., Chubina E.A. Video registration of physicochemical processes in BOF cavity at bath top blowing at application oxygen lances of various designs. Report 2. The picture of bath blowing at application two-circuit lances. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1011-1019. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1011-1019


УДК 621.746.58:669.14.018.295

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТОЛСТОСТЕННОЙ КАЛЬЦИЕВОЙ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ

М. К. ИСАЕВ, магистрант кафедры металлургии и химических технологий; В. А. БИГЕЕВ, д-р техн. наук, профессор кафедры металлургии и химических технологий; А. Б. СЫЧКОВ, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры литейного производства и материаловедения, absychkov@mail.ru; А. М. СТОЛЯРОВ, д-р техн. наук, профессор кафедры металлургии и химических технологий (Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия, г. Магнитогорск)

Аннотация.Одним из самых распространенных методов внепечного рафинирования и модифицирования сталиявляется обработка металла в ковшекальцийсодержащимипорошковыми проволоками. Приведены результаты анализа показателей эффективности применения существующих порошковых проволок от их диаметра, толщины стенки и коэффициента заполнения. Показано, что основной показатель эффективности использования порошковой проволоки — коэффициент усвоения — в зависимости от качества проволоки (однородность заполнения кальцием по длине проволоки), марки проволоки, условий ее подачи в жидкую сталь и других параметров может колебаться в пределах от 50 до 95 %. Рассмотрены причины неудовлетворительного усвоения кальция при использовании кальцийсодержащих проволок диам. 14–15 ммсо стальной оболочкой толщиной 0,4 мм и начинкой из механической смеси стальной дроби и металлического кальция с разным отношением дроби и кальция в наполнителе. Рассмотрены преимущества современных видов порошковой кальцийсодержащей проволоки с большей толщиной стенки, включая более высокую жесткость проволоки и устойчивость подачи ее трайб-аппаратом в жидкую сталь. Установлено, что наиболее эффективным является содержание кальция в порошковой проволоке на уровне 100 г/м. Отмечено, что увеличение скорости подачи порошковой проволоки в сталь повышает степень усвоения кальция и уменьшает вероятность выплеска металла из стале-разливочного ковша.

Ключевые слова:внепечная обработка стали, рафинирование и модифицирование стали, типоразмеры порошковой проволоки, толстостенная кальцийсодержащаяпроволока,содержание кальция в порошковой проволоке, степень усвоения кальция.

Ссылка для цитирования:Исаев М.К., Бигеев В.А., Сычков А.Б., Столяров А.М. Опыт применения тол-стостенной кальциевой порошковой проволоки при внепечной обработке стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1020-1023.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1020-1023

 

EXPERIENCE OF THICK-WALLED CALCIUM-CONTAINING CORED WIRE APPLICATION AT STEEL LADLE TREATMENT

M. K. ISAEV, Graduate Student, Dpt. “Metallurgy and chemical technologies”; V. A. BIGEEV, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Metallurgy and chemical technologies”; А . B. SYCHKOV, HD (Tech.), Prof. Ass., Prof., Dpt. “Foundry engineering and material science”, absychkov@mail.ru; А . М . STOLYAROV, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Metallurgy and chemical technologies” (Magnitogorsk State Technical University after G.I. Nosov, Russia, Magnitogorsk)

Abstract .Metal processing in ladle by calcium-containing cored wires is one of the most spad methods of ladle treatment and modifying. Results of analysis of efficiency induces of existing cored wires application depending on their diameter, wall thickness and filling coefficient psented. It was shown that the basic efficiency index of a cored wire application – recovery coefficient – depending on wire quality (homogeneity of filling by calcium along the wire length), wire grade, conditions of its injection into liquid steel and other parameters can vary within a range from 50 to 95%. Reasons of unsatisfactory calcium recovery at usage of calcium-containing wires of 14–15 mm diameter with steel shell 0.4 mm thick and filling of mechanical mixture of steel shots and metallic calcium in various proportions was considered. Advantages of the modern calcium-containing cored wire with thicker wall were highlighted, including their higher wire rigidity and stability of its supply by a wire feeder into liquid steel. It was established that calcium content in a cored wire at the level of 100 g/m was the most effective composition. It was noted that increase of speed of cored wire feeding into steel will result in an increase of calcium recovery and in a decrease of probability of metal splashing out the steel ladle.

Key words:steel ladle treatment, steel reefing and modifying, dimension types of cored wire, thick-walled calcium-containing wire, calcium content in a cored wire, calcium recovery degree.

For citation :Isaev M.K., Bigeev V.A., Sychkov A.B., Stolyarov A.M. Experience of thick-walled calcium-containing cored wire application at steel ladle treatment. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1020-1023. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1020-1023


УДК 669.15’786-194.56:669.065.5

ОБРАЗОВАНИЕ КАРБОНИТРИДОВ И ВЫДЕЛЕНИЙ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ТМО ВЫСОКОПРОЧНЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ. АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

П. В. ШИЛЯЕВ1, канд. техн. наук, генеральный директор; П. А. СТЕКАНОВ1, ведущий специалист по исследованиям горячего проката группы по прокатному производству Научно-технического центра; В. Л. КОРНИЛОВ2, канд. техн. наук, заведующий кафедрой технологий металлургических предприятий направления по планированию и методическому обеспечению; Ф. В. КАПЦАН3, заместитель генерального директора по информационным технологиям; В. Н. УРЦЕВ3, генеральный директор; А. В. ШМАКОВ3, канд. техн. наук, начальник технологического отдела; Д. М. ХАБИБУЛИН3, канд. техн. наук, советник генерального директора по интеллектуальной собственности, dimh@inbox.ru; Н. В. УРЦЕВ3, менеджер дирекции по развитию; Ю. Н. ГОРНОСТЫРЕВ4, д-р физ.-мат. наук, главный научный сотрудник лаборатории цветных сплавов; В. М. СЧАСТЛИВЦЕВ4, д-р техн. наук, академик РАН, главный научный сотрудник; О. В. СЫЧ5, канд. техн. наук, начальник сектора; С. И. ПЛАТОВ6, д-р техн. наук, заведующий кафедрой “Машины и технологии обработки давлением и машиностроения” Института металлургии, машиностроения и материалообработки ( 1 ПАО “Магнитогорский металлургический комбинат”, Россия, Челябинская обл., г. Магнитогорск; 2 АНО ДПО “Корпоративный центр подготовки кадров “Персонал”, Россия, Челябинская обл.,  г. Магнитогорск; 3 ООО “Исследовательско-технологический центр “Аусферр”, Россия, Челябинская обл., г. Магнитогорск; 4 ФГБУН “Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения РАН”, Россия, г. Екатеринбург; 5 НИЦ “Курчатовский институт” ? ЦНИИ КМ “Прометей”, Россия, г. Санкт-Петербург; 6 ФГБОУ ВО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова”, Россия, Челябинская обл., г. Магнитогорск)

