Для исследования влияния параметров футеровки на процесс воздушного охлаждения металла в камерных печах создана соответствующая математическая модель. Проведены численные эксперименты для различных схем компоновки футеровки: полностью плотный огнеупор, выполненный из шамотного кирпича; керамоволокнистое покрытие стен и свода при плотном огнеупоре подины; концептуальная футеровка всей камеры печи из керамоволокна. Обработка полученных результатов позволила наглядно продемонстрировать влияние типа футеровки на продолжительность охлаждения, тем самым показывая возможные резервы ускорения данной технологической операции.

Стальные пластически обжатые пряди и канаты, изготовленные из них, обладая высокой конструктивной плотностью, повышенной разрывной и усталостной прочностью, высоким сопротивлением износу, нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: речной и морской транспорт, машиностроительные и строительные предприятия, нефтегазодобывающая, металлургическая, угольная промышленность и т.п. Повышение физико-механических свойств прядей и изготовленных из них канатов за счет высокой степени заполнения металлом поперечного сечения делает возможным применение их в качестве грозозащитных тросов и высокотемпературных проводов для воздушных линий электропередачи, что подтверждается данными испытаний комплексного воздействия на них факторов, приближенных к реальным условиям. Компьютерное моделирование позволяет существенно снизить трудоемкость экспериментальных работ на промышленном оборудовании, связанных с подбором оптимальных конструктивно-геометрических и технологических параметров производства, а также осуществить прогнозирование служебных свойств пластически обжатых прядей и канатов.

Представлены эксперименты по паровой газификации бородинского угля в двухкамерном газогенераторе с заторможенным насадкой циркуляционным псевдоожиженным слоем. В одной из двух камер сжигали уголь с воздухом, в другой газифицировали уголь водяным паром. Средний размер частиц угля 0,2 мм. Теплота из камеры сгорания в камеру газификации поступала благодаря циркуляции дисперсного теплоносителя (электрокорунда) между камерами. Камеры заполнены сферической насадкой диаметром 50 мм и порозностью 0,5, размер частиц электрокорунда 0,3 мм. Теплота сгорания продуктов газификации 8195 кДж/м3 . Химический недожог 5 %, механический недожог 2 %. Составлена модель газогенератора, состоящая из систем двух уравнений теплового баланса камер сгорания и газификации, удовлетворительно описывающая эксперимент. На основании модели найдены оптимальные параметры газогенератора: температура в камере газификации 900 °С, в камере сгорания 1020 °С; доля угля, поступающего в камеру газификации 0,36; химический КПД 40 %.

В металлургии применяются литые стальные изделия, которые работают при высоких температурах. Циклическое тепловое воздействие в условиях сложного нагружения обуславливает возникновение в них знакопеременных напряжений и преждевременное развитие трещин, что сокращает срок службы оборудования и может привести к аварийным остановкам. Условия работы стальной отливки при циклическом воздействии высоких температур проанализировано на примере головки затравки слябовой МНЛЗ. Методом моделирования выполнено исследование напряженного состояния металла головки затравки. Проанализированы причины возникновения трещин, а также влияние структуры металла на изменение механических свойств изделия. Установлена возможность увеличения ресурса работы литых изделий, в частности затравок, путем выполнения специальной наплавки для создания рабочего слоя с повышенными пластическими и вязкими свойствами, что увеличивает эксплуатационную стойкость деталей в условиях циклического нагрева.

Проведен анализ заводских плавок трубной стали класса прочности К52 в условиях филиала АО «ОМК-Сталь» на Литейно-прокатном комплексе. В качестве исходной информации приняты данные по массиву, состоящему из 30 плавок. Анализируемая технологическая схема включает подготовку и выпуск полупродукта из дуговой сталеплавильной печи, обработку металла на установке ковш-печь и вакуумирование с учетом микролегирования и модифицирования, а также горячую прокатку полос с последующей резкой на лист и штрипс. Показаны основные причины, влияющие на качество стали. Отмечено, что основной причиной брака исследуемой марки стали могут быть хрупкие и недеформируемые силикатные неметаллические включения. Предложены рекомендации для изменения технологического процесса, позволяющие снизить содержание силикатных неметаллических включений.

Предложен математический метод определения оптимальных технологических параметров предварительной холодной правки стального листа на семироликовой листоправильной машине. Расчеты позволяют определить вид и кривизну нейтральной плоскости стального листа при и после правки в зависимости от радиуса рабочих роликов, шага между роликами листоправильной машины, величины обжатия листа верхними роликами, толщины листа, а также модуля Юнга, предела текучести и модуля упрочнения металла листа. Результаты исследований могут быть использованы на металлургических заводах при производстве широкого листа и толстостенных труб для магистральных трубопроводов.

В результате сравнительного анализа описаний дефекта типа «горячая трещина» (ГТ) в различных технологических процессах, выявлены характерные особенности, отличающие данный дефект от прочих, которые могут быть при поверхностном контроле неверно идентифицированы как ГТ. Показано, что в сварочной и металлургической практике для правильной идентификации и классификации ГТ используются металлографические методы исследования дефекта и околодефектной зоны. В литейном производстве такие методы исследования не применяются. Однако с учетом сложности механизмов образования ГТ и идентичных дефектов в отливках, требуется детальная проработка таких способов. Выявлены общие закономерности в макро- и микростроении поверхностей дефекта и околодефектной зоны и характерные особенности, присущие дефектам типа «ГТ» в стальных фасонных отливках, разработана методика идентификации ГТ в стальных отливках.

