Литье и металлургия

/

В статье представлен опыт применения ротационных наклоняющихся печей (РНП) для плавки черных сплавов, а также для рециклинга дисперсных железосодержащих отходов (стружки, окалины, шламов) с получением марочных литейных сплавов непосредственно в РНП или при реализации дуплекс-процесса РНП-индукционная или РНП-дуговая печь. Приведены основные технические характеристики РНП, созданных белорусскими учеными и конструкторами. Обозначены наиболее перспективные области применения РНП. Выполнен ориентировочный расчет экономического эффекта, связанного с применением РНП при производстве стальных и чугунных отливок.

Ключевые слова

На основании термодинамических расчетов показано, что плавление металлов – равновесный процесс, который происходит при постоянной температуре. При плавлении микрокристаллы в основном распадаются на нанокристаллы. Металлический расплав – двухфазная система, состоящая из нанокристаллов и атомного газа. В металлическом расплаве стабильно существуют нанокристаллы размером от единиц до сотен нанометров

Ключевые слова

Современные общепринятые представления о структуре металлического расплава связаны с кластерами, которые не имеют межфазных границ. Максимальное время образования и жизни кластера составляет 10–7 с. Кластеры формируются статистически, случайным образом. Согласно теории вероятностей, за время 10–7 с не может образоваться даже элементарный кубический кристалл. Вероятность образования кластера с числом атомов 100 равна нулю. Следует считать, что металлический расплав в основном состоит из нанокристаллов.

Ключевые слова

В настоящее время мировая конкуренция, нестабильная ситуация на мировом рынке металлопроката, а также возрастающие с каждым днем требования потребителей продукции ставят перед производителем сложные задачи, которые необходимо решать в кратчайшие сроки. Одной из таких задач является расширение выпускаемого сортамента арматурного проката в условиях сортопрокатного цеха № 1 на непрерывном мелкосортном стане 320. До недавнего времени на стане 320 осуществлялась прокатка арматурных профилей диаметром от 10 до 40 мм. Для возможности реализации поставленной задачи была проведена работа по разработке технологии производства стержневой арматуры периодического профиля № 8 с термоупрочнением в линии стана на класс 500.

Ключевые слова

В Беларуси производство горячекатаного проката сталей 20Г2Р, 30Г1Р, 20MnВ4, 30MnВ4 и 32СrВ4, микролегированных бором, осуществляет ОАО «БМЗ» по ТУ 14-1-4486-88 и ТУ 14-1-5490-2004 и в соответствии с международными стандартами DIN EN 10263-4. Они применяются для изготовления крепежа взамен ранее используемых сталей 35Х, 38Х и 40Х. В данной работе доказывается, что использование борсодержащих сталей позволяет снизить дефектности поверхности метизов; повысить стабильность механических свойств болтов, винтов, шпилек класса прочности 8.8 и 10.9 ГОСТ 1759.4-87; достичь высокого уровня ударной вязкости при отрицательных температурах. Показано, что сталь 20Г2Р обеспечивает стабильные механические свойства изделий размером до М27 (в отличие от стали марки 35Х, которая обеспечивает лишь для болтов М16 класса прочности 8.8). Показано, что борсодержащие стали в состоянии поставки со структурой зернистого перлита обладают высокой технологической пластичностью, в частности, формовка головки болта и накатка резьбы может проводиться в холодном состоянии без образования надрывов, как это происходит с хромистыми сталями типа 40Х. Установлено, что пластичность данных сталей повышается за счет пониженного содержания углерода и хрома, а также образования дисперсных карбонитридоборидных фаз глобулярной формы.

Ключевые слова

Бесшовные горячекатаные трубы являются востребованной металлопродукцией на мировом рынке. При эксплуатации трубопроводы подвергаются циклическим нагрузкам, связанным с температурными колебаниями, вибрациями вблизи компрессорных станций и перепадами давления трансформируемой среды. Одним из путей обеспечения высоких эксплуатационных свойств является управление качеством трубного металла, в том числе закладывающегося в процессе металлургического производства. Все основные физико-механические свойства металлических материалов являются структурно-чувствительными и существенно зависят как от величины зерна, так и от степени однородности зеренной структуры, т. е. от разнозернистости. Для металлографического исследования были отобраны образцы труб размером 70,0×12,5 мм стали марки S460NH с удовлетворительными (образец № 1) и неудовлетворительными (образец № 2) результатами работы удара. Неоднородная (разнозернистая) микроструктура в образце № 2 послужила причиной получения неудовлетворительных результатов работы удара. Установлено, что одной из важнейших характеристик, которая может гарантировать получение стабильных удовлетворительных результатов механических характеристик, в частности работу удара, является однородная зеренная структура.

