09 Oct. 2021 (Saturday 10:54)

АННОТАЦИИ К СТАТЬЯМ, ОПУБЛИКОВАННЫМ В БЮЛЛЕТЕНЕ "ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ" 2021 № 10

УДК 504.55.054:622(470.6)

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Ю. В. ДМИТРАК1, д-р техн. наук, профессор, ректор; В. И. ГОЛИК1, д-р техн. наук, профессор кафедры “Горное дело”; В. П. ФРАНЧУК2, д-р техн. наук, профессор кафедры “Инжиниринг и дизайн в машиностроении”; В. И. ЛЯШЕНКО3, канд. техн. наук, начальник научно-исследовательского отдела, vilyashenko2017@gmail.com ( 1 Северо-Кавказский государственный технологический университет, Россия, Республика Северная Осетия ? Алания, г. Владикавказ; 2 Национальный технический университет “Днепровская политехника”, Украина, г. Днепр; 3 Украинский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт промышленной технологии, Украина, г. Желтые Воды)

Аннотация. Основной операцией, связанной с подготовкой отходов горно-металлургического производства для использования в качестве твердеющей смеси и закладки выработанного пространства шахт, является их измельчение и активация. Совершенствование процессов активации является актуальной задачей, поскольку их применение позволяет значительно повысить прочность закладочного массива или сократить расход вяжущего при сохранении его прочностных характеристик. Для эффективной работы горнодобывающих предприятий, включая рудники черной металлургии, необходимо обеспечение качественными вяжущими компонентами для приготовления твердеющих смесей для закладки техногенных пустот, образованных при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых. Установлено, что применение вибро-, механо- и электроактивации компонентов твердеющей закладочной смеси на горных предприятиях приводит к повышению активности некондиционных материалов на величину до 10–40 % для каждого аппарата. В частности, обогащение инертных материалов на виброгрохоте ГВ-1,2/3,2, Украина, увеличивает активность на 15–20 %. Обосновано, что активация вяжущих материалов (доменных гранулированных шлаков) в вертикальной вибромельнице МВВ-0,7, Украина, и дезинтеграторе ДУ-65 фирмы “Дезинтегратор”, Эстония, увеличивает активность вяжущего на 20?25 %, при выходе активного класса фракций крупностью 0,074 мм — на 55 % против 40 % в шаровых мельницах. Рекомендованные вибротранспортные установки увеличивают активность компонентов твердеющей закладочной смеси на 10–15 %. Применение установок вибросамотечного транспорта обеспечивает подачу закладочной смеси на расстояние, превышающее высоту вертикального става в 15–20 раз.

Ключевые слова: горно-металлургическое производство, закладка выработанного пространства, твердеющие смеси, отходы горно-металлургического производства, активация вяжущих материалов, прочность закладочного массива.

Ссылка для цитирования: Дмитрак Ю.В., Голик В.И.,Франчук В.П., Ляшенко В.И. Повышение эффективности активации компонентов твердеющей закладочной смеси с использованием отходов горно-металлургического производства // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1023-1031.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1023-1031

 

INCREASE OF ACTIVATION EFFICIENCY OF HARDENING BACKFILLING MIXTURE COMPONENTS BY APPLICATION MINING AND METALLURGICAL WASTES

YU. V. DMITRAK1, HD (Tech.), Prof., Rector; V. I. GOLIK1, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Mining”; V. P. FRANCHUK2, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Engineering and design in machine-building”; B. I. LYASHENKO3, PhD (Tech.), Head of R&D dpt., vilyashenko2017@gmail.com ( 1 Northern-Caucasian State Technological University, Russia, Republic of Northern Ossetia ? Alania, Vladikavkaz; 2 National Technical University “Dnepr polytechnika”, Ukraine, Dnepr; 3 Ukrainian R&D, Designing and Surveying in Institute of Industrial Technology, Ukraine, Zheltye Vody)

Abstract. The main operation associated with the preparation of mining and metallurgical wastes for use as a hardening mixture and backfilling of mined-out space is their crushing and activation. Improving the activation processes is an urgent task, since their use can significantly increase the strength of the filling mass or reduce the consumption of the binder while maintaining its strength characteristics. For the efficient operation of mining enterprises, including ferrous metallurgy mines, it is necessary to provide high-quality binders for the preparation of hardening mixtures for filling man-made voids formed during underground mining of solid mineral deposits. It has been established that the use of vibration, mechanical and electrical activation of the components of the hardening backfill mixture at mining enterprises leads to an increase in the activity of substandard materials by up to 10–40% for each apparatus. In particular, the enrichment of inert materials on a vibrating screen ГВ-1,2/3,2, Ukraine, increases the activity by 15–20%. It has been substantiated that the activation of binders (blast-furnace granular slags) in a vertical vibrating mill МВВ-0,7, Ukraine, and a disintegrator ДУ-65 company “Disintegrator”, Estonia, increases the activity of the binder by 20–25%, when the active class of fractions 0.074 mm – by 55% is released versus 40% in ball mills. The recommended vibratory conveying installations increase the activity of the components of the hardening backfill mixture by 10–15%. The use of vibro-gravity transport installations ensures the supply of the filling mixture at a distance 15–20 times higher than the height of the vertical stack.