Проведенными лабораторными исследованиями влияния состава порошковой проволоки на свойства наплавленного слоя стальных образцов показано, что ввод в состав порошковой проволоки марки 35В9Х3СФ углеродфторсодержащего материала взамен аморфного графита приводит к снижению пористости наплавленного слоя и уменьшает количество содержащихся в нем неметаллических включений, в том числе строчечных оксидных включений и недеформируемых силикатов. На основании статистической обработки экспериментальных данных получена зависимость твердости наплавленного слоя от углеродного эквивалента используемой порошковой проволоки марки 35В9Х3СФ. В результате обобщения экспериментальных данных установлено влияние повышения углеродного эквивалента порошковой проволоки 35В9Х3СФ на увеличение показателей твердости наплавленного слоя, в том числе средней твердости поверхности и микротвердости мартенсита. При увеличении углеродного эквивалента, рассчитанного по формуле, предложенной институтом электро сварки им. Е.О. Патона, твердость наплавленного слоя линейно возрастает.

Применительно к условиям агломерационного процесса проведена оценка химического состава и поведения магнийсодержащих материалов (сидерита Бакальского месторождения и серпентинитомагнезита Халиловского месторождения) при их нагреве до 1200 °С. На основе полученных термограмм установлено, что в сидерите значительная часть тепла расходуется на диссоциацию изоморфных карбонатов, а в серпентинитомагнезите – на дегидратацию серпентина. Отличительной особенностью поведения серпентинитомагнезита является выделение значительного количества тепла в интервале 800 – 850 °С, связанного с образованием форстерита. Рассмотрена и обоснована возможность использования комбинированной магнезиальной смеси в агломерационном производстве.

Работа посвящена изучению процессов испарения компонентов расплавов железа и систем Fe – Cr, Fe – Ni, Fe – Cr – Ni в зоне плазменного пятна при его обработке низкотемпературной плазмой аргона. Проведена серия экспериментов с различными массами обрабатываемого металла при изменении мощности дуги плазмотрона с целью определения условий, при которых достигается стабильность температурного режима поверхности обрабатываемого металла. Результаты показали, что для условий экспериментов, при которых поток плазмы полностью омывает поверхность капли металла, наиболее оптимальными являются мощность дуги не менее 2,0 кВт и масса навески металла в интервале от 5 до 10 г. Изучены процессы испарения в зависимости от состава расплава и определены константы скорости испарения. Установлено, что самой большой скоростью испарения в нейтральной атмосфере лабораторной плазменной печи из исследованной группы сплавов характеризовался расплав Fe – Cr – Ni. Определена температура поверхности расплава косвенным методом по интенсивности испарения. Установлено, что температура поверхности обрабатываемого плазмой расплава изменялась в диапазоне от 1950 до 2100 К при изменении мощности дуги в диапазоне от 1,6 до 2,4 кВт.

Рассмотрена возможность получения листовой двухслойной стали повышенной прочности – биметаллического конструкционного материала с основным слоем из малоуглеродистой марганцовистой микролегированной стали бейнитного класса и плакирующим слоем из легированной азотом коррозионностойкой двухфазной аустенитно-ферритной стали. Опробована технология получения биметаллического материала путем электродуговой наплавки высоколегированной стали сварочной проволокой под слоем флюса на плоскую заготовку из микролегированной стали и последующей горячей деформации с имитацией форсированного подстуживания проката на отводящем рольганге широкополосного стана и медленного охлаждения рулона после смотки полосы. Исследованы микроструктура, механические и коррозионные свойства биметаллического конструкционного материала. Показано, что предложенный материал не уступает в коррозионной стойкости существующим биметаллическим материалам, а по прочностным свойствам – пределу текучести и прочности сцепления разнородных слоев композит превосходит традиционные двухслойные стали и нормативные ограничения не менее, чем на 30 – 50 % и в 3 раза соответственно.

Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в никелевых расплавах, содержащих кобальт и хром. Определены константы равновесия реакций взаимодействия хрома и кислорода, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава при 1873 К. Рассчитаны зависимости растворимости кислорода в изученных расплавах от содержания кобальта и хрома. По мере увеличения содержания кобальта в расплаве раскислительная способность хрома незначительно снижается. Кривые растворимости кислорода в никель-кобальтовых расплавах, содержащих хром, проходят через минимум, положение которого смещается в сторону более высоких содержаний хрома по мере увеличения содержания кобальта в расплаве.

На примере аморфного сплава на основе железа состава Fe78Ni1 Si8 B13 показано, что уровень исходных изгибных напряжений оказывает существенное влияние на развитие их релаксации в процессе отжига: чем выше эти напряжения, тем выше степень их релаксации и тем более низкая «критическая» температура отжига Тσ , выше которой проявляется релаксация.

Проведено исследование влияния легирующих элементов на содержание растворенного азота в арматурной стали и степень деформационного старения. Показана высокая эффективность легирования арматурной стали бором.