Аннотация .Понимание процессов, определяющих формирование выделений легирующих элементов, их состав и морфологию, является важным для выбора оптимального состава и режимов термомеханической обра­ботки, обеспечивающих требуемое структурное состояние и свойства низколегированных сталей. Рассмотрено использование современных методов атомистического моделирования и первопринципных расчетов для исследования механизмов и условий образования выделений в зависимости от состава стали и температуры. Методами теории функционала электронной плотности рассчитана энтальпия образования карбидов и нитридов титана, ванадия и ниобия в γ-Fe и определены температуры их растворения в зависимости от состава стали. Показано, что полученные результаты согласуются с экспериментальными данными и расчетами методом CALPHAD. Выполнены расчеты электронной структуры, энтальпии смешения, энергии эффективных взаимодействий между атомами легирующих и примесных элементов. Показано, что существенным фактором, определяющим характер взаимодействия между легирующими элементами, является магнитное состояние железа. Установлено, что энтальпия смешения, выражающая склонность системы к распаду, увеличивается при переходе α-Fe из ферромагнитного в парамагнитное состояние. В ферромагнитном α-Fe энергетически наиболее предпочтительным является образование выделений меди, а также частиц смешанного состава Cu?Al, Cu?Ni и упорядоченной фазы NiAl. Показано, что выделения на основе меди могут формироваться за характерные технологические времена. Переход α-Fe в парамагнитное состояние приводит к усилению взаимодействий между легирующими элементами (исключение составляет взаимодействие Cu?Cu и Cu?Ni). В результате появляются дополнительные комбинации легирующих элементов, взаимодействие между которыми будет приводить к образованию выделений. В то же время в γ-Fe выделения могут формироваться только на основе молибдена и ниобия. Рассмотрена роль магнетизма в образовании выделений и их влияние на γ→α-превращение. Показано, что полученные результаты создают основу для совершенствования технологий производства высокопрочных низколегированных сталей.

Ключевые слова:низколегированные трубные стали, термомеханическая обработка, выделения легирующих элементов, измельчение аустенитного зерна, первопринципные расчеты, атомистическое моделирование.

Ссылка для цитирования:Шиляев П.В., Стеканов П.А., Корнилов В.Л., Капцан Ф.В., Урцев В.Н., Шмаков А.В., Хабибулин Д.М., Урцев Н.В., Горностырев Ю.Н., Счастливцев В.М., Сыч О.В., Платов С.И. Образование карбонитридов и выделений легирующих элементов при ТМО высокопрочных низколегированных сталей. Атомистическое моделирование // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1024-1032.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1024-1032

 

FORMATION OF CARBONITRIDES AND pCIPITATION OF ALLOYING ELEMENTS DURING THERMOMECHANICAL TREATMENT OF HIGH-STRENGTH LOW-ALLOY STEELS. ATOMISTIC MODELING

P. V. SHILYAEV1, PhD (Tech.), General director; P. A. STEKANOV1, Leading specialist on hot rolling studies, Group of hot rolling of R&D Center; V. L. KORNILOV2, PhD (Tech.), Head of Dpt. “Technologies of metallurgical plants, planning and methodological support”; F. V. KAPTSAN3, Deputy General director on information technologies; V. N. URTSEV3, General director; А . V. SHMAKOV3, PhD (Tech.), Head of Technological dpt.; D. M. KHABIBULIN3, PhD (Tech.), adviser of General director on intellectual property, dimh@inbox.ru; N. V. URTSEV3, Manager of directorate development; YU. N. GORNOSTYREV4, HD (Phys.-Math.), Principal researcher, Lab. of nonferrous alloys; V. M. SCHASTLIVTSEV4, HD (Tech.), Academician of RAS, Principal researcher; O. V. SYCH5, PhD (Tech.), Head of sector; S. I. PLATOV6, HD (Tech.), Head of Dpt. “Machines and technologies of metals forming and machine building”, Institute of metallurgy, machine building and material processing ( 1 PAO “Magnitogorsk steel-works”, Russia, Chelyabinsk rgn., Magnitogorsk; 2 ANO DPO “Corporative center of stuff training “Personal”, Russia, Chelyabinsk rgn., Magnitogorsk; 3 OJSC “Research-technological center “Ausferr”, Russia, Chelyabinsk rgn., Magnitogorsk; 4 FGBUN “Institute of metal physics after M.N. Mikheev, Ural branch of RAS”, Russia, Ekaterinburg;  5 NITs “Kurchatov Institute” ? CNII KM “Prometei”, Russia, Sankt-Petersburg;  6 FGBOU VO “Magnitogorsk State Technical University after G.I. Nosov”, Russia, Chelyabinsk rgn., Magnitogorsk)

