Из анализа литературных источников сделан вывод о высокой перспективности производства генераторных газов из различных видов твердого топлива. Показано, что при соответствующей подготовке, к различным видам твердого топлива можно отнести такие возобновляемые источники энергии как торф, сапропели и твердые бытовые отходы. Приведены недостатки, присущие современным технологиям производства генераторного газа. Проанализирован опыт производства и использования генераторных газов в черной металлургии. Разработаны критерии, которым должна соответствовать новая технология переработки твердых видов топлива. Показано, что наиболее перспективным направлением развития технологий производства генераторных газов является газификация в барботируемой шлаковой ванне. Приведена схема подготовки и газификации твердых видов топлива в шлаковом расплаве. Проведенные технологические и экономические расчеты показали высокую экономическую эффективность производства генераторных газов в политопливном газогенераторе барботажного типа. Себестоимость производства тепловой и/или электрической энергии при сжигании генераторного газа, полученного из рядового бурого угля, на 35 – 40 % ниже, чем при их производстве при сжигании природного газа.

Проведено вискозиметрическое исследование жидких сталей 32Г1 и 32Г2, отобранных от готовых труб нефтегазового сортамента и характеризующихся различной степенью дефектности. По результатам измерений сделано заключение о характере влияния дефектов, регистрируемых магнитопорошковым и ультразвуковым методами, на характер температурных и временных зависимостей кинематической вязкости жидких сталей 32Г1 и 32Г2. Ультразвуковой контроль проводился с использованием прибора MACNDT Echomac, предназначенного для обнаружения дефектов при контроле в поточной линии. Вязкость жидких сталей измерялась методом затухающих крутильных колебаний тигля с расплавом в режиме нагрева и последующего охлаждения образцов в диапазоне температур от 1460 до 1810 °C.

Рассмотрены способы ускорения определения кинематической вязкости высокотемпературных металлических расплавов. Подтверж дена возможность стандартизации, упрощения и ускорения экспериментов, что обеспечено использованием параметров двух точек колебательной траектории затухания, отличающихся в e раз, а также двухполярного синхронизированного закручивания подвешенного на упругой нити тигля с расплавом. Показано, что измерение параметров металличес ких жидкостей позволяет проводить анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками. Изучены возможности осуществления экспресс-измерений с приемлемой для большинства случаев точностью, сокращения времени экспериментов и обеспечение возможности их стандартизации, снижение влияния на проведение экспериментов субъективной роли исследователя. Применение двухстороннего закручивания дает выигрыш по времени для одного цикла измерения в 1,5 раза, по времени закручивания − 4 раза. Предлагаемый подход обеспечивает приемлемую точность расчетов.

Очистка расплава высокохромистого чугуна от плен, неметаллических включений, газов является насущной задачей получения качественных деталей дробеметных аппаратов. В данной работе показана технология получения отливок лопастей дробеметных аппаратов. Исследовалось влияние различных раскислителей (Ti, Аl, СИМИШ-1, ЖКМК-6, ФЦМ-6) на качество и свойства отливок из высокохромистого чугуна. Произведены анализы загрязненности по неметаллическим включениям, исследованы термограммы и политермы плотности чугуна с различными раскислителями при разных концентрациях. Проведенное исследование показало, что для ускорения процесса формирования тригонального карбида и повышения эксплуатационных свойств хромистых чугунов необходимо модифицирование их комплексными модификаторами, не содержащими кремния.

Специалистами производства горячего проката ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» и Липецкого государственного технического университета проведено исследование распределения температуры по ширине полосы в линии НШСГП 2000 с помощью переносного тепловизора BALTECH TR-1400. Выявлена тенденция увеличения температуры поверхности полосы от правой кромки к левой по ходу прокатки. Несимметричность распределения температуры по ширине полосы является одной из причин серповидности, клиновидности и нарушения плоскостности прокатываемых полос

Рассмотрено предложение о конструкции нового инструмента деформации и технологии ковки литых слитков без изменения формы и размеров заготовки. Определена рациональная форма бойков, обеспечивающая однородную в объеме поковки значительную деформационную проработку слитка путем создания условий осуществления знакопеременной деформации. Суть предлагаемого решения заключается в следующем. Боек имеет два участка рабочей поверхности – гладкий и профильный. Профильный участок рабочей поверхности выполнен с выступами и углублениями в виде сегментов с цилиндрической поверхностью, расположенных к оси протяжки под углом 90°. В результате обжатия, за счет внедрения цилиндрических выступов гравюры бойков, высота заготовки уменьшается. Вытесненный металл заполняет углубления цилиндрической формы и высота заготовки в этом месте увеличивается. После смещения и обжатия заготовки на бойках с гладким участком она принимает исходные размеры, обеспечивая знакопеременную деформацию. При разработке технологического процесса установлена связь режимов обжатия с размерами заготовки и штампов с профильной поверхностью из условия полного заполнения гравюры штампа при осадке и обеспечения равномерного распределения деформации во всем объеме поковки.