Key words : mining and metallurgical production, backfilling of mined-out space, hardening mixture, mining and metallurgical wastes, activation of binding materials, strength of filling mass.

For citation : Dmitrak Yu.V., Golik V.I., Franchuk V.P., Lyashenko V.I. Increase of activation efficiency of hardening backfilling mixture components by application mining and metallurgical wastes. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1023-1031. (InRuss.).

Doi : 10.32339/0135-5910-2021-10-1023-1031


УДК 669.162.1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОВЫШЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ЖЕЛЕЗОРУДНОМ КОНЦЕНТРАТЕ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СПЕКАНИЯ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АГЛОМЕРАТА

Г. Е. ИСАЕНКО, канд. техн. наук, руководитель проектов, isaenko_ge@nlmk.com; Д. А. КОВАЛЕВ ; Н. С. МЕЩЕРЯКОВ ; В. Г. МИХАЙЛОВ, канд. техн. наук, главный специалист; Д. С. КИМ (ПАО “Новолипецкий металлургический комбинат”, Россия, г. Липецк)

Аннотация. Эффективность работы доменных печей во многом определяется металлургическими свойствами окускованного сырья, в частности, содержанием железа в агломерате и его основностью. В то же время считается, что использование железорудного концентрата с содержанием железа более 66?67 % для производства агломерата приводит к снижению его прочности. В результате планируемой модернизации технологических секций на обогатительной фабрике АО “Стойленский ГОК” содержание железа в концентрате будет повышено до 68?70 %. Это обусловливает актуальность комплексных исследований металлургических свойств агломерата с повышенным содержанием железа. Приведены результаты исследования качества агломератов, полученных при использовании в шихте железорудных концентратов с содержанием железа 66,6 % (база), 68,0 и 69,2 % (эксп. 1 и эксп. 2 соответственно). Железорудная смесь для всех этапов была неизмененной и состояла из железорудного концентрата — 78,3 %, аглоруды — 8,0 %, извести — 5,5 % и аглодобавок (шламы, пыли, окалина) — 8,2 %. Состав агломерационных шихт для всех этапов испытаний отличался только расходом флюсов и железорудной смеси. Осуществлено 18 опытных спеканий при трех различных значениях основности (1,6; 1,8 и 2,0 ед.). Установлено, что повышение содержания железа в концентрате и основности агломерата приводит к улучшению показателей процесса агломерации, увеличению вертикальной скорости спекания, производительности агломашин, выхода годного и холодной прочности агломерата. Повышение основности агломерата и его производство из магнетитового концентрата с повышенным содержанием железа улучшает показатели RDIпринизкотемпературном восстановлении. Приведены результаты исследований показателей пористости и металлургических свойств агломерата: разрушаемости при восстановлении и температурного интервала размягчения-плавления. Показана целесообразность использования в железорудной шихте концентрата с повышенным содержанием железа.

Ключевые слова: производство агломерата, содержание железа в железорудном концентрате, металлургические свойства агломерата, разрушаемость при восстановлении, интервал вязкопластичного состояния, технологические показатели спекания.

Ссылка для цитирования: Исаенко Г.Е., Ковалев Д.А., Мещеряков Н.С., Михайлов В.Г., Ким Д.С.Исследование влияния повышения содержания железа в железорудном концентрате на технологические показатели спекания и металлургические свойства агломерата // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1032-1038.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1032-1038

 

STUDY OF IRON CONTENT IN IRON ORE CONCENTRATE INCREASING EFFECT ON SINTERING PROCESS INDICES AND ON METALLURGICAL PROPERTIES OF SINTER

G. E. ISAENKO, PhD (Tech.), Head of projects, isaenko_ge@nlmk.com; D. A. KOVALEV; N. S. MESHCHERYAKOV; V. G. MIKHAILOV, PhD (Tech.), Principal specialist; D. S. KIM (PJSC “Novolipetsk steel-works”, Russia, Lipetsk)

Abstract . Effectiveness of blast furnaces operation in many respects depends on metallurgical properties of agglomerate, in particular, iron content in the sinter and its basicity. At the same time, it is accepted that usage of iron ore concentrates with iron content more than 66–67% for sinter production results in decreasing of its strength. As a result of the planned modernization of the technological sections of the concentration plant JSC “Stoilensky GOK”, iron content in the concentrate will be increased to 68–70%. It makes it actual to accomplish comprehensive studies of metallurgical properties of the sinter while increasing iron content in the raw material. Results of the study of sinter properties presented, the sinter being obtained with utilization of iron concentrate with iron content 66.6 % (base), 68.0 and 69.2 % (exp. 1 and exp. 2 correspondently). The iron ore mixture for all the stages was the same and consisted of iron ore concentrate – 78.3%, sintering ore – 8.0%, lime – 5.5% and sintering additives (sludge, dust, scale) – 8.2%. The sintering mixtures composition for all the study stages differed only by fluxes and iron ore mixture consumption. 18 test sintering operations at three values of basicity 1.6, 1.8 and 2.0 units were accomplished. It was established that increase of iron content in the concentrate and basicity of the sinter results in improving of the sintering process indices, increase of the vertical sintering rate, sintering machines productivity, recovery and the sinter cold strength. Increase of the sinter basicity and its production with increased content of iron results in improving RDI indices at low temperature reducing. Results of the study of porosity indices and metallurgical properties of the sinter presented, in particular the collapsibilityduring reducing and temperature interval softening-melting presented. The advisability of concentrate with increased iron content utilization in the iron ore mixture shown.

