Применительно к шихтовым и технологическим условиям Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь» изучены прочностные свойства и минеральный состав агломератов в интервале основности от 1,0 до 3,0.

В работе исследован характер разрушения железорудных зональных окатышей, состоящих из магнетитового ядра и гематитовой оболочки. Для изучения распределения нагрузки и деформации при разрушении зонального железорудного окатыша под действием двусторонней сжимающей нагрузки приведена конечно-элементная модель, реализованная в программном комплексе SIMULIA Abaqus. Результаты данного исследования показали, что максимальные напряжения находятся в  местах приложения сжимающей нагрузки. Проведены два эксперимента по изучению процесса образования и распространения трещин внутри окатыша при сжимающих нагрузках. Первый эксперимент заключался в видеосъемке разрушения отполированной половины железорудного зонального окатыша до момента его полного разрушения. В другом случае использовались целые окатыши, нагрузка на которые увеличивалась дискретно, после чего окатыш разрезался и с помощью оптической микроскопии изучалось начало трещинообразования. Сделан вывод о том, что прочность зональных окатышей обусловлена прочностью их оболочки, несмотря на возможность появления первых трещин в ядре окатыша.

На основе известных методов определены теплофизические свойства железорудных окатышей из концентратов Соколовско-Сарбайского ГОКа. Найдена зависимость кажущейся средней теплоемкости от температуры. Определены коэффициенты температуропроводности офлюсованных окатышей. По найденным значениям теплоемкости и коэффициентов температуропроводности определены коэффициенты теплопроводности. Полученные данные могут быть использованы при оптимизации конструктивных и режимных параметров работы конвейерных обжиговых установок.

Структура «коржа» представляет собой пористую металлическую матрицу с многочисленными включениями: шлаковые включения, грубые скопления нитридов и карбонитридов титана и окислов сложного состава. Загрязненность металла продуктами раскисления, окисления струи металла при разливке увеличивает вероятность выделения тугоплавкой фазы в виде скопления нитридов титана и появ- ления «коржей».

Изучены особенности формирования прифурменой и массообменной зон при инжекционной десульфурации чугуна в ковшах при использовании двухсопловых фурм. Эксперименты выполнены на холодной прозрачной модели (1:10) ковша. Варьировали конструкцией фурм, диаметром каналов, углом отклонения сопел, расходом и скоростью газа. Определяли параметры прифурменой зоны, глубину внедрения потока, величину условной поверхности массообменной зоны, параметры колебаний ванны и др. Выработаны рациональные параметры вдувания магния для обеспечения более эффективного усвоения его чугуном.

Изложена расчетная методика выбора рациональных конструктивных параметров разводки опорных труб, изучено влияние использования разводки продольных глиссажных труб методических печей на динамику исчезновения темного пятна.

Проведен термодинамический анализ процесса восстановления марганца из отвального шлака силикотермической плавки ме- таллического марганца при взаимодействии шлака с расплавами чугуна, высокоуглеродистого ферромарганца и ферросиликомарганца. Процессы взаимодействия расплавов чугуна, высокоуглеродистого ферромарганца и ферросиликомарганца со шлаком силикотермической плавки металлического марганца исследованы экспериментально. Показано, что реакция восстановления марганца углеродом чугуна из шлака силикотермической плавки металлического марганца получает существенное развитие. Следовательно, полезное извлечение мар- ганца может быть повышено за счет использования отвального шлака силикотермической плавки металлического марганца для легирова- ния чугуна марганцем путем обработки жидкого металла шлаком.

Изучено влияние степени сдвиговой деформации на формирование микроструктуры стали. Детальное изучение микроструктуры образцов после кручения при повышенных температурах позволило выделить необходимые параметры для получения структуры различных типов. Выявлено влияние степени сдвиговой деформации и способов охлаждения на процессы зарождения и роста зерен на образцах из стали аустенитного класса. Определены параметры деформации для получения равномерной рекристаллизованной структуры стали 08Х18Н10Т. Установлена тесная взаимосвязь упрочняющих и разупрочняющих процессов вплоть до разрушения образца.