Abstract .Understanding the processes that control the formation of pcipitates of alloying element, their composition and morphology is important for the choosing of optimal regimes of thermomechanical treatment, providing the required structural state and properties of low-alloyed steels. The use of modern methods of atomistic modeling and ab initio calculations to study the mechanisms and conditions of pcipitation depending on the steel composition and temperature is discussed. The enthalpy of formation of Ti, V, Nb carbides and nitrides in γ-Fe was calculated using the methods of the theory of the electron density functional and the temperatures of their dissolution were determined in dependence on the composition of the steel. The results obtained agree with the experimental data and obtained by the CALPHAD method. Calculations of the electronic structure, enthalpy of mixing, energy of effective interactions between atoms of alloying and impurity elements have been performed. It was shown that an essential factor determining the nature of the interaction between alloying elements was the magnetic state of iron. It has been established that the enthalpy of mixing, which expsses the tendency of the system to decomposition, increases with the transition of α-Fe from the ferromagnetic to the paramagnetic state. In ferromagnetic α-Fe energetically, the formation of pcipitates of Cu, as well as particles of a mixed composition of Cu?Al, Cu?Ni and an ordered phase of NiAl are pferable. It has been shown that pcipitates Cu-based can be formed during technological times. The transition of α-Fe to the paramagnetic state results in increase of interactions between alloying elements (the exception is the interaction of Cu?Cu and Cu?Ni). As a result, additional combinations of alloying elements appear, the interaction between which lead to the formation of pcipitates. At the same time, in γ-Fe, pcipitates can be formed only based on Mo and Nb. The role of magnetism in the formation of pcipitates and their influence on the γ→α-transformation is discussed. It has been shown that the results obtained make a base for enhancement technologies of high-strength low-alloyed steel production.

Key words:low-alloyed pipe steels, thermomechanical treatment, pcipitation of alloying elements, austenite grain refinement, hardening, ab initio calculations, atomistic modeling.

For citation :Shilyaev P.V., Stekanov P.A., Kornilov V.L., Kaptsan F.V., Urtsev V.N., Shmakov A.V., Khabibulin D.M., Urtsev N.V., Gornostyrev Yu.N., Schastlivtsev V.M., Sych O.V., Platov S.I. Formation of carbonitrides and pcipitation of alloying elements during thermomechanical treatment of high-strength low-alloy steels. Atomistic modeling. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1024-1032. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1024-1032


УДК 669:658.58

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ПРОГНОЗНОЙ АНАЛИТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ

А. В. КОЖЕВНИКОВ, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой электроэнергетики и электротехники, директор Инженерно-технического института, avkozhevnikov@chsu.ru; Н. П. БРЕВНОВ, студент, npbrevnov@chsu.ru( ФГБОУ ВО “Череповецкий государственный университет”, Россия, г. Череповец)

Аннотация. Для предотвращения потерь от простоя оборудования используются аналитические алгоритмы и данные с датчиков систем автоматизированного контроля для определения времени до наступления отказа оборудования. Показано, что современные технические системы, такие как автоматизированные электроприводы, оснащены измерительными устройствами, которые при имеющихся методах обработки и анализа данных позволяют осуществлять самодиагностику системы в реальном режиме времени. Этот подход более эффективен, чем традиционные методы диагностики, и не включает в себя дополнительных капитальных затрат на специализированное диагностическое оборудование и квалификацию персонала. Сформулирована и проверена гипотеза о прогнозировании состояния электромеханической приводной системы ролика рольганга непрерывного прокатного стана на основе характера режимов нагружения при использовании всего одного параметра — тока электродвигателя. На основе данных анализа работы роликов рольгангов широкополосного стана 2000 построены нормализованные кривые распределения средних значений тока привода ролика рольганга при его исправной работе и возникновении неисправностей. Показано, что изменение состояния технической системы фиксируется при появлении отклонения распределения тока нагрузки от эталонного распределения. Анализ динамики статистического параметра стандартная ошибка среднего (разница между фактическим и эталонным распределением) при переходном процессе позволил спрогнозировать заклинивание ролика за несколько дней до наступления неисправности. Предложенный подход к оценке состояния оборудования может стать основой разработки принципиально новых методов диагностики металлургического роторного оборудования.

Ключевые слова: диагностика состояния оборудования,автоматизированные электроприводы, ролики рольгангов широкополосного стана, характер распределения тока нагрузки, заклинивание ролика рольганга.

Ссылка для цитирования:Кожевников А.В., Бревнов Н.П. Развитие методов прогнозной аналитики технического состояния электроприводов металлургических агрегатов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1033-1038.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1033-1038

 

ELABORATION OF FORECASTING METHODS OF ANALYSIS OF METALLURGICAL FACILITIES ELECTRIC DRIVES TECHNICAL STATE

A. V. KOZHEVNIKOV, PhD (Tech.), Prof. Ass., Head of Dpt. “Electric energetics and technics”, Director of Engineering-technical Institute, avkozhevnikov@chsu.ru; N. P. BREVNOV, Student, npbrevnov@chsu.ru(FGBOU VO “Cherepovets State University”, Russia, Cherepovets)

Abstract. To pvent losses of equipment downtime, analytical algorithms and data of automated control systems sensors are used to estimate time to the equipment failure approach. It was shown that modern technical systems, such as automated electric drives are equipped by measuring devices which allow to accomplish self-diagnostic of the system in real time mode at existing methods of data processing and analysis. This approach is more effective than traditional methods of diagnostic and does not include additional capital expenses for specialized diagnostic equipment and personal qualification. Hypothesis of forecasting of electromechanical driving system state was elaborated and checked for continuous rolling mill runaway roller, based on character of loading modes by using only one parameter – the electric motor current. Based on the data analysis of wide strip rolling mill 2000 runaway rollers operation, normalized curves of distribution of average values of the runaway roller drive current at its normal operation and origination of a malfunction were built. It was shown that a technical system state change is fixed at appearance of a deviation of load current distribution comparing with a standard deviation. Analysis of dynamics of a statistical parameter, the standard error (the difference between actual and standard distribution) at a transition process allowed to make a forecast of roller jamming several days before the malfunction took place. The proposed approach of equipment state estimation can become a base for elaboration of a principally new methods of diagnostic of metallurgical rotor equipment.