Ключевые слова

В статье приводится опыт разработки и применения стандартных образцов предприятия (CОП) монолитных и дисперсных материалов для спектрального и химических методов анализа стали. Подробно описан порядок разработки СОП: разработка технического задания на СОП в соответствии с требованиями ГОСТ 8.315; подготовка материала СОП; исследование однородности материала СОП; установление метрологических характеристик СОП; оформление отчета по разработке СОП; проверка технической документации на СОП и метрологическая экспертиза документации, утверждение СОП и его регистрация.

Ключевые слова

Рассматриваются проблема обеспечения сохранности продукции при транспортировке от воздействия высокой влажности воздуха и способы ее решения; наличие у некоторых потребителей требований по соблюдению максимального значения влажности и подтверждения фактического ее значения в упаковке с продукцией; использование бумажных индикаторов влажности для контроля среды во время транспортировки; принцип работы индикатора, основанный на изменении окраски солей кобальта в зависимости от состава кристаллогидрата.Отмечено отсутствие методики для контроля качества бумажных индикаторов влажности. Приведена методика, разработанная лабораторией ОАО «БМЗ – управляющая компания холдинга «БМК», по определению их чувствительности и точности. Сущность проверки заключается в сборке установки, обеспечивающей определенное значение влажности воздуха. Для этого используют растворы серной кислоты соответствующих концентраций. Воздух пропускают сначала через воду, затем через растворы и подают в колбу с индикатором. В зависимости от влажности подаваемого воздуха соответствующие точки индикатора меняют цвет. Оценка чувствительности и точности проводится по цветовой шкале.

Ключевые слова

Твердость металлов влияет на такие свойства металла, как износостойкость, возможность его обработки, сопротивляемость местному давлению, способность резать другой материал и т. д. Методы определения твердости по Роквеллу, Бриннелю и Виккерсу основываются на вдавливании твердого тела в испытываемый образец с некоторым приложением усилия в течение определенного измерительного цикла, поэтому их метрологический контроль проводится по одному и тому же методу.Основными документами по методам измерения твердости являются стандарты ISO. Перед вводом твердомеров в эксплуатацию проводится прямая калибровка. После успешного прохождения прямой калибровки твердомера осуществляется косвенная калибровка в отношении каждой шкалы твердости, для измерений по которой будет использоваться твердомер.

Ключевые слова

Проведена оценка применимости для зубчатых колес трансмиссий мобильных машин стали 20MnCrS5, изготавливаемой по европейскому стандарту EN 10084. Проведены экспериментальные исследования и виртуальное моделирование прокаливаемости данной стали по модернизированной методике. Оценка применимости цементуемой стали 20MnCrS5 для зубчатых колес отечественных мобильных машин выполнена по критерию получения по сечению зуба структур с твердостью 32 HRC для сердцевины, 50 HRC – для полупереходной зоны, 61–63 HRC – для диффузионного слоя без учета других физико-механических свойств стали. Установлено, что при содержании легирующих элементов, близком к максимальному пределу, применение данной стали возможно для зубчатых колес с модулем до 10 мм.

Ключевые слова

В статье предложен и теоретически обоснован способ гибки высокопрочных сталей со сжатием. Технология позволяет получать детали из высокопрочных сталей без трещин вдоль линии гибки. В случае изгиба по предложенному способу деформирование осуществляется действием продольной и поперечной силы. Для разработанного способа получены уравнения, показывающие распределение напряжений по сечению в очаге деформации. На основании уравнений распределения напряжений были выведены выражения для нахождения продольной сжимающей силы, при которой нейтральный слой в заготовке переместится на наружную поверхность. Получены выражения для нахождения момента, создаваемого продольной сжимающей силой, а также момента, образованного действием сжимающих напряжений, что позволило найти уравнение для внешнего изгибающего момента при изгибе со сжатием. Выведено уравнение для нахождения плеча действия усилия, создающего внешний изгибающий момент. С учетом выражений для нахождения внешнего изгибающего момента и плеча действия усилия получено уравнение для нахождения усилия на пуансоне при осуществлении изгиба со сжатием.

