При высокотемпературном (выше 1600 °С) сжигании хлорсодержащих отходов мгновенно разрушаются все органические соединения, в том числе диоксины, фураны, хлорфенолы и прочие. Последующее охлаждение хлорсодержащего газа до температур ниже 500 °С создает условия для вторичного синтеза диоксинов. Показано, что вероятность диоксинообразования в этом случае возрастает при повышении содержания кислорода, хлора и фтора в отходящем газе, но при снижении содержания серы в нем. Для эффективного подавления вторичного диоксинообразования необходимо проводить сжигание отходов при минимальном остаточном содержании кислорода в газе, а высокие содержания хлора и фтора снижать высокотемпературной (при 600 – 1000 °С) нейтрализацией газа химическими соединениями щелочных или щелочноземельных элементов (например, путем вдувания в газ порошкообразного карбоната натрия).

Представлены результаты исследования термостойкости влажных железорудных окатышей, полученных по технологии теплосилового напыления влажной шихты на шихтовый гарнисаж окомкователя и на комкующиеся окатыши некондиционных размеров. В экспериментах участвовали окатыши, полученные по технологиям ЗНД (зародышеобразование напылением и доокомкование) и ЗОН (зародышеобразование, окомкование и напыление), имеющие структурную неоднородность по влагосодержанию. У первых было пониженное содержание влаги в центре окатыша, у вторых – в оболочке окатышей. Установили, что температуры трещинообразования и шокового разрушения существенно увеличиваются с уменьшением содержания влаги в центре (ЗНД) и в оболочке (ЗОН) окатыша по сравнению с традиционной технологией (ЗО). Выяснили, что при равенстве общего содержания влаги в окатышах, полученных по технологиям ЗНД и ЗОН, их температуры трещинообразования существенно отличаются. Причем границы соотношения влажностей поверхностного слоя и центральной части окатыша, достигаемые каждой технологией и непосредственно влияющие на параметры термостойкости, также отличаются друг от друга. В частности, структурная неоднородность окатышей по влажности, при которой минимальное количество влаги содержится в центральной зоне окатыша (технология ЗНД), обладает самым большим интервалом соотношения влажностей. У окатышей, полученных по технологии ЗНД в этом интервале соотношения влажностей, можно повысить температуру трещинообразования на 240 °С по сравнению с окатышами, сформированными по технологии ЗО (560 °С). У окатышей, полученных по технологии ЗОН, границы соотношения влажностей поверхностной и центральной частей существенно меньше. В этих границах изменение термостойкости по критерию трещинообразования не превышает 40 °С.

Методами спектрального химического и микрорентгеноспектрального анализов, а также методом спектрального анализа тлеющего разряда (GD-OES), позволяющим определять концентрации элементов послойно, исследованы особенности процесса азотирования технического сплава Fe – 3 % Si в интервале температур 500 – 1000 °С. Азотирование проводилось с использованием оригинальной установки, в которой инертный газ-носитель (95 % N2 + 5 % H2 ) насыщался парами NH3 , проходя через водный раствор последнего. Установлены оптимальные параметры процесса азотирования. При азотировании сплава Fe – 3 % Si после обезуглероживающего отжига основное количество азота находится в подповерхностном слое материала за зоной внутреннего окисления в виде дисперсной фазы Si3N4 . Повышение азотирующего потенциала атмосферы приводит к формированию в зоне внутреннего окисления аустенита, что ухудшает формирование электроизоляционного покрытия при последующей обработке. В процессе высокотемпературного отжига при нагреве ранее азотированного сплава Fe – 3 % Si наблюдается уменьшение концентрации азота. Перед началом процесса аномального роста зерен остаточное количество азота соответствует концентрации алюминия в материале.

Представлен метод расчета основных параметров газовой струи (среднемассовой температуры и мощности) на определенном удалении от среза сопла при реализации технологии раздувки шлакового расплава на огнеупорную футеровку конвертера. Разработана математическая модель и выполнен расчет параметров течения сверхзвуковой нерасчетной струи с учетом присоединения в рабочем объеме конвертера емкостью 350 т не только газа, но и частиц шлака. Получены среднемассовые значения температуры и скорости по длине газовой струи. Установлено влияние присоединенной массы шлака на присоединенную массу газа, температуру газовой струи и ее скорость с учетом изменений расхода азота через сопло и относительной температуры в рабочем пространстве конвертера. Анализ результатов численных расчетов показал, что эжектирование шлака существенно изменяет картину взаимодействия трехкомпонентной сверхзвуковой нерасчетной струи с расплавом, при этом даже незначительное присоединение шлака к газовому потоку способствует заметному уменьшению скорости распространения струи