Key words: equipment state diagnostic, automated electric drives, wide strip rolling mill runaway rollers, character of load current distribution, runaway roller jamming.

For citation: Kozhevnikov A.V.,Brevnov N.P. Elaboration of forecasting methods of analysis of metallurgical facilities electric drivestechnical state. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1033-1038. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1033-1038


УДК 621.967.2

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОСКИХ НОЖЕЙ ДЛЯ РЕЗКИ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ

С. П. ЕРОНЬКО, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой “Механическое оборудование заводов черной металлургии”, ersp@meta.ua; Е. В. ОШОВСКАЯ, канд. техн. наук, доцент кафедры “Механическое оборудование заводов черной металлургии”, О. А. КОВАЛЕВА, аспирант кафедры “Механическое оборудование заводов черной металлургии” (ГОУ ВПО “Донецкий национальный технический университет”, г. Донецк)

Аннотация. Порезка труб на мерные длины в потоке сварочного стана дисковыми пилами и установками абразивной резки требует осуществления специальных мер безопасности персонала, а необходимость частой смены режущего инструмента приводит к потере производственного времени. Для устранения этих недостатков начато проведение исследований, связанных с созданием ножниц, позволяющих осуществлять качественную поперечную резку тонкостенных труб малого диаметра плоскими ножами с различной формой рабочих кромок. Приведена методика и результаты исследований напряженно-деформированного состояния плоских ножей с использованием физического и математического моделирования процесса поперечной резки тонкостенных труб малого диаметра. При физическом моделировании на поляризационно-оптической установке зафиксированы картины очагов деформации, возникающих в нижней части ножа в зоне контакта его режущих кромок с телом разрезаемого им полого круглого профиля. В эксперименте применяли модели трех типов ножей из органического стекла, изготовленные в масштабе 1:1. Режущие кромки ножей для порезки труб с наружным диаметром 25 мм и толщиной стенки 2 мм имели клиновидную, выпуклую полукруглую и вогнутую формы. Данные исследований нагруженного состояния прозрачных моделей ножей послужили основой для проведения математического моделирования напряженно-деформированного состояния режущего инструмента ножниц в прикладном пакете SolidWork с применением модуля прочностного анализа, реализующего метод конечных элементов в форме тетраэдров. Используемые в математической модели текущие значения силы резания трубы предварительно рассчитывали по предложенной ранее зависимости, учитывающей прочность материала полого профиля и площадь срезаемого слоя его поперечного сечения для заданного относительного перемещения режущих кромок ножа. Результатами математического моделирования явились картины деформаций и эквивалентных напряжений режущей части ножа, определявшихся по третьей теории прочности. Установлено качественное подобие картин распределения полей напряжений, зафиксированных с помощью поляризационно-оптического метода на моделях ножей и полученных при математическом моделировании для рабочих образцов режущего инструмента ножниц, эксплуатируемых в условиях трубосварочных станов. Предложенная математическая модель позволяет оценить значения максимальных эквивалентных напряжений в рабочей части плоского ножа с учетом формы его режущих кромок, а также силы, требуемой для порезки на мерные длины тонкостенной трубы с соответствующими размерами ее поперечного сечения и прочностью материала.

Ключевые слова: тонкостенная труба, поперечная резка труб, режущий инструмент ножниц, форма режущей кромки, поляризационно-оптический метод, математическая модель, поле деформации, эквивалентные напряжения.

Ссылка для цитирования:Еронько С.П., Ошовская Е.В., Ковалева О.А. Исследование напряженно-деформированного состояния плоских ножей для резки тонкостенных труб // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1039-1046.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1039-1046

 

STUDY OF STRAIN-STRESS STATE OF FLAT KNIVES FOR CUTTING THIN-WALLED PIPES

S. P. ERON’KO, HD (Tech.), Prof., Head of Dpt. “ Mechanical equipment of steel plants”, ersp@meta.ua; Е . V. OSHOVSKAYA, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “ Mechanical equipment of steel plants”; O. A. KOVALEVA, Postgraduate, Dpt. “ Mechanical equipment of steel plants” (GOU VPO “Donetsk National Technical University”, Donetsk)

Abstract.Cutting of pipes into measured lengths on-line of pipe welding mill by disc saws and by facilities of abrasive cutting requires special measures of safety of personal. Besides, the necessity of frequent change of cutting instrument results in losses of production time. To eliminate the drawbacks, a study was initiated related to creation of shears which could enable to accomplish a quality transverse cutting of thin-walled pipes of small diameter by flat knives with various form of the working edges. A methodology and the results of study of strain-stress state of flat knives with application of physical and mathematical simulation of the process of transverse cutting of thin-walled pipes of small diameter psented. At the physical simulation using a polarization-optical installation, the pictures of deformation centers arising in the lower part of the knife in the zone of contact of its cutting edges with the body of the hollow circular profile being cut by it were obtained. In the experiment, models of three types of knives made of organic glass on a scale of 1:1 were used. Cutting edges of the knives for cutting pipes of 25 mm outer diameter, wall thickness of 2 mm were wedge-shaped, convex semicircular and concave. The data from studies of the loaded state of transparent knife models served as the basis for mathematical simulation of the strain-stress state of the shears cutting tool in the SolidWork application package using a strength analysis module that implements the finite element method in the form of tetrahedrons. The current values of the pipe cutting force used in the mathematical model were pliminarily calculated according to the pviously proposed dependence, taking into account the strength of the hollow profile material and the area of the cut layer of its cross section for a given relative displacement of the cutting edges of the knife. The results of mathematical modeling were the pictures of deformations and equivalent stresses of the cutting part of the knife, determined according to the third theory of strength. A qualitative similarity has been established for the distribution patterns of stress fields recorded using the polarization-optical method on knife models and obtained in mathematical modeling for working samples of the shears cutting tool operated under the conditions of pipe welding mills. The proposed mathematical model makes it possible to estimate the values of the maximum equivalent stresses in the working part of a flat knife, taking into account the shape of its cutting edges, as well as the force required for cutting a thin-walled pipe into measured lengths with the corresponding dimensions of its cross-section and the strength of the material.