Key words: sinter production, iron content in iron ore concentrate, metallurgical properties of sinter, collapsibility during reducing, interval of viscoplastic state, technological indices of sintering.

For citation: Isaenko G.E., Kovalev D.A., Meshcheryakov N.S., Mikhailov V.G., Kim D.S. Study of iron content in iron ore concentrate increasing effect on sintering process indices and on metallurgical properties of sinter. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1032-1038. (InRuss.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1032-1038


УДК 669.181.24:519.85

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД КАЧКАНАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ МИДРЕКС

А. Н. ДМИТРИЕВ, д-р техн. наук, действительный член Российской академии естественных наук, действительный член Академии инженерных наук Российской Федерации, главный научный сотрудник лаборатории пирометаллургии восстановительных процессов, andrey.dmitriev@mail.ru; М. О. ЗОЛОТЫХ, канд. техн. наук, ведущий инженер лаборатории пирометаллургии восстановительных процессов; Г. Ю. ВИТЬКИНА, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией пирометаллургии восстановительных процессов; Л. А. МАРШУК, научный сотрудник лаборатории пирометаллургии восстановительных процессов; М. С. ЯЛУНИН, инженер 2-й категории лаборатории пирометаллургии восстановительных процессов, магистр Уральского федерального университета (Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук, Россия, г. Екатеринбург)

Аннотация. Разработка технологии получения железа прямого восстановления из титаномагнетитовых руд, которые в перспективе будут основной рудной базой уральской черной металлургии, является одной из актуальных задач металлургической науки. Рассмотрен мировой и отечественный опыт развития процессов прямого восстановления железа, которые являются наиболее экологичными из всех существующих способов получения железа из руды. Показано, что наиболее широкое применение получила технология металлизации железорудных материалов в шахтной печи Midrex. Отмечено, что накопленный опыт применения технологии Midrex в России позволит увеличить производство металлургического сырья с пониженным углеродным следом. Описан алгоритм и блок-схема расчета технико-экономических показателей процесса металлизации для шахтной печи процесса Midrex. Разработана методика расчета материального и теплового балансов процесса Midrex с учетом использования в шихте железорудного сырья, содержащего ванадий и титан. На ее основе разработан алгоритм и реализована математическая модель процесса металлизации, выполнены расчеты процесса металлизации титаномагнетитовых окатышей, получаемых из руд Качканарского месторождения, в шахтной печи Midrex. Сопоставление показателей процесса металлизации титаномагнетитовых окатышей, осуществленных в шахтной печи АО “ОЭМК им. А.А. Угарова” и полученных с использованием созданного программного продукта, показало удовлетворительную сходимость результатов.

Ключевые слова: прямое восстановление железа, титаномагнетитовые руды, процесс Midrex, металлизация титаномагнетитовых окатышей, математическая модель процесса металлизации.

Ссылка для цитирования: Дмитриев А.Н., Золотых М.О., Витькина Г.Ю., Маршук Л.А., Ялунин М.С. Математическая модель металлизации титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения в шахтной печи Мидрекс // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77.               № 10. С. 1039-1045.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1039-1045

 

A MATHEMATICAL MODEL OF METALLIZATION OF TITANIUM-MAGNETITE ORES OF KACHKANAR DEPOSIT IN MIDREX SHAFT FURNACE

A. N. DMITRIEV, HD (Tech.), actual member of Russian Academy of natural science, actual member of Academy of engineering science, Principal researcher, lab. of pyrometallurgy of reducing processes, andrey.dmitriev@mail.ru; М . О . ZOLOTYKH, PhD (Tech.), Leading engineer, lab. of pyrometallurgy of reducing processes; G. YU. VIT’KINA, PhD (Tech.), Sen. Researcher, Head of lab. of pyrometallurgy of reducing processes; L. A. MARSHUK, Researcher, lab. of pyrometallurgy of reducing processes; M. S. YALUNIN, Engineer of the 2nd category, lab. of pyrometallurgy of reducing processes, master’s degree, Ural Federal University (Institute of Metallurgy, Ural branch of Russian Academy of science, Russia, Ekaterinburg)

