Обсуждаются результаты исследования фазовых превращений в шлаке сульфидной медной плавки при его восстановлении продуктами газификации углерода при температурах 1100 и 1200 °С. Экспериментально установлено, что в колоколообразных устройствах при температуре 1100 °С основная масса железа отвального шлака сульфидной плавки медных концентратов может быть восстановлена до металла продуктами газификации углерода. Последующее повышение температуры до 1200 °С позволяет увеличить извлечение железа. При косвенном восстановлении шлака при температуре выше температуры его плавления металлическое железо концентрируется, в основном, на внешней поверхности продукта восстановления, образуя крупные включения, которые легко извлекаются магнитной сепарацией. Наиболее целесообразно восстанавливать многослойную шихту из слоев шлака толщиной менее5 мми разделяющего их молотого угля. 

Рассмотрено влияние скорости охлаждения отливки на ее коэффициент абразивной износостойкости и показано, что износостойкость зависит от величины формирующегося на поверхности износа слоя, упрочненного деформационным двойникованием. Выявлено, что максимальная величина упрочненного слоя отливки образуется как при низких, так и высоких скоростях охлаждения, что связано понижением значения энергии дефекта упаковки (ЭДУ), которая, в свою очередь, меняется в зависимости от концентрации марганца, хрома и кремния. При средней скорости охлаждения степень легированности аустенита становится такой, что происходит увеличение значения ЭДУ. При этом возникает затруднение процесса деформационного двойникования (TWIP) и формирование упрочненного слоя с минимальной толщиной или его полным отсутствием. 

В работе представлены экспериментальные данные о влиянии температуры, степени и скорости деформации на сопротивление деформации углеродистой низколегированной стали. Исследование проводилось при испытании образцов на торсионном пластометре «STD 812» Ченстоховского технологического университета. По результатам исследования сопротивления деформации были построены кривые упрочнения углеродистой низколегированной стали при разных скоростях и температурах деформации. Общим для всех кривых упрочнения является высокая скорость упрочнения в начальный период деформации, когда действие релаксационных процессов не проявляется. Установлены важные для практического использования количественные характеристики влияния температурно-скоростных условий деформации на максимальное значение сопротивления деформаций, его уменьшение в результате действия релаксационных процессов и на среднюю скорость упрочнения в интервале 0<ε_u<ε_u’.

Представлен анализ качества сварных труб большого диаметра (ТБД) в зависимости от параметров и режимов формовки листовой заготовки на прессовом оборудовании. Выполнено математическое моделирование процессов с применением метода конечных элементов и представлены результаты напряженно-деформированного состояния металла при формовке трубной заготовки в прессовом оборудовании. Созданная программа для ЭВМ позволяет проводить расчет технологических параметров настройки прессового оборудования и определять величины контролируемых геометрических параметров трубной заготовки, предъявляемых в нормативных документах. Теоретические решения проверены экспериментально на сортаменте труб большого диаметра, выпускаемых на ТЭСА 1420. Рекомендовано применять данную методику для расчета параметров формовки ТБД и режимов настройки прессового оборудования, обеспечивающих уменьшение количества дефектов, вызванных геометрией прессового инструмента кромкогибочного пресса и пресса шаговой формовки.

Методики расчета тепловых потерь и температуры адаптирована применительно к воздушным фурмам доменных печей. С помощью линейной программы в EXCEL исследовано влияние газотермического покрытия и теплоизолирующей вставки на тепловое состояние воздушных фурм. Показано, что наличие вставки оказывает более значительное влияние на снижение тепловых потерь через дутьевой канал, чем нанесение алюминиевого покрытия. Создание воздушного зазора между вставкой и внутренним стаканом приводит к дополнительному снижению тепловых потерь. При этом, чем больше толщина вставки, установленной без зазора в дутьевой канал, тем меньше тепловые потери через дутьевой канал. Если вставка установлена с зазором, то ее толщина практически не влияет на тепловые потери через дутьевой канал.

Особенностью силовых параметров процесса винтовой раскатки труб в трехвалковом стане является наличие двух зон: редуцирования и обжатия с различными удельными силами металла на валок. Зона редуцирования образуется в результате тангенциального истечения, а также пластического изгиба стенки гильзы в зазорах между валками и зависит от настроечных параметров стана, геометрических параметров получаемой трубы, а именно отношения диаметра к толщине стенки D/S. Компьютерное моделирование процесса раскатки показало, что распределенная сила или усилие металла на валок в зоне редуцирования составляет 75 % от усилия в зоне обжатия, где осуществляется основная деформация стенки гильзы. Усилие редуцирования зависит в основном от толщины стенки гильзы. С изменением толщины стенки гильзы по длине очага деформации удельная сила в зоне редуцирования уменьшается в среднем на 20 МПа. В зоне обжатия значение усилий металла на валок зависит от ширины контактной поверхности и воздействия дополнительных сжимающих и растягивающих напряжений со стороны оправки раскатного стана. Определение усилий в зоне обжатия дает возможность оценочного расчета силы, действующей на оправку, что особенно актуально при расчете режимов раскатки на контролируемо-перемещаемой оправке. 

Выполнена постановка задачи разработки математических моделей газодинамики и стационарного теплообмена в шахтных слоевых печах, в которых газовый поток перемещается в сложной системе искривленных каналов переменной кривизны и площади поперечного сечения. Проблема разработки комплексных математических моделей слоевых металлургических печей и агрегатов состоит в том, чтобы получить уравнения течения газа в движущемся слое, связывающие среднюю скорость в межкусковом пространстве (истинную скорость), его действительное давление и температуру, так как именно от этих величин зависит интенсивность протекания физико-химических превращений. Решение этой проблемы выполнено с использованием параллели между течением газа в слое и движением гипотетической жидкости, занимающей весь объем аппарата, включая и объем кусковых материалов.