Key words:thin-walled pipe, transverse cutting of pipes, cutting instrument of shears, shape of the cutting edge, polarization-optical method, mathematical model, deformation field, equivalent stresses.

For citation :Eron’ko S.P., Oshovskaya E.V., Kovaleva O.A. Study of strain-stress state of flat knives for cutting thin-walled pipes. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1039-1046. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1039-1046


УДК 621.774. 32. 001.57

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СМАЗКИ ШАРНИРОВ УНИВЕРСАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ ПРОКАТНЫХ СТАНОВ

С. Р. РАХМАНОВ1,2, канд. техн. наук, доцент кафедры теоретической механики и сопротивления материалов, директор, npfvostokplus@gmail.ru( 1 Национальная металлургическая академия Украины, Украина, г. Днепр;  2 ООО НПП “Восток Плюс”, Украина, г. Днепр)

Аннотация. Опыт эксплуатации приводов большинства тяжелонагруженных прокатных станов показывает, что конструкции универсальных шпинделей с лопастными шарнирами в условиях повышенных знакопеременных нагрузок являются наиболее приемлемыми по сравнению с другими типами шпинделей. Недостатком таких шпинделей является то, что они имеют открытые поверхности трения, что затрудняет решение вопроса непрерывного подвода смазки. Предложена усовершенствованная эффективная система принудительной смазки шарниров шпинделя прокатного стана. Устройство для их смазки содержит подшипниковую опору уравновешивающего устройства, шпиндель, в радиальных отверстиях которого диаметрально противоположно установлены подпружиненные плунжеры и всасывающие клапаны, нагнетательные клапаны, размещенные в осевых отверстиях шпинделя, сообщающихся с радиальными. Предложена методика выбора эксцентриситета внутренней цилиндрической поверхности подшипниковой опоры шарниров шпинделя, ось которого эксцентрично размещена относительно оси вращения шпинделя. Разработана расчетная схема и математическая модель процесса подачи смазки в сочленения шарнира шпинделя привода прокатного стана. Составлено дифференциальное уравнение движения смазки в конической щели шарнира между лопастью и вкладышами. Установлены параметры гидродинамического течения смазки в конической щели. Определены режимы течения смазки в конусной щели между лопастью валка и вкладышем шарнира. Исходя из опыта эксплуатации пар трения бронза?сталь, предложена смазка универсальных шпинделей прокатных станов. Для улучшения эксплуатационных характеристик шарниров на базе пары трения бронза–сталь предложена густая смазка, имеющая антифрикционные свойства, на основе масел с присадками ИП-10, КП-10 и ДФ-11. Представлена зависимость распределения давления по длине конусной щели шарнира для различных смазок малой (ИП-10 + ДФ-11) и большой (КП-10 + ДФ-11) вязкости. Показано качественное влияние скорости подвижной стенки лопасти валка на распределение скоростей течения смазочного слоя по высоте конической щели шарнира для сравнительно малых и относительно больших граничных скоростей.

Ключевые слова:шпиндели прокатных станов, система принудительной смазки шарниров шпинделей, математическая модель процесса подачи смазки.

Ссылка для цитирования: Рахманов С.Р. Разработка системы смазки шарниров универсального шпинделя прокатных станов // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1047-1053.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1047-1053

 

ELABORATION OF A LUBRICATION SYSTEM FOR UNIVERSAL SPINDLE HINGES OF ROLLING MILLS

S. R. RAKHMANOV1,2, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Theoretical mechanics and materials resistance”, director, npfvostokplus@gmail.ru( 1 National Metallurgical Academy of Ukraine, Ukraine,Dnepr;  2 OJSC NPP “Vostok Plus”, Ukraine, Dnepr)

Abstract. The experience of running drives of most of heavy-duty rolling mills shows that the designs of universal spindles with blade hinges under conditions of increased alternating loads are most acceptable comparing with other spindles types. Open friction surfaces are the drawbacks of these types of spindles, which complicate the matter of continuous supply of lubrication. Perfected effective system of forced lubrication of rolling mill spindles hinges proposed. The facility for their lubrication has a bearing support of balancing design, spindle, in radial holes of which spring-loaded plungers are installed in a diametrically opposite order. Besides, the facility has suction valves and force valves installed in the spindle axial holes, connecting with the radial ones. A methodology proposed to select the eccentricity of the internal cylindrical surface of the bearing support of the spindle hinge, the axis of which is located eccentrically relative the spindle rotation axis. A calculating scheme and a mathematical model of the process of lubrication supply into joints of rolling mill spindle hinge elaborated. A differential equation of lubrication motion in the conical slot of the hinge between a blade and insertions drawn up. Parameters of hydrodynamic motion of lubrication in the conical slot established. Modes of the lubrication motion in the conical slot between roller blade and hinge insertion determined. Based on experience of operation of friction couple bronze-steel, a lubrication for rolling mills universal spindles proposed. To improve the operation characteristics of hinges based on the friction couple bronze-steel, a thick lubrication having antifriction properties namely based on oils with additives ИП-10, КП-10 and ДФ-11 proposed. Dependence of pssure distribution along the length of the hinge conical slot psented for various lubrications of low viscosity (ИП-10 + ДФ-11) and high viscosity (КП-10 + ДФ-11). The quality effect of the speed of roller blade movable wall on distribution of speeds of lubrication layer motion over the height of the hinge conical slot for comparatively low and comparatively high boundary speeds demonstrated.

Key words:rolling mill spindles, system of forces lubrication of spindles hinges, mathematical model of the process of lubrication supply.