Построена модель горячей протяжки стальных цилиндрических заготовок небольшого диаметра в комбинированных бойках для получения поковок круглого сечения. Рассматривается схема плоской деформации. Расчет напряженного состояния является развитием решения задачи Мичела для упругого клина, задачи Фламана для полубесконечной пластины, а также предложенного ранее метода оценки перехода в пластическое состояние заготовки при протяжке в плоских бойках. Температурные напряжения не рассматриваются; от температуры зависит модуль упругости материала заготовки. Определены поля тензоров упругих напряжений в заготовке, обусловленных действием трех сосредоточенных сил, построено поле суммарных напряжений, зависящее от угла выреза нижнего бойка. Получена оценка напряжений в зоне предполагаемого пластического течения в сечении заготовки, опирающаяся на предельные значения интенсивности тензора упругих напряжений, обусловленного действием трех сосредоточенных усилий. Рассмотрен пример протяжки заготовки из стали 45. Отождествляя предельную интенсивность упругих деформаций εуп с техническим пределом текучести ε0,2 = 0,002, оценив модуль упругости стали 45 значением 100 ГПа при температуре 950 °С, получили значения коэффициента нагрузки в момент перехода части материала заготовки в пластическое состояние и распределения компонент суммарного тензора напряжений. Уровень интенсивности напряжений, соответствующий переходу материала заготовки в пластическое состояние, определил границу пластической зоны. Представлены соответствующие графики. Получена зависимость распределения компонент тензора напряжений от угла выреза нижнего бойка. Подтверж дена оптимальность значения (120°) угла выреза нижнего бойка для операций протяжки заготовки

Изучено влияние режимов интенсивной пластической деформации на формирование ультрамелкозернистого состояния сплава Zr – 1Nb, содержащего выделения вторичных фаз в виде частиц в объеме и на границах зерен. Установлено, что прессование с постепенным понижением температуры в интервале 973 – 573 К приводит к растворению выделений вторичных фаз и формированию в сплаве ультрамелкозернистой зеренно-субзеренной структуры со средним размером элементов 0,25 ± 0,10 мкм. В процессе прессования при комнатной температуре с промежуточными отжигами в течение 1 ч в интервале температур 873 – 803 К формируется ультрамелкозернистая зеренносубзеренная структура со средним размером элементов 0,45 ± 0,18 мкм, при этом в структуре сохраняются частицы вторичных фаз. Формирование ультрамелкозернистой структуры приводит к увеличению пределов прочности и текучести сплава Zr – 1Nb в 1,5 – 2,0 раза при одновременном повышении склонности к локализации пластической деформации и уменьшении однородной деформации и деформации до разрушения. Присутствие частиц вторичных фаз в ультрамелкозернистой структуре, как и увеличение размеров ее элементов, препятствует развитию локализации пластической деформации и повышает эффект деформационного упрочнения.

Представлены результаты исследования микроструктуры и механических свойств биоинертных сплавов на основе титана, циркония и ниобия в ультрамелкозернистом состоянии. Ультрамелкозернистое состояние получали комбинированным методом интенсивной пластической деформации, который включал многоцикловое abc-прессование при заданном температурном режиме, многоходовую прокатку в ручьевых валках при комнатной температуре и низкотемпературный дорекристаллизационный отжиг. Отжиг повышал пластичность сплавов в ультрамелкозернистом состоянии без изменения размера зерна. В результате двухэтапной интенсивной пластической деформации и отжига в сплавах сформирована ультрамелкозернистая структура со средним размером элементов зеренной-субзеренной структуры 0,16 – 0,25 мкм, которая обеспечивала значительное повышение уровня механических свойств (предел прочности, предел текучести и микротвердость) сплавов по сравнению с их исходным крупнозернистым или мелкокристаллическим состоянием. В то же время формирование ультрамелкозернистого состояния в сплавах не приводит к изменению модуля упругости при значительном увеличении пределов прочности и пластичности.