Abstract. Development of a technology for obtaining direct reduction iron from titanium-magnetite ores, which will be the main ore base of the Ural ferrous metallurgy in the future, is one of the urgent tasks of metallurgical science. The world and domestic experience of the development of direct iron reduction processes, which are the most environmentally friendly of all existing methods of obtaining iron from ore considered. It was shown that the technology of metallization of iron ore materials in the Midrex shaft furnace has received the most widespread application. It is noted that the accumulated experience of using Midrex technology in Russian Federation will allow increasing the production of metallurgical raw materials with a reduced carbon footprint. An algorithm and a block diagram for calculating technical and economic indicators of the metallization process for the Midrex process shaft furnace are described. A methodology for calculating material and thermal balance of the Midrex process has been developed, taking into account the use of iron ore raw materials containing vanadium and titanium in the charge. On its basis, an algorithm was developed and a mathematical model of the metallization process was implemented, calculations of the metallization process of titanium-magnetite pellets obtained from the ores of the Kachkanar deposit in the Midrex mine furnace were performed. A comparison of the indicators of the metallization process of titanomagnetite pellets carried out in the shaft furnace of JSC “OEMK named after A.A. Ugarov” and obtained using the created software product showed satisfactory convergence of the results.

Keywords: direct reduction of iron, titanomagnetite ores, Midrex process, metallization of titanomagnetite pellets, mathematical model of metallization process.

For citation : Dmitriev A.N., Zolotykh M.O., Vit’kina G.Yu., Marshuk L.A., Yalunin M.S. A mathematical model of metallization of titanium-magnetite ores of Kachkanar deposit in Midrex shaft furnace. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1039-1045.  (InRuss.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1039-1045


УДК 62-523.2

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ПОДАЧИ ШЛАКООБРАЗУЮЩЕЙ СМЕСИ В КРИСТАЛЛИЗАТОР МНЛЗ

К. В. ЛИЦИН1, канд. техн. наук, k.litsin@rambler.ru; Д. М. УТЯМИШЕВ2, студент ( 1 Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Россия, г. Челябинск; 2 Новотроицкий филиал ФГАОУ ВО “Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, Россия, Оренбургская обл., г. Новотроицк)

Аннотация. Механизм подачи шлакообразующей смеси (ШОС) с пневматическим приводом имеет ряд недостатков, связанных, в частности, с неравномерной подачей смеси в кристаллизатор. Для их устранения было сконструировано устройство подачи смеси с электроприводом. С целью обеспечения контроля процесса подачи ШОС разработана автоматизированная система,позволяющая в реальном времени получать информацию о технологическом процессе подачи смеси в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок, включая скорость вращения двигателей привода шнека и перемещения тележки, уровень смеси в бункерах и его расход, температуру металла и шлака. Частью автоматизированной системы является разработанный программно-аппаратный комплекс (SCADA-система), позволяющий осуществлять в режиме onlineанализ компонентов смеси, учет влияния на ее состав изменения подачи каждого из них. Установлена зависимость расхода смеси от скорости протекания разливки, которая может быть отображена на экране в текущем режиме. С помощью SCADA-системы реализовано управление разработанным устройством подачи ШОС как в ручном, так и в автоматическом режиме. Показано, что внедрение разработанного автоматизированного устройства подачи ШОС позволит в условиях сталеплавильного производства АО “Уральская сталь” уменьшить расход ШОС на 2,8 % и сократить время простоев на 5 % за счет повышения оперативности обнаружения неисправностей при общих затратах на внедрение в размере 200 тыс. руб.

Ключевые слова: кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок,механизм подачи шлакообразующей смеси, контроль процесса подачи ШОС, SCADA-система, анализ компонентов смеси.

Ссылка для цитирования: Лицин К.В., Утямишев Д.М. Разработка автоматизированной системы управления устройством подачи шлакообразующей смеси в кристаллизатор МНЛЗ // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1046-1052.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1046-1052

 

AN AUTOMATED SYSTEM DEVELOPMENT TO CONTROL THE DEVICE FOR SUPPLYING SLAG-FORMING MIXTURE INTO MOULD OF CCM

K. V. LITSIN 1 , PhD (Tech.), k.litsin@rambler.ru ; D. M. UTYAMISHEV 2 , student; ( 1 South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk; 2 Novotroitsk branch of FGAOU VO “National Research Technological University “MISiS”, Russia, Orenburg rgn., Novotroitsk)

Abstract. The mechanism of feeding slag-forming mixture (SFM) with a pneumatic drive has a number of disadvantages associated, in particular, with the uneven supply of the mixture into mould. To eliminate the drawbacks, mixture feeding device with an electric drive was designed to eliminate them. In order to ensure control of the SFM feeding process, an automated system has been developed that provides real-time information on the technological process of feeding the mixture into the mould of continuous casting machine, including speed of rotation of screw drive motors and movement of carriage, the level of the mixture in the bunkers and its consumption, temperature of the metal and slag. A software and hardware complex (SCADA-system) has been developed, which makes it possible to analyze the components of the mixture in the “online” mode and take into account the effect of changes in the supply of each of them on its composition. The dependence of the mixture consumption rate on the casting rate has been established, which can be displayed on the screen in the current mode. Application of the SCADA-system made it possible to control the developed SFM feeder both in manual and automatic modes. It was shown that the implementation of the developed automated SFM feeding device in the steelmaking production of Ural Steel, JSC will secure decreasing the SFM consumption by 2.8% and decreasing downtime by 5% due to increasing efficiency of fault detection with a total implementation cost of 200 thous. rubles.