For citation:Rakhmanov S.R. Elaboration of a lubrication system for universal spindle hinges of rolling mills. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1047-1053. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1047-1053


УДК 621.771.26:621.778:330.123.72.083.133

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОФИЛЕЙ ЛЕНТОЧНОГО ТИПА ВОЛОЧЕНИЕМ В РОЛИКОВЫХ ВОЛОКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗГОННЫХ КАЛИБРОВ

К. Ю. КЛЮЧНИКОВ, младший научный сотрудник; В. Г. РАЗДОБРЕЕВ, канд. техн. наук,  старший научный сотрудник, v_razdobreev@ukr.net; А. И. ЛЕЩЕНКО, младший научный сотрудник; Д. Г. ПАЛАМАРЬ, младший научный сотрудник (Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины, Украина, г. Днепр)

Аннотация. Процесс прокатка-волочение применяется при производстве фасонных профилей сложной конфигурации, в том числе тонкостенных, ленточных и профилей периодического сечения. Этот процесс по сравнению с волочением в монолитных волоках позволяет на 20–40 % снизить энергетические затраты, увеличить деформацию за один переход до 40–50 %, уменьшить количество подготовительных операций (термообработка, травление), исключить использование дорогих смазок для волочения. По сравнению с производством профилей методом холодной прокатки процесс плющения в роликовых волоках имеет более высокую технологическую гибкость, не требует значительных капитальных вложений при организации производства точных профилей. Вместе с тем из-за увеличения растягивающих напряжений на кромках профиля, что может вызвать их разрушение, сортамент профилей ленточного типа, производимых этим способом, ранее ограничивался готовыми профилями с соотношением ширины к высоте не более 2. Авторами статьи ранее была разработана технология производства плющеной стальной ленты методом прокатки-волочения с отношением ширины к высоте более 10. Однако разработанная калибровка предусматривает большое количество переходов, что усложняет организацию производства ленточных профилей широкого размерного сортамента, особенно при производстве малотоннажных партий. Для уменьшения количества технологических операций и переходов предложено использование разгонных калибров. Показано, что это позволит увеличить отношение ширины к высоте профилей ленточного типа до 20, и, соответственно, снизить себестоимость производства. Предложенная технология производства профилей ленточного типа волочением в роликовых волоках с использованием разгонных калибров позволит комплексно решать проблему обеспечения машиностроительных и приборостроительных предприятий особо точными профилями широкого размерного сортамента.

Ключевые слова:производство фасонных профилей, плющеная стальная лента, прокатка-волочение, роликовые волоки, разгонные калибры.

Ссылка для цитирования: Ключников К.Ю., Раздобреев В.Г., Лещенко А.И, Паламарь Д.Г. Разработка ресурсосберегающей технологии производства профилей ленточного типа волочением в роликовых волоках с использованием разгонных калибров // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1054-1062.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1054-1062

 

DEVELOPMENT OF A RESOURCE-SAVING TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF STRIP-TYPE PROFILES BY DRAWING IN ROLLER DIES USING DUMMY PASSES

K. YU. KLUYCHNIKOV, Jun. Researcher; V. G. RAZDOBREEV, PhD (Tech.), Sen. Researcher, v_razdobreev@ukr.net; A. I. LESHCHENKO, Jun. Researcher; D. G. PALAMAR’, Jun. Researcher (Iron and Steel Institute after Z.I. Nekrasov, National Academy of Science of Ukraine, Ukraine, Dnepr)

Abstract.The rolling-drawing process is used in the production of a large number of shaped profiles of complex configuration, including thin-walled, strip and periodic section profiles. This process, in comparison with drawing in monolithic dies, allows to reduce energy costs by 20–40 %, to increase deformation in one pass to 40–50 %, to reduce the number of pparatory operations (heat treatment, pickling), to exclude the use of expensive lubricants for drawing. Compared to the production of profiles by the method of cold rolling, the rolling-die process has a higher technological flexibility, does not require significant capital investments when organizing the production of pcise profiles. At the same time, due to the psence of tensile stresses at the edges of the profile, which can cause their destruction, the assortment of strip-type profiles produced by this method was pviously limited to ready-made profiles with a ratio of width to height of no more than two. The authors of this work have pviously developed a technology for the production of crimped steel strip with a width-to-height ratio of more than 10 by the rolling-drawing method. However, the developed calibration provides for a large number of transitions, complicates the organization of the production of strip profiles of a wide range of sizes, especially in the production of low-tonnage batches. To decrease the number of transitions, the use of dummy paases was proposed. It was shown that this will make it possible to increase the width-to-height ratio of strip-type profiles to 20, and, accordingly, reduce the production cost. The proposed technology for the production of strip-type profiles by the method of drawing in roller dies using dummy passes will allow to comphensively solve the problem of providing machine-building and instrument-making enterprises by especially pcise profiles of a wide range of sizes.

Key words:production of shaped profiles, crimped steel strip, rolling-drawing, roller dies, dummy pass.

For citation :Klyuchnikov K.Yu., Razdobreev V.G., Leshchenko A.I., Palamar’ D.G. Development of a resource-saving technology of production of strip-type profiles by drawing in roller dies using dummy passes. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1054-1062. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1054-1062


УДК 621.7+621.9

О ВОЗМОЖНОСТИ ЗАМЕНЫ СЕРЫХ ЧУГУНОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗОСБОРНОГО КОЛОКОЛА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

А. А. УСОЛЬЦЕВ, канд. техн. наук, доцент кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства; Н. А. КОЗЫРЕВ, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения, литейного и сварочного производства; С. В. КНЯЗЕВ, канд. техн. наук, доцент кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства, krookia@mail.ru; А. И. КУЦЕНКО, канд. техн. наук, доцент кафедры менеджмента качества и инноваций, начальник управления научных исследований; А. Р. МИХНО, аспирант кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства (Сибирский государственный индустриальный университет, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк)