Ключевые слова

Представлены результаты анализа теоретических и экспериментальных исследований способов получения неразъемных соединений разнородных металлов и сплавов, а также преимущества, проблемы реализации и перспективы использования процессов сварки трением с перемешиванием для соединения титановых и алюминиевых сплавов. Отмечается, что большинство исследований посвящено сварке трением с перемешиванием легких металлов, таких, как алюминий, медь, магний и их сплавы. Несмотря на большой научный и практический интерес, процессы сварки трением с перемешиванием сплавов и металломатричных композиционных материалов на основе алюминия и титана изучены менее тщательно и требуют дополнительного внимания.Учитывая разнообразие и сложность сварки трением с перемешиванием, отсутствие правильной оценки реакционной способности, свойств и конструктивных особенностей алюминиевых и титановых сплавов может привести к ряду проблем, связанных с изменением структуры материалов и дефектами зоны сварки, что сопровождается неизбежным ухудшением механических характеристик готовых соединений.

Ключевые слова

Проблема образования трещин и условия их зарождения в литой металлопродукции изучена в мировой практике, но механизм этого процесса еще не выяснен настолько, чтобы его можно было применить в производстве. Горячие трещины – один из самых распространенных и наиболее убыточных пороков стальных отливок, приводящих к значительному удорожанию стоимости изделий. Образование горячих трещин в стальных отливках зависит от многих факторов, к числу которых относятся химический состав стали, наличие в нем неметаллических включений и газов, условия раскисления и затвердевания стали и др. Поэтому особое внимание в реальных условиях производства необходимо уделять металлургической стороне вопроса. В литературе по металлургии нет количественного показателя чистоты стали, которая подразделяется на химическую, определяемую химическим анализом, и металлографическую, определяемую по содержанию неметаллических включений. Если влияние общей чистоты стали на характеристики разрушения изучено достаточно подробно, то данные об индивидуальном влиянии примесей весьма неполные.По многим показателям чистая сталь имеет явные преимущества по сравнению с содержащей вредные примеси. Это относится ко всем механическим свойствам, связанным с разрушением, или к процессам, происходящим на границе зерен. Кардинальным способом получения более чистой стали, в том числе и по примесям цветных металлов, является применение чистой первородной шихты.В статье рассмотрены вопросы актуальной проблемы образования трещин после химико-термической обработки в материале солнечных шестерен второго ряда карьерных самосвалов БЕЛАЗ, полученных методом центробежного электрошлакового переплава (ЦЭШП) проката стали 20Х2Н4А, возможного влияния малых концентраций цветных металлов (Pb, Zn, Sn, Sb, Bi, As, Se) на развитие наружных и внутренних трещин в отливках и на структурную неоднородность стали после ЦЭШП.Рассмотренные результаты позволили сделать выводы о влиянии цветных металлов на образование трещин в отливках и установить их предельные количественные характеристики. На основе полученных результатов предложены мероприятия по минимизации воздействия малых количеств цветных металлов на образование трещин в отливках.

Ключевые слова

Представлена технология поперечно-винтового редуцирования с реверсивной калибровкой. Ключевым отличием технологии является изменение угла подачи в процессе редуцирования в область отрицательных значений, что позволяет провести реверсивную калибровку (редуцирование в области малых углов подачи) и вывести заготовку из межвалкового зазора. Данная технология может быть использована для получения осесимметричных заготовок переменного профиля. Основными параметрами, определяющими процесс реверсивной калибровки, являются скорость вращения валков, скорость изменения угла подачи, а также размеры валков и заготовки. При изменении угла подачи (в частности при калибровке) заготовка продолжает движение в осевом направлении, что вызывает необходимость провести оценку величины этого движения. В данной работе проведен уточненный расчет длины редуцированной части заготовки при изменении угла подачи.