Keywords: mould of billet continuous casting machine, mechanism of feeding slag-forming mixture, SFM supply process control, SCADA-system, analysis of mixture components.

For citation : Litsin K.V., Utyamishev D.M. An automated system development to control the device for supplying slag-forming mixture into mould of CCM. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1046-1052.  (In Russ.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1046-1052


УДК620.18:621.771

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ПРОКАТКЕ ПРУТКА НА МЕЛКОСОРТНО-ПРОВОЛОЧНОМ СТАНЕ И МЕТОДЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

И. А. ПАНКОВЕЦ1, инженер-технолог 1-й категории технического управления прокатного отдела, ivanpankovec@gmail.com; В. И. ВОЗНАЯ1, ведущий инженер испытательной лаборатории сортопрокатного цеха № 2 центральной заводской лаборатории; А. В. ВЕДЕНЕЕВ2, канд. техн. наук; М. Н. ВЕРЕЩАГИН2, д-р техн. наук, профессор кафедры “Металлургия и технологии обработки материалов” ( 1 ОАО “БМЗ – управляющая компания холдинга “БМК”, Республика Беларусь, Гомельская обл., г. Жлобин; 2 Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого, Республика Беларусь, г. Гомель)

Аннотация. Важным потребительским свойством сортового проката является качество его поверхности. В процессе разработки мероприятий, направленных на повышение качества поверхности сортового проката в прутках, производимого на стане 370/150 ОАО “БМЗ – управляющая компания холдинга “БМК”, металлографической экспертизой установлено, что дефекты, выявляемые при отделке прутка, не связаны с качеством непрерывнолитой заготовки (НЛЗ), а образованы в процессе деформации. Проведено исследование механизма образования дефектов поверхности на горячекатаном прутке прокатного происхождения — “деформационная рванина” и “морщины”. Приведены результаты численного моделирования сортовой прокатки в черновой группе клетей при различных температурно-деформационных параметрах. Выявлены закономерности образования поверхностных дефектов на прутке в готовом сорте. Показано, что причиной поверхностных дефектов прокатного происхождения “деформационная рванина” и “морщины” является высокий температурный градиент между сердцевиной и поверхностью заготовки, обусловленный местным переохлаждением поверхности в зоне углов НЛЗ, который приводит к неравномерности вытяжки различных слоев деформируемой заготовки. Для устранения этих дефектов необходимо обеспечить минимально возможный температурный градиент между поверхностью и сердцевиной НЛЗ путем контролируемого охлаждения валков. Расчетным путем установлена максимально допустимая температура рабочей поверхности валков черновой группы клетей, эмпирическим путем определены фактические температуры валков при действующей технологии производства, а также температура мест установки опорных подшипников валков. Показана техническая и технологическая возможность совершенствования технологии прокатки на мелкосортном стане с целью повышения качества поверхности сортового проката в прутках. Осуществлена корректировка действующей технологии и установлены новые технологические режимы прокатки с контролируемым охлаждением валков, позволившие значительно снизить отбраковку готового продукта по дефектам прокатного производства. Предложено приспособление для черновой группы клетей, позволяющее минимизировать попадание охлаждающей жидкости на раскат.

Ключевые слова: мелкосортно-проволочный стан, сортовая прокатка, качество поверхности проката в прутках, поверхностные дефекты прокатного происхождения, совершенствование технологии прокатки, контролируемое охлаждение валков.

Ссылка для цитирования: Панковец И.А., Возная В.И., Веденеев А.В., Верещагин М.Н. Исследование условий образования поверхностных дефектов при прокатке прутка на мелкосортно-проволочном стане и методы их устранения // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1053-1059.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1053-1059

 

A STUDY OF CONDITIONS OF SURFACE DEFECTS FORMATION WHEN BAR ROLLING AT A BAR AND WIRE MILL AND METHODS OF THEIR ELIMINATION

I. A. PANKOVETS1, process engineer of the 1st category, technical administration of rolling dpt., ivanpankovec@gmail.com; V. I. VOZNAYA1, leading engineer, testing lab. of long products shop No. 2, central plant’ lab.; A. V. VEDENEEV2, PhD (Tech.); M. N. VERESHCHAGIN2, HD (Tech.), Prof., Dpt. “Metallurgy and technology of materials processing” ( 1 О JSC “BMZ – managing company of holding “BMK”, Republic of Belarus, Gomel rgn., Zhlobin; 2 Gomel State Technical University after P.O. Sukhoy, Republic of Belarus, Gomel)