Проведены исследования строения и свойств диффузионного слоя образцов после борирования и борохромирования. Выявлено, что при борировании образуются диффузионные слои с большим содержанием высокобористой фазы, что приводит к снижению пластичности слоя. В настоящей работе проведены исследования по диффузионному насыщению бором рабочей поверхности пуансонов для вырубки шайб, которые во время работы испытывают трение при динамических нагрузках. Получение хрупких боридных слоев не обусловливает повышения эксплуатационных свойств подобных изделий. Установлено, что легирование боридных слоев хромом позволяет снизить хрупкость диффузионных слоев. Путем оптимизации процесса борохромирования для указанных изделий были определены следующие параметры: состав обмазки, температура диффузионного насыщения, время выдержки. Предложено совместить химико-термическую обработку пуансонов в обмазке и нагрев изделий под закалку. Показана возможность замены легированной стали на углеродистую сталь с исследованным диффузионным покрытием.

Методами сканирующей электронной микроскопии показано, что формирование наплавки на поверхности стали сопровождается созданием многослойной структуры, включающей слой наплавки, переходный слой и слой зоны термического влияния. Кристаллизация наплавки сопровождается формированием столбчатой структуры, которая представлена чередующимися слоями двух типов толщиной 8 – 10 мкм. Слои первого типа характеризуются пластинчатой структурой, ориентированной перпендикулярно поверхности подложки, толщина разделяющих пластинок и прослоек в слое изменяется в пределах 50 – 100 нм. Слои второго типа имеют структуру пластинчатого и глобулярного типа. По мере удаления от поверхности наплавки пластинчатая структура слоев первого типа вырождается и на границе с переходным слоем полностью исчезает. Размеры глобул изменяются в пределах 1,5 – 3,0 мкм, глобулы фрагментированы. Градиентный характер структуры выявлен также в переходном слое и в зоне термического влияния. Установлено, что граница раздела наплавка – сталь находится в упруго-напряженном состоянии, сформированном вследствие сверхвысоких скоростей нагрева и охлаждения; на это указывает наличие микропор и микротрещин, расположенных строчками, протяженных прослоек второй фазы.

Представлена оценка эффективности моделирования линейной связи факторизованных условий труда (13 переменных отражены в 4 ортогональных факторах) с 4 откликами по травматизму при использовании регрессионного и канонического анализов. Установлено, что коэффициент R множественной корреляции для отдельно взятых откликов (причины травм, места и вида происшествий, степени тяжести травм) имеет в среднем значение = 0,38 при включении статистически значимых факторов, а каноническая связь этих же массивов, учтенных в целевом эксперименте, характеризуется значением R = 0,6156. Это сопоставимо с влиянием на травматизм (R = 0,4639) человеческого фактора, выявленного в параллельном эксперименте по массиву данных о пострадавших на производстве. Причем факторные массивы, учтенные в целевом эксперименте, не имеют статистически значимой канонической корреляции R = 0,2314. По завершении целевого исследования выявлена практически одинаковая информационная ценность исследуемых массивов F (условия труда) и Т (травматизм).

Представлены технологические особенности выбора шихты заполнения доменной печи. Разработанный комплекс математических моделей и программное обеспечение предназначены для расчета шихты заполнения доменной печи с регулируемым процессом шлакообразования и восстановления. При такой задувке первые порции шлакообразующих и железорудных материалов располагаются в шахте печи, и отсутствует необходимость постепенного повышения рудной нагрузки. Основные функциональные возможности программного обеспечения позволяют осуществлять следующее: ведение справочников (конструктивные характеристики доменных печей; параметры предшествующих задувок, свойства шлакообразующих и железорудных материалов, кокса и др.); расчет состава шихты заполнения и свойств чугуна и шлака при заданных пользователем расходах шлакообразующих материалов и флюсов и дутьевых параметрах; расчет оптимального состава шихты заполнения и подбор дутьевых параметров с учетом ограничений на тепловой, шлаковый, газодинамический режимы и качество получаемого чугуна; диагностику и представление результатов расчета в табличном и графическом виде, сохранение их в базе данных.

Разработана система аварийного управления работой дробильного агрегата, которая позволяет, используя совместную оценку параметров механической и электрической частей, оперативно устранять аварийные ситуации из-за попадания в зону разрушения недробимых тел.

Приведены результаты экспериментальных исследований получения комплексного ферросплава нового поколения – силикомарганца с барием – с использованием в качестве восстановителя необогащенного угля месторождения Шубарколь. Установлено, что для получения силикомарганца с содержанием бария 0,9 – 1,0 % отношение Si/(Mn + Fe) в ферросплаве составляет 0,3.