Схема плоской деформации идеального жестко-пластического материала при течении в клиновидном канале находит широкое применение для анализа напряженного состояния в процессах обработки металлов давлением. В работе впервые получены замкнутые аналитические решения задачи плоской деформации при пластическом течении металла в клиновидном канале для контактных напряжений, подчиняющихся закону трения Кулона. Установлены закономерности изменения контактных напряжений по длине зоны скольжения при различных направлениях сил трения на участках опережения и отставания очага деформации. Показано, что при достижении касательными контактными напряжениями предельных значений на границе зон скольжения и торможения нормальные контактные напряжения имеют максимум с обращением в нуль производной dp/dr. Это приводит к плавной стыковке эпюр касательных напряжений на указанной границе и к излому на эпюре нормальных напряжений. Выполнен анализ результатов полученных решений и их сравнение с известными данными. Установлено, что переход к приближенному условию пластичности, записанному в главных напряжениях, качественно меняет характер эпюр контактных напряжений в зоне скольжения и длину этой зоны. В качестве примера использования полученных решений рассмотрено напряженное состояние при прессовании полосы через клиновую матрицу.

Представлены токовые зависимости интенсивности изнашивания и удельной поверхностной электропроводности скользящего электроконтакта сталь Ст3/закаленная сталь при контактной плотности тока более 100 А/см² без смазки. Показано, что сталь, имеющая более сильный наклеп, проявляет более высокую износостойкость, чем менее упрочненная сталь. Этот факт представлен как следствие реализации более низкой амплитуды напряжения цикла в условиях малоцикловой усталости материала, прилегающего к пятнам фактического контакта более упрочненной стали. Отмечено, что характеристики контакта стали Ст3 несколько выше известных характеристик контакта закаленных сталей. Это обусловлено более высоким запасом пластичности поверхностного слоя стали Ст3 по сравнению с запасом пластичности поверхностного слоя закаленных сталей. Структурные изменения поверхности трения наблюдаются в виде образования слоя вторичных структур, которые содержат кристаллические фазы: FeO, α-Fe и γ-Fe. Представлено оптическое изображение изношенной поверхности, имеющей признаки появления жидкой фазы. Эта фаза является не результатом плавления, а результатом появления сильновозбужденных атомов в тонком поверхностном слое.

С использованием новых, уточненных авторами ранее справочных данных после дополнительной проверки их адекватности рассчитаны термодинамические условия образования включений TiN в расплавах сталей типов Х18Н12Т (18/12) и Х20Н20Т (20/20). Определены условия снижения загрязненности указанных сталей скоплениями нитридов титана. Для упрощения расчетов создан общедоступный интерактивный сайт. Для расплава 20/20 условия образования TiN рассчитаны также с помощью системы Thermo-Calc. Полученные при этом значения растворимостей TiN значительно превышают результаты указанных выше расчетов, которые согласуются с известными экспериментальными данными. Эти расхождения связаны в основном с уточнением величин коэффициентов активности титана в расплавах на основе железа, которое в системе Thermo-Calc пока не учтено. Даны рекомендации по использованию результатов на практике.

Выполнено экспериментальное исследование по управлению напряжением для вакуумной дуговой печи ДВС-3.2-Г1 в условиях металлургического завода «Электросталь». Используя коэффициенты, полученные в ходе эксперимента, проведено моделирование разработанной модели управления напряжением для вакуумной дуговой печи. Представлены результаты моделирования напряжения печи с капельными замыканиями для пятого часа переплава. Установлена близость разработанной модели управления с реальным объектом. Проведено сравнение с другими исследованиями по управлению напряжением для вакуумных дуговых печей. Сделано заключение, что разработанную модель в дальнейшем можно использовать для построения системы регулирования вакуумной дуговой печью.

На основе использования вариационного принципа минимума полной мощности и современных вычислительных средств разработана и реализована математическая модель формоизменения металла при прокатке рельсов в универсальных калибрах, отличающаяся равномерной деформацией всех элементов рельсового профиля. В частности, построены геометрическая модель очага деформации и кинематически возможное поле скоростей течения металла, определены граничные условия и составлена основная система уравнений, включающая уравнение энергетического баланса и условия минимума функционала. В отличие от известных вариационных решений, в предложенной математической модели все уравнения рассчитываются без каких-либо упрощений, что дает возможность повысить точность расчетов и характеризует новизну рассматриваемого решения. Применение созданной математической модели позволяет определить закономерности течения металла при прокатке в универсальных калибрах. 

Сформулирована математическая модель нагрева и плавления термомассивной плиты (плоского стального брикета) с переменными теплофизическими характеристиками при краевых условиях III рода. Задание граничных условий III рода позволяет анализировать влияние коэффициента внешнего теплообмена на процесс расплавления брикета. Решение задачи реализовано методом эквивалентных источников для схемы термического слоя. Получены расчетные выражения для определения времени прогрева пластины (инерционный этап), нагрева (упорядоченный этап) и на стадии плавления. Выполнено сравнение полученного решения при использовании метода эквивалентных источников и численной реализации поставленной задачи нагрева и плавления пластины, которое показало удовлетворительную сходимость. Доказана возможность использования полученных математических соотношений в теплотехнических расчетах при плавлении кусковых материалов в сталеплавильных технологиях (например, при использовании брикетов в процессе выплавки стали в дуговой электропечи).