Предложена методика расчета положения плоскости максимальных касательных напряжений при двухосном напряженном состоянии в хрупком изотропном материале, определяющая геометрические характеристики образующихся при разрушении кусков в одновалковой дробилке. Теоретически определено и экспериментально подтверждено, что ее положение зависит от коэффициента трения куска о валок и угла захвата, а также от коэффициента трения между куском дробимого материала и щекой

При проектировании процесса многократного волочения длинномерных осесимметричных сплошных и композиционных изделий на этапе грубого волочения целесообразно применение биконических волок, в которых входной конус обеспечивает малое обжатие и улучшенные условия смазки по сравнению со стандартными волоками, а основное обжатие происходит во втором конусе рабочей части канала волоки. Получены соотношения для расчета напряжения волочения осесимметричных заготовок и оптимальной геометрии канала биконических волок. Показано, что биконические волоки за счет улучшения условий трения позволяют снизить напряжение волочения и, соответственно, обеспечить наилучшие энергосиловые параметры процесса грубого волочения, снизить обрывность и дефектность заго- товки, что особенно важно при волочении композиционных изделий.

Исследованы уравнения математических моделей расчета параметров процесса осадки цилиндрических заготовок для производства колец. На основании исследования разработан графоаналитический инструмент оперативного расчета параметров данного процесса. Проведен анализ графических зависимостей параметров и факторов и даны рекомендации по управлению ими.

Предложена методика определения оптимальной геометрии волочильного инструмента, обеспечивающая минимальные значения напряжения волочения. Методика учитывает наличие калибрующего пояска волоки. Для стандартных волок предложена оптимальная вытяжка.

Распространение трещин в термически армированном листовом прокате имеет ряд особенностей и освещено в литературе недостаточно полно. Термически армированный листовой прокат является примером неоднородного материала. В данной работе моделирова- лось разрушение трубы под действием внутреннего избыточного давления из неоднородного материала. Рассмотрен характер разрушения частных случаев неоднородного материала. Установлены некоторые закономерности разрушения неоднородных материалов, подтверждающие его волновую природу. Предложены схемы армирования листового материала, обеспечивающие минимизацию последствий раз- рушения.

В работе выведено общее феномонологическое уравнение связи числа центров образования новых зерен в зависимости от основных физических и технологических факторов материала.

Рассмотрена диссоциация гематита (Fe2O3 ) в шлаковом расплаве применительно к жидкофазным технологиям получения чугуна. Проведено термодинамическое моделирование и экспериментальное изучение возможности диссоциации гематита при его растворении в шлаке. Показано, что при температурах процессов жидкофазного восстановления железа (1400 – 1450 °C) возможна лишь частичная диссоциация гематита. Степень диссоциации увеличивается с ростом температуры и уменьшением общего содержания железа в шлаке.

Представлены результаты исследований газификации углеродистых материалов СО2 , Н2О и их смесью. Установлены скоростные преимущества паровой газификации перед углекислотной. Такой результат, не согласующийся с термодинамическими возможностями процесса выше ~1073 К, объяснен закономерностями диффузионного газообмена и особенностями адсорбционно-химических взаимо- действий в ходе указанных гетерогенных реакций. Установлено, что скорость газификации Ств  смесью СО2  – Н2О превосходит сумму скоростей раздельно проведенных реакций. Эта неаддитивность результатов определяется дополнительным вовлечением окислительного потенциала СО2 в газификацию Ств через посредничество образующегося водорода.

Проблема постановки граничного условия для уравнения конвективной диффузии водорода в жидком металле при комплексном воздействии на него вакуума, продувки инертным газом и электростатического поля докритических напряженностей решена введением в классическую форму записи закона «квадратного корня» Сивертса степени ионизации атомов водорода в расплаве. Количественная и качественная экспериментальная проверка разработанной аналитической зависимости подтверждает его правильность.

Предложен вариант количественной оценки технологичности холодной прокатки труб с заданным уровнем качества. Для оценки применены критерии точности, поврежденности труб, уровня возникающих при прокатке усилий, а также комплексный критерий. Приведен пример использования предложенных формул для выбора лучшей калибровки инструмента при прокатке по определенному маршруту. Предложенная методика может использоваться для оценки нескольких вариантов технологических режимов прокатки труб заданного уровня качества.