Ключевые слова

В статье рассматриваются методы исследования извлечения палладия из сбросовых электролитных растворов с применением царско-водочного растворения. Приведены методы исследования по очистке вредных примесей селективными осаждениями для получения аффинированного палладиевого порошка, определены параметры технологического процесса, обосновано применение новых технологий и оборудования.

Ключевые слова

Проведено исследование смесовой ткани 07С11-КВ (производитель – ОАО «Моготекс») с покрытием из стали 12X18H10T, полученным методом импульсного катодно-дугового осаждения в вакууме (3,5×10–3 Па). Показано, что оптическая микроскопия имеет ряд преимуществ при исследовании морфологии поверхности таких объектов по сравнению с растровой электронной микроскопией. Наиболее контрастное изображение формируется при использовании освещения по методу темного поля. Обнаружено, что при нанесении покрытия формируется капельная фаза, размеры капель варьируются от 2 до 10 мкм. Установлено, что спектр электронного паромагнитного резонанса (ЭПР) ткани с покрытием имеет ассиметричную спектральную линию шириной 101 мТл, что свидетельствует о высокой концентрации магниторезонансных центров и значительном резонансном поглощении энергии СВЧ-поля. Резонансное поглощение при низких значениях магнитных полей определяется кластерами железа, никеля, хрома, титана и другими при слабом нерезонансном поглощении. Удельное поверхностное сопротивление ткани (сторона 1/сторона 2) составляет 3,3×105 и 5,6×105 Ом соответственно.

Ключевые слова

Использование отходов производства – одна из главных проблем современной экономики. В Беларуси отсутствует первичная металлургическая переработка природного сырья, поэтому использование вторичных материалов и отходов производства является для промышленности весьма актуальной и важной задачей, учитывая, что стоимость металлов, извлеченных из вторичного сырья в несколько раз меньше первичных.Одним из видов такого сырья является оловянно-свинцовая изгарь, которая состоит из оксидов олова и свинца с включениями корольков металлической составляющей. Наиболее ценным элементом в изгари служит олово, цена которого значительно превышает стоимость многих цветных металлов.Цель работы – исследование влияния различных технологических факторов на металлургический выход при переработке оловянно-свинцовой изгари в припои и лигатуры.Обобщены результаты ранее проведенных исследований, связанных с извлечением олова и свинца при переработке вторичного сырья. Представлены новые данные по технологическим способам более глубокой металлургической переработки изгари. Это позволило на их основе разработать варианты получения качественного припоя ПОС 61 и лигатур.

Ключевые слова

Одной из распространенных технологических схем процесса лазерной обработки металлических деталей является лазерное «глазурование» нанесенного тонкого слоя порошка на подложку, что обеспечивает возможность получения микрокристаллических и аморфных структур в тонких поверхностных слоях деталей. Импульсное плавление малых объемов металла на поверхности обеспечивает получение гомогенных жидкостей (расплавов), которые после кристаллизации могут фиксировать структуру жидкости с уникальными свойствами.Установлено наличие трех диапазонов энерговклада при импульсной лазерной поверхностной обработке (ИЛПО). На среднем уровне энерговклада происходит процесс лазерной наплавки материала, при этом фиксируется высокая адгезионная связь между покрытием и заготовкой. Наплавка покрытия из аморфизируемого сплава на основе железа на металлическую основу из сталей Ст3, 45 20Х13 начинается при плотности лазерного излучения на поверхности обработки 1800–2000 Вт/мм2, а легирование – при 3500–4000 Вт/мм2. При ИЛПО зона лазерного воздействия (ЗЛВ) имеет слоистое строение: зона оплавления (ЗО), зона термического влияния (ЗТВ), зона исходного материала. Для получения аморфно-кристаллической структуры покрытия частота импульсов лазерного излучения не должна превышать 3–8 Гц.