Abstract. Quality of long products surface is an important consumer property of it. In the process of measures elaboration aimed at the increase of long products surface quality, in particular of bars produced at the mill 370/150 of ОJSC “BMZ – managing company of holding “BMK”, studies were accomplished by metallographic laboratory. It was established that defects being revealed at the bars finishing, don’t relate to the quality of continuously casted billet (CCB), but formed in the process of deformation. Studies of the mechanism of surface defects formation on hot-rolled bar of rolling origin –deformation fissure and wrinkles were carried out. Results of numerical simulation of rolling in roughing group of stands at various temperature-deformation parameters presented. Regularities of formation of surface defects on the bar in the finished product were revealed. It was shown that the reason of the surface defects of rolling origin – deformation fissure and wrinkles was a high temperature gradient between the core and the surface of billet, originated from local overheating of surface in the angles zone of CCB resulted in nonuniformity of drawing out of different layers of the billet being deformed. To eliminate the defects, minimum possible temperature gradient between the surface and the core of a billet by controlled rolls cooling should be provided. By calculation, the maximum permissible temperature of the working surface of the rolls of the rough group of stands was established, and empirically the actual temperatures of the rolls with the current production technology, as well as the temperature of the rolls support bearings seats of the rolls were measured. The technical and technological possibilities for improving of rolling technology on a bar and wire mill in order to improve the surface quality of rolled bars were demonstrated. The existing technology was adjusted and new technological modes of rolling with controlled cooling of the rolls were established, which made it possible to significantly reduce the rejection of the finished product due to defects in rolling production. A device was proposed for the roughing group of stands, which enables to minimize the ingress of coolant onto the bar rolled.

Key words: bar and wire mill, long products rolling, bars surface quality, surface defects of rolling origin, improving of rolling technology, controlled rolls cooling.

For citation: Pankovets I.A., Voznaya V.I., Vedeneev A.V., Vereshchagin M.N. A study of conditions of surface defects formation when bar rolling at a bar and wire mill and methods of their elimination. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1053-1059.  (In Russ.).

Doi : 10.32339/0135-5910-2021-10-1053-1059


УДК 621.778

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАКАЛЕННО-ОТПУЩЕННОЙ ПРУЖИННОЙ ПРОВОЛОКИ

В. А. ХАРИТОНОВ, канд. техн. наук, профессор; Н. Ю. СМЕТНЁВА, аспирант (ФГБОУ ВО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова”, Россия, г. Магнитогорск)

Аннотация. Закаленно-отпущенная пружинная проволока пользуется большим спросом в отечественной автомобильной промышленности. Значительная часть такой проволоки импортируется. В связи с увеличением потребности в термообработанной проволоке для пружин ответственного назначения и реализацией мер по импортозамещению актуальными являются проблемы совершенствования технологических процессов ее производства.Приведены основные технические требования к пружинной проволоке в отечественных и зарубежных стандартах, рассмотрены факторы, оказывающие влияние на качество готовой продукции. Приведено описание технологических процессов производства закаленно-отпущенной пружинной проволоки ответственного назначения. Показано, что отечественная технологическая схема производства термообработанной пружинной проволоки аналогична зарубежной, однако для достижения качества продукции, соответствующей нормам EN 10270-2:2012, требуется ее усовершенствование. Разработаны предложения по совершенствованию технологии изготовления отечественной конкурентоспособной продукции. Среди них отмечена необходимость использования сталей системы Si?Cr или Si?Cr?V, дополнительно легированных марганцем, кобальтом, вольфрамом и (или) другими элементами. Предложено ввести операцию скальпирования вместо обточки и систему неразрушающего контроля, использовать ресурсосберегающие маршруты волочения проволоки с высокой равномерностью свойств, заменить закалку и отпуск термомеханической обработкой (для некоторых видов проволоки), использовать современное высокопроизводительное оборудование.

Ключевые слова: пружинная проволока, химический состав рессорно-пружинной стали, термомеханическая обработка, ресурсосберегающие маршруты волочения проволоки, термическая обработка.

Ссылка для цитирования: Харитонов В.А., Сметнёва Н.Ю. Современное состояние и направления совершенствования технологических процессов изготовления закаленно-отпущенной пружинной проволоки // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1060-1065.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1060-1065

 

MODERN STATE AND DIRECTIONS OF PERFECTION OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF MANUFACTURING HARDENED-TEMPERED SPRING WIRE

V. A. KHARITONOV, PhD (Tech.), Prof.; N. YU. SMETNEVA, Postgraduate (FGBOU VO “Magnitogorsk State Technical University after G.I. Nosov”, Russia, Magnitogorsk)

Abstract . Hardened-tempered spring wire has a great demand in domestic automobile industry. A considerable part of such a wire is imported. In view of increase of demand in treated wire for springs of critical application and measures implementation for import substitution, perfection of technological processes of its production becomes actual. Basic technical requirements to spring wire as per domestic and foreign standards presented, the factors effecting the quality of finished products considered. Description of technological processes of hardened-tempered spring wire of critical application presented. It was shown that domestic technological scheme of treated wire production is analogous to foreign one, however to reach the quality of products, correspondent to norms нормамEN 10270-2:2012, a perfection of it is needed. Proposals to improve the technology of manufacturing domestic competitive products elaborated. Among them a necessity to use steels of Si?Cr or Si?Cr?V system, additionally alloyed by manganese, cobalt, tungsten a(or) other elements highlighted. It was proposed to implement an operation of scalping instead of turning and a system of nondestructive control, to use resource-saving routes of wire drawing with high uniformity of properties, to replace hardening and tempering by thermomechanical treatment (for some kinds of wire), to use modern highly-productive equipment.

