Экспериментально исследована растворимость кислорода в железоникелевых сплавах, содержащих ниобий, на примере сплава Fe – 40 % Ni при 1823 K. Показано, что ниобий снижает растворимость кислорода в этом расплаве. Определены значение константы равновесия реакции взаимодействия ниобия и кислорода, растворенных в расплаве Fe – 40 % Ni (lgK(1) (Fe – 40 % Ni) = – 4,619), энергия Гиббса этой реакции ( = 161 210 Дж/моль) и параметры взаимодействия, характеризующие эти растворы ( = –0,630; = –0,105; = 0,010). В широком диапазоне концентраций рассчитаны энергия Гиббса реакции взаимодействия нио-бия и кислорода, растворенных в расплавах системы Fe – Ni, константы равновесия этой реакции и параметры взаимодействия, характеризующие эти растворы при 1823 K. Определена растворимость кислорода в расплавах системы Fe – Ni различного состава, содержащих ниобий, при 1823 K. При повышении содержания никеля в расплавах системы Fe – Ni сродство ниобия к кислороду существенно возрастает. Это связано с тем, что по мере увеличения содержания никеля в расплаве ослабевают силы связей кислорода ( = 0,0084; = 0,297). 

Проведена термодинамическая оценка выбора наноразмерных частиц тугоплавких фаз Al2O3 и MgO для введения их в модельный расплав Fe – Sn. Усовершенствована методика приготовления композиционного материала, состоящего из смеси микропорошка железа и нанопорошков оксидов с дальнейшим получением прессованного композита, твердофазным рафинированием, введением композиционного материала в расплав. Изучены процессы взаимодействия наночастиц с поверхностно-активным Sn и установлено гетерофазное взаимодействие Al2O3 и MgO с Sn. Показано, что степень удаления Sn в системе Fe – Sn – Al2O3 составляет 17,1 – 22,8 % (отн.), в систе-ме Fe – Sn – MgO – 19,8 – 24,6 % (отн.) в зависимости от времени изотермической выдержки (5 – 20 мин) и доли наночастиц в расплаве [0,06 – 0,18 %, (по массе)].

Проанализированы способы управления технологическим режимом плавки в конвертерах с комбинированным дутьем. Наиболее перспективным из них является продувка сталеплавильной ванны нестационарными (пульсирующими) газовыми струями. Рассмотрены протекающие в сталеплавильной ванне процессы, которыми можно управлять с помощью нестационарного режима комбинированной продувки при соответствующем подборе амплитудно–частотных характеристик (АЧХ) газовых струй. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний нестационарного (пульсирующего) комбинированного дутья в 160-т конверторах. Разработаны конструкции газо-динамических модулей, обеспечивающих расширение регулируемого диапазона АЧХ пульсаций дутья, предназначенные для оснащения донных фурм. Фурмы предлагаемой конструкции позволят увеличить возможности управления технологическим процессом в конверторе с комбинированным дутьем. 

Целью данных исследований являлся поиск возможности обеспечения механических свойств горячекатаной двухфазной стали в диапазоне класса прочности DP 450 – 600 в условиях Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК). При этом решающую роль в процессе формирования конечной структуры и свойств приобретает одноступенчатая стратегия охлаждения полосы на отводящем роль-ганге непрерывного широкополосного стана (НШПС) 2000. Проведены лабораторные исследования влияния параметров горячей прокатки на формирование структуры и механических свойств стали SPRC440R, используемой на НЛМК в качестве горячего подката при производстве холоднокатаных двухфазных сталей. С целью проведения опытной прокатки, на математической модели рассчитаны температур-но-скоростные параметры ускоренного охлаждения на отводящем рольганге НШПС 2000 НЛМК. Полученные результаты лабораторных исследований и проведенных расчетов использованы при разработке и реализации режимов опытно-промышленной прокатки. В данной работе авторы дают рекомендации по возможности обеспечения механических свойств горячекатаной двухфазной стали в диапазоне класса прочности DP 450 – 600.

Расчет по модели идеальных ассоциированных растворов термодинамической активности компонентов системы, содержащей ин-терметаллидные химические соединения, можно с приемлемой точностью выполнять, полагая, что химический состав и термодинамические свойства ассоциатов такие же, как у интерметаллидов.

Проведено экспериментальное исследование поведения фосфора в оксидных расплавах системы FeO – Fe2O3 – CaO – MgO – SiO2 – Al2O3 – P2O5 . Для определения факторов, влияющих на степень удаления оксида фосфора из оксидного расплава в газовую фазу, были проведены серии экспериментов с различной основностью (CaO / SiO2 ) и продувкой с разным соотношением СО / СО2 . Установлено, что максимальная степень удаления фосфора в газовую фазу достигается при основности расплава, равной 0,5. При большей основности газовая дефосфорация затруднена по термодинамическим причинам, при меньшей ей препятствует высокая вязкость расплава. Полученная в ходе кинетических расчетов величина кажущейся энергии активации процесса Е = 140 ± 56 кДж/моль позволяет предположить, что процесс лимитируется диффузионным массопереносом оксида фосфора в жидкой фазе.