Ключевые слова

Приведены требования, предъявляемые к смазкам (разделительным покрытиям), используемым при литье под давлением алюминиевых сплавов и полимерных материалов. Представлена методика проведения исследований по определению триботехнических характеристик материалов, используемых при разработке состава смазки для литья под давлением алюминиевых сплавов и полимерных изделий, а также приведены результаты исследования триботехнических характеристик (коэффициент трения). Установлено, что в качестве материалов, используемых при разработке многофункционального состава смазки для литья алюминиевых сплавов и полимерных изделий, целесообразно использовать фракцию соапстока и фуса после их предварительного отстаивания (не менее 3 мес). Показано, что наименьшее значение коэффициента трения в момент страгивания индентора на поверхности стального диска получено при использовании фуса. При этом значение коэффициента трения на 14–33% ниже, чем аналогичный показатель у других исследуемых смазочных материалов (вазелин, ПМС-100 и соапсток). Установлено что в режиме возвратно-поступательного движения индентора по поверхности стального диска значение коэффициента трения при использовании фуса в 1,7–3,3 раза ниже, чем при использовании в качестве смазывающего материала вазелина, ПМС-100 и соапстока.

Ключевые слова

Для создания пар трения, работающих в сложных условиях эксплуатации, в настоящее время все шире применяются композиционные материалы. Свою нишу занимают и композиционные материалы, получаемые с применением литейных технологий. Несмотря на то что многие композиционные материалы были достаточно изучены, представляет интерес развитие новых областей их применения и придания им требуемых потребителем свойств. В настоящей работе были рассмотрены композиционные материалы на основе силуминов, армированные медными гранулами. Внимание было уделено взаимодействию между матричным сплавом и материалом упрочняющей фазы как определяющему свойства композиционного материала. Проанализировано распределение основных легирующих элементов в объеме композиционного материала, а также в зонах раздела фаз. Проведен анализ возможности получения прочной межграничной зоны контакта армирующей составляющей и материала матрицы без значительного растворения армирующего материала.

Ключевые слова

Приведены результаты исследования условий труда работающих в цехах цветного литья. Показано, что основными производственными факторами условий труда являются шум, вибрация, запыленность, загазованность, температура воздушной среды, интенсивность инфракрасного (теплового) излучения, тяжесть и напряженность трудового процесса. Результаты проведенных исследований показали, что на всех рабочих местах отмечаются превышения допустимых значений по шуму, содержанию пыли в воздухе рабочей среды, интенсивности инфракрасного (теплового) излучения и температуре воздуха.Отмечено, что выполняемые работы по тяжести и напряженности трудового процесса могут негативно влиять на здоровье работающих.

Ключевые слова

Приведены результаты исследования условий труда работающих в термических цехах. Показано, что основными производственными факторами условий труда являются шум, вибрация, запыленность, загазованность, температура воздушной среды, интенсивность инфракрасного (теплового) излучения, тяжесть и напряженность трудового процесса.Результаты проведенных исследований показали, что на всех рабочих местах отмечаются превышения допустимых значений по шуму, содержанию вредных веществ в воздухе рабочей среды, интенсивности инфракрасного (теплового) излучения и температуре воздуха. Отмечено, что выполняемые работы по тяжести и напряженности трудового процесса могут негативно влиять на здоровье работающих.

Ключевые слова

Приведены результаты исследования выбросов вредных веществ от источников литейных цехов с различным характером производства, определено долевое участие участков литейных цехов в выбросах, проведены расчеты рассеивания вредных веществ в близкорасположенных жилых массивах и на территории предприятий по оценке чистоты воздуха, забираемого в системы приточной вентиляции.Оценка долевого участия литейных цехов в загрязнении окружающей среды машиностроительными предприятиями показала, что они составляют по пыли около 82%, оксиду углерода – около 60, диоксиду азота – около 70, фенолу, формальдегиду и др. – около 93%.

Ключевые слова

BRITISH STEEL СОБИРАЕТСЯ ОБЪЯВИТЬ О СДЕЛКЕ С КИТАЙСКОЙ ФИРМОЙ JINGYE GROUPАЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ ПЕРЕШЕЛ КРИТИЧЕСКУЮ ОТМЕТКУ 500 МПа ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕНОВОЕ ПАРТНЕРСТВО ФИРМЫ »NORICAN GLOBAL A/S»ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТЯЖЕЛОГО СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯТРИ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИНОВОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ, ГАРАНТИРУЮЩЕЕ ЧИСТОЕ СЖИГАНИЕЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО БУДУЩЕГО