Аннотация. Основным процессом, приводящим к разрушению литых элементов газосборного колокола электролизера, изготовленного из серого чугуна, является окисление железа кислородом, газом SO2 и парами серы с образованием магнетита, гематита и пирротина. Одновременное образование оксидов и сульфидов железа не препятствует дальнейшей коррозии, так как формируется окалина с рыхлой структурой, не обладающая защитными свойствами. Уменьшение протяженности межфазных границ внутри материала отливки позволяет уменьшить скорость коррозионного разрушения, этого можно достичь путем модифицирования чугуна для изменения формы графитовых включений, т. е. получением высокопрочного чугуна с шаровидной формой графитовых включений. Однако получение в чугуне шаровидного графита с использованием модифицирования магнием не исключает доступ агрессивных газов к поверхности изделий и возможность их диффузии по границам зерен. Показано, что альтернативой является легирование, приводящее не только к исключению пластинчатых выделений графита в структуре чугуна, но и к образованию поверхностных оксидных слоев на основе легирующего элемента, препятствующих коррозии. Легирование хромом придает чугунам высокую абразивную стойкость благодаря присутствию в структуре карбидной составляющей, а также коррозионную стойкость за счет легирования металлической основы, жаростойкость вследствие повышения электрохимического потенциала металлической основы и создания на поверхности отливок прочной нейтральной оксидной пленки, жаропрочность и т. п. Опытный сравнительный анализ коррозионной стойкости чугунов, применяемых для изготовления газосборного колокола электролизеров, показал, что хромистый чугун ЧХ3 обладает более высокой коррозионной стойкостью, чем высокопрочный чугун с шаровидным графитом ВЧ50, и намного выше, чем серый чугун с пластинчатым графитом. Однако хромистый чугун ЧХ3 обладает невысокими литейными свойствами, очень чувствителен к скорости охлаждения и имеет большую неоднородность по структуре, что затрудняет его применение для изготовления газосборного колокола электролизеров.

Ключевые слова:газосборный колокол электролизера, коррозионная стойкость чугунов, модифицирование чугуна, хромистый чугун.

Ссылка для цитирования: Усольцев А.А., Козырев Н.А., Князев С.В., Куценко А.И., Михно А.Р. О возможности замены серых чугунов для изготовления литых элементов газосборного колокола электролизера // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1063-1070.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1063-1070

 

ON A POSSIBILITY OF REPLACING GREY CAST IRON FOR MANUFACTURING CAST ELEMENTS OF ELECTROLYZER GAS COLLECTING BELL

А . А . USOL’TSEV, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Material science, foundry and welding”; N. A. KOZYREV, HD (Tech.), Prof., Head of Dpt. “Material science, foundry and welding” ; S. V. KNYAZEV, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Material science, foundry and welding” , krookia@mail.ru; A. I. KUTSENKO, PhD (Tech.), Prof. Ass., Dpt. “Management of quality and innovations”, Head of Research Dpt.; A. R. MIKHNO, Postgraduate, Dpt. “Material science, foundry and welding” (Siberian State Industrial University, Russia, Kemerovo rgn., Novokuznetsk)

Abstract. The main process leading to the destruction of the cast elements of gas-collection bell of electrolyzer, made of grey cast iron, is the oxidation of iron by oxygen, SO2 gas and sulfur vapors to form magnetite, hematite and pyrrhotin. The simultaneous formation of iron oxides and sulfides does not pvent further corrosion, since scale is formed with a loose structure that does not have protective properties. Reducing the length of the interfacial boundaries inside the material of the cast enables to reduce the rate of corrosion destruction, which can be achieved by modifying the cast iron to change the shape of graphite inclusions, i.e. obtaining high-strength cast iron with a spherical shape of graphite inclusions. However, the obtaining spherical graphite in cast iron using magnesium modification does not exclude the access of aggressive gases to the surface of the products and the possibility of their diffusion along the grain boundaries. It was shown that alloying can be an alternative, which leads not only to the exclusion of lamellar secretions of graphite in the structure of cast iron, but also to the formation of surface oxide layers based on the alloying element pventing the corrosion. Alloying with chromium gives cast iron high abrasive resistance due to the psence of a carbide component in the structure, as well as corrosion resistance due to the alloying of the metal base, heat resistance due to increasing the electrochemical potential of the metal base and creating a strong neutral oxide film on the surface of the castings, heat resistance, etc. An experimental comparative analysis of the corrosion resistance of cast iron used for manufacturing of gas collecting bell of electrolyzers showed that chromic cast iron ЧХ3 has a higher corrosion resistance than high-strength cast iron with spherical graphite ВЧ50 and much higher than grey cast iron with lamellar graphite. However, chromic cast iron ЧХ3 has low casting properties, is very sensitive to the cooling rate and has a large heterogeneity in structure, which makes it difficult to use it for the manufacture of gas collecting bell of electrolyzers.

Key words:gas collecting bell of electrolyzer, corrosion resistance of cast iron, modifying of cast iron, chromic cast iron.

For citation: Usol’tsev A.A., Kozyrev N.A., Knyazev S.V., Kutsenko A.I., Mikhno A.R. On a possibility of replacing grey cast iron for manufacturing cast elements of electrolyzer gas collecting bell. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp. 1063- 1070. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1063-1070


УДК 669.1:504.7

СИСТЕМЫ БЕНЧМАРКИНГА ПО УДЕЛЬНЫМ ВЫБРОСАМ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

 

И. А. БАШМАКОВ1, д-р экон. наук, лауреат Нобелевской премии мира 2007 г. в составе Межправительственной группы экспертов по изменению климата, генеральный директор Центра энергоэффективности – XXI век, cenef@co.ru; Д. О. СКОБЕЛЕВ2, канд. экон. наук, директор, dskobelev@eipc.center; К. Б. БОРИСОВ1, канд. техн. наук, ведущий исследователь; Т. В. ГУСЕВА2, д-р техн. наук, профессор, заместитель директора ( 1 ООО “ЦЭНЭФ-XXI”, Россия, г. Москва; 2 ФГАУ НИИ “Центр экологической промышленной политики”, Россия, Московская обл., г. Мытищи)