Предложена модель формирования металлической фазы в ходе барботажа оксидного расплава газом-восстановителем. Она содержит следующие стадии: образование пузырей при вдувании газа в расплав; восстановление металла на поверхности пузырей и концентрация его в виде капель в кормовой части; движение системы «газовый пузырь – капля металла», направление которого определяется соотношением сил, обеспечивающих всплывание пузыря и опускание капли; вынос капель на поверхность; их коаллесценция и оседание после достижения размеров, обеспечивающих превышение силы тяжести над суммой сил гидростатического выталкивания и поверхностного натяжения. Представлены уравнения, позволяющие оценить размеры пузыря газа и капли, движущихся в оксидном расплаве без дробления, направление движения системы «газовый пузырь – капля металла», скорости ее всплывания и осаждения и условия разделения. Определены факторы, влияющие на процессы расслаивания – это поверхностные свойства оксидного и металлического расплавов и их межфазные характеристики. Изменением этих параметров можно влиять на процессы формирования металлической донной фазы.

Плавка сталей и сплавов заканчивается заливкой металла в изложницу или в форму. Для проведения разливки необходимо знать температуру ликвидус разливаемого сплава. Эта проблема становится особенно актуальной при разработке технологии выплавки никелевых сплавов, содержащих большое количество легирующих элементов. Цель работы состояла в создании модели прогнозирования температуры ликвидус сложнолегированных сплавов на основе никеля. По литературным данным о диаграммах состояния бинарных систем никеля с различными элементами определены коэффициенты регрессии уравнений линий ликвидуса и солидуса двойных систем. Массив данных по коэффициентам регрессии увеличен с 21 до 27 элементов, что позволяет охватывать широкий спектр сложнолегированных сплавов на основе никеля. Тестирование модели, сформированной по данным для двойных сплавов, по массиву экспериментально определенных температур ликвидус сложнолегированных сплавов на основе никеля показывает, что ее использование дает возможность прогнозировать температуру ликвидус таких сплавов с достаточно высокой для технологической практики точностью ±19,8 °С.

Изложены результаты исследования влияния неоднородности граничных условий на интенсивность охлаждения металла в процессе непрерывной разливки цилиндрических заготовок из антикоррозионных марок сталей. Предполагается, что граничные условия неоднородны по длине заготовки. Приводится сравнительный анализ градиентов температур и возникающих термических напряжений в затвердевающей заготовке при разных режимах охлаждения, реализуемых в зоне вторичного охлаждения. На основе полученных результатов делаются выводы о влиянии интенсивности охлаждения на качество получаемых цилиндрических непрерывнолитых заготовок. Также даются рекомендации по организации рациональных тепловых режимов разливки цилиндрических непрерывнолитых заготовок.

Проведены исследования процессов обработки кислородосодержащей плазмой сплавов типа Fe – Cr и Fe – Cr – Ni на лабораторной установке, которая представляет собой плазменную печь с вольфрамовым катодом и медным водоохлаждаемым анодом и дает возможность моделировать процессы, происходящие в пятне контакта плазменной дуги и поверхности расплава. Разработана математическая модель, позволяющая описывать процессы, происходящие при взаимодействии расплава и плазменного факела. По результатам экспериментов определены кинетические параметры процесса обезуглероживания выскохромистых расплавов аргон-кислородной плазмой. Полученные результаты показывают, что обработка высокохромистых расплавов плазмой, содержащей не более 15 – 17 % кислорода, позволяет получать высокую степень обезуглероживания расплава при низком угаре хрома. Сопоставление расчетов по модели и экспериментальных данных показало хорошую сходимость результатов.

Экспериментально изучено сопротивление коррозии высокопрочных легированных азотом, а также дополнительно медью Cr – Ni – Mn аустенитных сталей в сравнении с хромоникелевыми сталями Х18Н9 и Х18АН9 с помощью электрохимической станции Zive MP2. Получены поляризационные кривые и электрохимические показатели общей, питтинговой и межкристаллитной коррозии (МКК) в разных средах: водных растворах 3 % NaCl; (100 г/л) FeCl₃·6 H₂O; 0,5М H₂SO₄ ; 0,5М H₂SO₄ + продувка H₂S; 0,5M H₂SO₄ + + 0,01M KSCN. Рассчитаны условные скорости коррозии. По результатам исследований сделан вывод, что все стали являются коррозионно-стойкими с высокими показателями стойкости к МКК, питтинговой и общей коррозии в хлоридсодержащих средах. Хромоникельмарганцевые стали, легированные азотом, и особенно совместно азотом и медью, при сбалансированном по содержанию азота и другим легирующим элементом составе, даже при меньшем содержании никеля, не подвержены питтинговой коррозии в морской воде и обладают не только большой прочностью, но и большой коррозионной стойкостью, в том числе в кислой среде (0,5M H₂SO₄ ) по сравнению с традиционной сталью Х18Н9.

Исследованы структура и свойства наплавленного дуговым способом сплава системы Fe – Сr – C – Mo – Ti – Ni – B. Изучено влияние модификатора на основе нитрида титана TiN на твердость и стойкость наплавленного металла к абразивному изнашиванию при нормальной и повышенных температурах.