Предложена методика учета полей скоростей и контактного взаимодействия в расчетах энергосиловых параметров на примере анализа процесса подгибки кромок листовых заготовок на прессах. По результатам расчета максимальных усилий гибки показана возможность использования формул для инженерных расчетов.

Исследовано упрочнение и изменение стабильности аустенита в результате легирования азотом стали типа Х18Н10 в интервале температур, обычном для применения таких сталей в качестве коррозионностойких конструкционных теплостойких и/или криогенных. Показано, что легирование азотом перспективно для упрочнения и повышения стабильности аустенитных нержавеющих сталей. Дополнительное упрочнение за счет предварительного холодного или теплого наклепа повышает склонность к образованию мартенсита под нагрузкой, что ограничивает рабочую температуру таких сталей. Высокопрочные немагнитные азотистые стали на базе Х18АН10 с содержанием азота до 0,22 % в качестве криогенных пригодны для недеформируемых изделий. В противном случае при температурах ниже −70 °С в них будет всегда образовываться мартенсит деформации. Одновременно высокая прочность, пластичность и вязкость для таких сталей могут быть достигнуты только за счет трип-эффекта или мелкого зерна. Азот эффективно упрочняет твердый раствор в высокотемпературном состоянии. Комбинирование горячей и теплой деформации может быть использовано для дополнительного упрочнения сталей при термомеханической обработке, в том числе и за счет протекания деформационного старения, что эффективно для применения таких сталей в качестве теплостойких.

Изучено влияние условий закалки из жидкого состояния на гистерезисные магнитные свойства (ГМС) и качество поверхности аморфных лент сплава Со58Fe5Ni10Si11B16 , обладающего чрезвычайно низкой магнитострикцией. Установлено, что скорость закалки и температура разливки практически не влияют на ГМС, а также на величину временного спада начальной проницаемости, обусловленного направленным упорядочением. Однако при этом качество аморфных лент заметно зависит от изученных параметров: с увеличением скорости закалки качество лент улучшается, а с увеличением температуры разливки – ухудшается. Дана интерпретация обнаруженным закономерностям. Сделан вывод, что в изученном сплаве «поверхностный» пиннинг границ доменов, обусловленный внутренними напряжениями, которые порождаются поверхностными дефектами, из-за малости магнитострикции не определяют уровень ГМС. В данном случае эти свойства определяются «объемным» пиннином границ доменов.

В работе проанализировано влияние легирования алюминием и кремнием Cr – Ni – Mo сталей (25Х2НМ, 25Х2НМЮ2, 25Х2НМС). Магнитометрическим методом получены количественные данные о распаде переохлажденного аустенита в температурном интервале бейнитного превращения. Для анализа кинетики бейнитного превращения использовано уравнение Аврами. Показано, что кремний понижает температурный интервал бейнитного превращения с одновременным повышением устойчивости переохлажденного аустенита. Однако при длительных выдержках может происходить распад остаточного аустенита по перлитному механизму. Алюминий в анализируемых сплавах смещает область протекания бейнитного превращения в область более высоких температур с резким уменьшением инкубационного периода протекания бейнитного превращения. На основании этих данных сделан вывод о нецелесообразном легировании алюминием сталей для крупногабаритных изделий, так как при непрерывном охлаждении это приводит к уменьшению дисперсности бейнита и ухудшению свойств бейнитных сталей.

Рассмотрены вопросы реализации схемы управления с ПИД-регулятором, коэффициенты которого в реальном времени подбираются с помощью нейросетевого оптимизатора. Для такого оптимизатора была выбрана трехслойная нейронная сеть прямого распространения, обучаемая оперативно с помощью алгоритма обратного распространения ошибки. Алгоритм был модифицирован рядом условий, позволяющих учесть особенности работы с нагревательными объектами управления. Также была произведена оценка энергетической эффективности применения нейросетевого оптимизатора для настройки ПИД-регулятора при управлении лабораторной печью нагрева литых заготовок. Произведена оценка экономии электроэнергии на ведение технологического процесса при использовании оптимизатора по сравнению с обычным ПИД-регулятором и адаптивным ПИД-регулятором фирмы Siemens.

Известно, что повышенное содержание FeO в первичных шлаках препятствует образованию устойчивого гарнисажа, в результате чего повышаются тепловые нагрузки на холодильники и происходят потери тепла. Развитие реакций косвенного восстановления, определяющих содержание FeO в первичных шлаках, зависит от условий теплообмена. Целью выполненного исследования являлась разработка методов моделирования теплообмена в периферийной зоне доменной печи. Разработана модель, позволяющая оценить влияние рудной нагрузки, гранулометрического состава железорудных материалов на развитие процессов теплообмена и восстановительной работы газового потока периферийной зоны доменной печи. 

Исследованы фазовый и химический составы, структура и микротвердость диффузионных многослойных покрытий, содержащих титан, алюминий и кремний на образцах из стали 12Х18Н10Т. Установлено, что в процессе химико–термической обработки образуются покрытия на основе интерметалидов, карбида и нитрида титана, а также твердый раствор титана, алюминия, кремния никеля, хрома в аустените основы.