Key words : spring wire, chemical composition of laminated spring steel, thermomechanical treatment, resource-saving routes of wire drawing, heat treatment.

Fir citation: Kharitonov V.A., Smetneva N.Yu. Modern state and directions of perfection of technological processes of manufacturing hardened-tempered spring wire. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1060-1065.  (In Russ.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1060-1065


УДК 622.782.42

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РЕСУРСА КОЛОСНИКОВ ОБЖИГОВЫХ ТЕЛЕЖЕК ИЗ СТАЛИ 40Х24Н12СЛ

Д. И. ИВАНОВ 1, аспирант, главный специалист, axel-crusader@mail.ru ; А. А. КОЖУХОВ 2, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой металлургии и металловедения им. С.П. Угаровой ( 1 АО “Стойленский ГОК”, Россия, г. Старый Оскол; 2 Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) ФГАОУ ВПО “Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, Россия, г. Старый Оскол)

Аннотация. Основной причиной, снижающей эксплуатационный ресурс колосников конвейерных обжиговых машин, изготовленных из стали 40Х24Н12СЛ, является межкристаллитная коррозия (МКК). В процессе изучения микроструктуры колосников обжиговых тележек, изготовленных по ГОСТ 977–88, установлены дефекты структуры, которые увеличивают склонность детали к МКК. Для предотвращения МКК колосников разработан режим термообработки, состоящий из двух основных операций: воздушной закалки с предварительной выдержкой в течение 80 мин при температуре 1100 °С и последующего отпуска в течение 150 мин при температуре 900 °С. Исследование структуры опытного колосника показало, что подобранный режим закалки позволяет растворить карбидную сетку в структуре детали и измельчить крупные карбиды, а последующий отпуск способствует росту карбидной фазы во всем объеме металла, частично оставшейся в структуры после закалки. Показано, что предложенный режим термообработки способствует приведению структуры металла к более “равновесному” состоянию, что позволит исключить образование крупных карбидов и карбидной сетки, их рост и коагулирование по границе зерен. Приведены результаты испытаний опытной партии колосников, установленных на промышленной обжиговой машине с рабочей площадью 768 м2 и температурным режимом эксплуатации 20–1310 °С. Установлено, что разработанная технология производства обеспечивает отсутствие в колосниках литейных дефектов — трещин и коробления, склонности колосников к МКК и повышенную на 23,13 % жаростойкость по сравнению с эталонными колосниками зарубежной поставки, что обусловлено глобулярной формой карбидных выделений с минимальной протяженностью границ, вдоль которых происходит обеднение матрицы металла хромом. Промышленными испытаниями колосников, изготовленных по опытной технологии, доказана практическая значимость и применимость выполненных изысканий.

Ключевые слова: конвейерные обжиговые машины, колосники из стали 40Х24Н12СЛ,склонность к межкристаллитной коррозии, режим термообработки, карбидная сетка, карбидная неоднородность, литейные дефекты.

Ссылка для цитирования: Иванов Д.И., Кожухов А.А. Повышение эксплуатационного ресурса колосников обжиговых тележек из стали 40Х24Н12СЛ // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1066-1075.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1066-1075

 

INCREASING THE SERVICE LIFE OF PELLET CAR GRATE BARS MADE OF 40 Х 24 Н 12 СЛ STEEL

D. I. IVANOV 1, Postgraduate, Chief specialist, axel-crusader@mail.ru; А . А . КО ZHUKHOV 2, HD (Tech.), Prof., Head of Dpt. “Metallurgy and metal science after S.P. Ugarova” ( 1 JSC “Stoilensky Mining and Beneficiation Plant”, Russia, Stary Oskol; 2 Stary Oskol Technological Institute after A.A. Ugarov (branch) FGAOU VPO “National Research Technological University “MISiS”, Russia, Stary Oskol)

Abstract . Intercrystallite corrosion (ICC) is the main reason to decrease service life of pellet car grate bars made of steel 40Х24Н12СЛ. In the process of the study of microstructure of pellet car grate bars manufactured according to GOST 977–88, the structure defects were established that increase the tendency to ICC. To prevent the ICC of the bars, a mode of heat treatment was elaborated, consisting of two basic operations: air hardening with preliminary exposure within 80 minutes at the temperature 1100 °С, followed by tempering within 150 minutes at the temperature 900 °С. The study of the structure of the pilot grate bar showed that the selected mode of the hardening enables to dissolve the carbide network in the structure of the detail and crash large carbides, and the subsequent tempering contributes to the growth of the carbide phase in the entire volume of metal, partially remaining in the structure after hardening. It was shown that the proposed mode of the heat treatment contributes to bringing the structure of the metal to a more “equilibrium” state, which will allow to exclude the formation of large carbides and carbide network, growth and coagulation along the grain boundary. Results of tests of a pilot batch of grate bars installed at an industrial induration machine with a working area of 768 m2 and operating temperature of 20–1310°С presented. It was established that the elaborated technology ensures absence of casting defects in the grate bars – cracks and warping, inclination of the grate bars to ICC, increased by 23.13% heat resistance compared to the reference grate bars of foreign supply due to the globular form of carbide secretions with a minimum length of borders along which the metal matrix is depleted by chrome. Industrial testing of the grate bars manufactured under the experimental technology has proved the practical significance and applicability of the performed research.