Аннотация. Начинающаяся низкоуглеродная трансформация мировой экономики требует разработки рыночных механизмов, основанных на определении и сопоставлении углеродоемости продукции (бенчмаркинга) отдельных установок, предприятий, стран, регионов и мира в целом. Дано описание зарубежных систем бенчмаркинга по удельному расходу энергии и удельным выбросам парниковых газов (ПГ) в черной металлургии. Приведены результаты бенчмаркинга энергоэффективности производства стали в странах “двадцатки”, выполненного Международным энергетическим агентством (МЭА) в 2021 г. Рассмотрен российский опыт выборочного бенчмаркинга по экологическим параметрам (в информационно-технических справочниках по наилучшим доступным технологиям) и опыт российских металлургических компаний по оценке удельных выбросов ПГ. Сравнение данных МЭА и российских компаний показало, что результат бенчмаркинга в значительной степени зависит от избранной системы расчетов и надежности исходной информации, а также подчеркивает необходимость гармонизации систем бенчмаркинга и обеспечения возможности получения результатов в разных системах бенчмаркинга на базе одной и той же исходной информации. Обоснована актуальность и необходимость создания российской системы бенчмаркинга по удельным выбросам ПГ в первую очередь для сохранения возможности экспорта российской продукции черной металлургии в ЕС, где с 2023 г. вводится система пограничного углеродного регулирования, а также для сохранения и расширения рыночных ниш на других рынках, включая внутренний российский. Перечень продукции черной металлургии и границы технологических процессов ее производства в создаваемой российской системе бенчмаркинга должны обеспечить возможность сравнения c зарубежными системами и сопоставления с бенчмарками для продуктов, которые могут быть охвачены системой CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism). Представлены основные положения концепции CBAM, обсуждаемой Европейским парламентом. Указано, что всвязи с планами введения CBAM большую актуальность приобретает обеспечение соответствия российской системы системе торговли квотами ЕС или другой схеме, по которой будет запущен механизм CBAM. Приведены перечень продукции черной металлургии, охваченной бенчмаркингом в рамках ЕСТ (Европейская система торговли квотами на выбросы ПГ), границы системы производства продукта и значение бенчмарков. Отмечено, что для российских экспортеров продукции черной металлургии бенчмаркинг по удельным выбросам ПГ должен стать рутинной процедурой. Предложено разработать калькулятор “Бенчмаркинг углеродоемкости продукции черной металлургии России”, обеспечивающий сопоставимость получаемых результатов с бенчмарками других международных систем.

Ключевые слова:низкоуглеродная экономика, черная металлургия, удельные выбросы парниковых газов, сопоставление углеродоемости продукции, бенчмаркинг, пограничное углеродное регулирование, энергоэффективность.

Ссылка для цитирования: Башмаков И.А., Скобелев Д.О., Борисов К.Б., Гусева Т.В. Системы бенчмаркинга по удельным выбросам парниковых газов в черной металлургии // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 9. С. 1071-1086.

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1071-1086

 

BENCHMARKING SYSTEMS FOR GREENHOUSE GASES SPECIFIC EMISSIONS IN STEEL INDUSTRY

I. A. BASHMAKOV 1 , HD (Econ.), Nobel Peace Prize 2007 laureate (as an IPCC Member), General director, Center for energy efficiency – XXI, cenef@co.ru; D. O. SKOBELEV 2 , PhD (Econ.), Director, dskobelev@eipc.center; K. B. BORISOV1, PhD (Tech.), Leading researcher; Т . V. GUSEVA2, HD (Tech.), Prof., Deputy director ( 1 OJSC “CENEF-XXI”, Russia, Moscow; 2 FGAU R&D Institute “Center of ecological industrial policy”, Russia, Moscow rgn., Mytischi)

Abstract.The incipient low-carbon transformation of the world economy requires elaboration of market mechanisms, based on determination and comparison of carbon intensity of products (benchmarking), separate facilities, enterprises, countries, regions and the world as a whole. Description of foreign benchmarking systems for specific energy consumption and specific greenhouse gases (GHG) in steel industry given. Results of benchmarking of energy efficiency of steel production in the countries of G20 psented, which was accomplished by International Energy Agency (IEA) in 2021. Russian experience of selective benchmarking by ecological parameters (in information and technical reference books on best available technologies) considered as well as experience of Russian metallurgical companies on evaluation specific emissions of GHG. Comparison of IEA data and those of Russian companies showed that result of benchmarking substantially depends on chosen calculation system and reliability of the initial information, as well as highlighted necessity of harmonization of benchmarking systems and provision of possibility to obtain results in various benchmarking systems based on the same initial information. Actuality and necessity substantiated to create a Russian benchmarking system for specific emissions of GHG first of all to keep ability of exporting Russian products of steel industry into EC, where from 2023 a system of boundary carbon control will come into force, as well as to keep and expand market niches at other markets, including the internal Russian one. The list of products of steel industry and limits of technological processes of their production in the Russian benchmarking system being created, must provide a possibility of comparison with foreign systems and comparison with benchmarking for products which can be covered by CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism) system. Basic items of CBAM concept being discussed by European parliament psented. It was noted that in view of plans to introduce CBAM, the provision of correspondence of Russian system to the system of trade by EC quotas or to other scheme, due to which the CBAM mechanism will be launched becomes a matter of particular actuality. The list of products of steel industry, covered by benchmarking within European system of trade by quotas for GHG emissions, limits of a product production system and significance of benchmarkers psented. It was noted that for Russian exporters of steel industry products, the benchmarking for specific GHG emissions should become a routine procedure. It was proposed to elaborate a calculator “Benchmarking of carbon intensity of products of steel industry of Russia”, which could provide comparison of the results obtained with benchmarkers of other international systems.

Key words :low-carbon economy, steel industry, specific emissions of greenhouse gases, comparison of carbon intensity of products, benchmarking, boundary carbon control, energy effectiveness.

For citatio n:Bashmakov I.A., Skobelev D.O., Borisov K.B., Guseva T.V. Benchmarking systems for greenhouse gases specific emissions in steel industry. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 9, pp.1071-1086. (In Russ.).

Doi:10.32339/0135-5910-2021-9-1071-1086

   


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" " № 10/2021

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

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

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

 

ОАО "Черметинформация"