Key words: grate bars, intercrystallite corrosion, dechroming, heat treatment, hardening, tempering, heat resistance, austenitic-ferritic steel, chromium-nickel steel, carbide, chromium carbide, carbide network, carbide inhomogeneity, grain boundaries, interdendritic sections, operation, service life, microstructure, carbon content, chemical composition, industrial testing.

For citation : Ivanov D.I., Kozhukhov A.A. Increasing the service life of pellet car grate bars made of 40Х24Н12СЛ steel. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1066-1075. (In Russ.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1066-1075


УДК 621.74:681.3

АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКОЙ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

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

Аннотация. На образование литейно-технологических дефектов в отливках в значительной мере влияет качество литейных форм, которое в большинстве случаев определяется составом и свойствами формовочной смеси. Для обеспечения оптимальных параметров формовочной смеси, автоматизации и оптимизации управления технологическими процессами смесеприготовления разработаны алгоритмы функционирования АСУ ТП. Приведено описание контура и способы управления АСУ ТП. Показано, что алгоритмы обеспечивают вычисление обобщенного параметра оптимизации по значениям основных физико-механических и технологических свойств компонент формовочной смеси, последовательный анализ и поиск оптимума симплекс-методом Нелдера?Мида с ограничениями по нескольким параметрам. Рассмотрены подсистемы АСУ ТП, позволяющие оперативно изменять технологию по критерию минимума дефектности. Алгоритм вычисления значений обобщенного критерия качества смеси включает в себя математическую модель “состав – свойства” смеси, связывающую содержание компонент формовочной смеси (отработанная смесь, кварцевый песок, лигносульфонат, бентонитовая суспензия, вода) со значениями физико-механических и технологических свойств (прочность на сжатие в сыром состоянии, уплотняемость, формуемость, газопроницаемость, содержание связующего, текучесть, влажность и осыпаемость). Текущие значения параметров качества смеси определяются в результате экспресс-анализа в цеховой лаборатории и автоматическими датчиками. Предложенный алгоритм оптимизационного управления приготовлением формовочной смеси позволяет вырабатывать рекомендации технологического и организационного характера и задавать рецептуры формовочной смеси, минимизирующие уровень дефектности отливок. Адаптированная версия алгоритма была опробована для использования при приготовлении различных марок формовочных и стержневых смесей, что свидетельствует об его универсальности.

Ключевые слова: дефектность отливок, качество литейных форм, свойства формовочной смеси, смесеприготовление,автоматизация.

Ссылка для цитирования: Князев С.В., Козырев Н.А., Усольцев А.А., Михно А.Р. Алгоритмы управления подготовкой формовочных смесей // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. Т. 77. № 10. С. 1076-1081.

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1076-1081

 

ALGORITHMS FOR CONTROLLING THE PREPARATION OF MOLDING MIXTURES

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

Abstract. The formation of foundry and technological defects in castings is largely influenced by the quality of casting molds, which in most cases is determined by the composition and properties of the molding mixture. To ensure optimal parameters of the molding mixture, automation and optimization of control of technological processes of mixture preparation, algorithms for the functioning of process control systems have been developed. The description of the circuit and methods of control using process control system presented. It was shown that the algorithms provide the calculation of the generalized optimization parameter according to the values of the main physical, mechanical and technological properties of the components of the molding mixture, sequential analysis and search of the optimum by the simplex method of Nelder–Mead with restrictions on several parameters. Subsystems of the process control systems considered, which enable to change quickly the technology according to the criterion of minimum defectiveness. The algorithm for calculating the values of the generalized criterion of the quality of the mixture includes a mathematical model “composition – properties” of the mixture, linking the content of the component of the molding mixture (spent mixture, quartz sand, lignosulfonate, bentonite suspension, water) with the values of physical, mechanical and technological properties (compressive strength in the wet state, rammability, formability, gas permeability, binder content, fluidity, wetness and crumbling). The current values of the quality parameters of the mixture are determined as a result of express analysis in the shop laboratory and by automatic sensors. The proposed algorithm of optimization control of preparation of the molding mixture enables to develop recommendations of technological and organizational nature and to set recipes of the molding mixture that minimize the level of defectiveness of castings. An adapted version of the algorithm has been tested for use in the preparation of various brands of molding and rod mixtures, which indicates its versatility.

Key words: defectiveness of castings, quality of casting molds, properties of the molding mixture, mixing, automation.

For citation: Knyazev S.V., Kozyrev N.A., Usol’tsev A.A., Mikhno A.R. Algorithms for controlling the preparation of molding mixtures. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2021, vol. 77, no. 10, pp. 1076-1081.  (In Russ.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2021-10-1076-1081

   


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"