Journal articles on the topic 'Неметалеві включення'

The article presents results of studies of contamination of metal of undeformed continuously cast billets (CCB) for boiler tubes from carbon steel supplied by various manufacturers with non-metallic inclusions. Contamination was investigated by metallographic means using methods of observation under a microscope in light and dark fields of vision in polarized light. Application of these methods has made it possible to determine the inclusion types (silicates, oxides, sulfides) with high probability based on optical properties (color, transparency, etc.). Shape, size and type of inclusions and the nature of their location along the billet cross-section were determined for the data set of actual level of contamination of the CCB metal with non-metallic inclusions. In addition, the methods Sh and L according to DSTU 8966 were used. To determine the number, dimensions and types of inclusions, an automated control method using the VIDEOTEST-METAL 1.0 software was also used for the Axiovert 200MAT microscope. Composition of some non-metallic inclusions was studied by means of X-ray spectral microanalysis using the MS-46 microprobe of the Cameca Co. (France). It was established that irregular and rounded silicates of both homogeneous and heterogeneous composition (including individual large ones up to 150 μm in size) are main types of inclusions in metal of continuously cast billets. In most cases, these inclusions are located in axial and peripheral zones along the CCB section. Intermittent film precipitation of non-metallic inclusions of varying degrees of dispersion (mainly of small size) which can have a negative effect on service characteristics of tubes made from such CCB was also detected. The study results have important scientific and practical significance in conditions of wide use of such CCB in the production of tubes of responsible purpose. The obtained study results will make it possible to further develop an advanced methodology of assessing the contamination of non-deformed continuously cast billets (with scale) with non-metallic inclusions in their metal and introduce them in regulatory documents on the CCB. The results of studies of metal contamination with non-metallic inclusions will also be useful for improving the CCB production technology with the aim of producing boiler tubes of high operational reliability. Keywords: undeformed continuous cast tube billet, non-metallic inclusions, silicates, film precipitation of non-metallic inclusions.

У роботі показано, що в процесі розливання та кристалізації сталі необхідно контролювати й зменшувати вміст неметалевих включень. Визначено, що мікровключення є занадто малі для транспортування в шлак, при цьому вони можуть стикатися й агломерувати та призводити до дефектів у готовому продукту. Установлено, що потенційним рішенням для контролю включень у сталі є їх хімічна та/або фізична модифікація таким чином, щоб мінімізувати потенційні шкідливі наслідки й посилити сприятливий вплив на властивості сталі та литих структур. З використанням потрійної фазової діаграми Al2O3-CaO-MgO установлено, що при обробці в ковші кальцієм усі включення перебувають у рідкому стані. Наведено дані термодинамічної можливості перебігу реакцій, що досліджувалися, залежно від умісту в розплаві S та Al, вище яких може відбуватися осадження CaS для низьковуглецевих сталей. З’ясовано, що коефіцієнти активностей розраховувалися за стандартними методиками. Показано залежність швидкості твердіння від температури для визначеної кількості S та Al і проведена оцінка розподілу речовин, що розчинилися, з використанням рівняння Шейля. Установлено коефіцієнти розподілу S та Al у бінарних системах Fe-X. Визначено рівняння для розрахунку енергій Гіббса для відповідних хімічних процесів, що відбуваються в процесі модифікації включень. Установлено, що швидкість росту CaS зменшується зі збільшенням температури твердіння, оскільки при вищих температурах швидкість кристалізації повільніша порівняно з нижчими температурами, що призводить до низької швидкості розподілу S та Al у розплаві. Показано, що зниження температури на 10 °C (від 1525 °C до 1515 °C) значно збільшує швидкість росту d – заліза (від 7 до 19,4 мм/с), отже, значно збільшує швидкість надходження S та Al у розплав. Установлено, що швидкість і ріст включень CaS відбуваються в дифузійній ділянці й можуть перетворюватися на глобулярні або рідкі включення, а іноді можуть утворюватися тверді включення. Показано, що тверді включення CaS є менш пластичними й небажаними для подальшої обробки. Крім того, тверді включення, що містять CaS, агломеруються й утворюють кластери, принаймні коли є вільні поверхні. З’ясовано, що з точки зору якості продукту утворення CaS під час кристалізації можна уникнути, якщо швидкість росту d – заліза буде достатньо високою для цього розміру включень, або початкове включення достатньо велике для заданої швидкості росту d – заліза, щоб забезпечити його раннє поглинання. З використанням методів електронної мікроскопії показано, що глобулярні рідкі або напіврідкі включення Al2O3-CaO не виявляли тенденції до агломерації один з одним на поверхні розплаву, навіть на малих відстанях границі поділу фаз; у процесі кристалізації виділення розчинених речовин із твердого d – заліза ініціює реакцію між включеннями Al2O3-CaO з розчиненими S та Al, що призводить до зміни розміру й форми включень через утворення твердої фази CaS на їх поверхні. Визначено термодинамічні умови перебігу процесів модифікування. Установлено, що на початку процесу модифікування процес відбувається в кінетичній ділянці, а потім у дифузійній.

<strong>Мета.</strong>&nbsp;Встановлення впливу модифікування на стабілізацію хімічного складу, покращення морфології і розташування неметалевих включень, та підвищення стабільності і рівня механічних властивостей сталей Ст1кп та КП-Т.&nbsp;<strong>Методика.&nbsp;</strong>Для виконання поставленої в роботі мети використовували сучасні методи досліджень: хімічний і спектральний; електрономікроскопічний; металографічний; визначення механічних властивостей. Хімічний склад сталей визначали за ДСТУ 2651-2006 і ТУ У 35.2-23365425-600:2006.<strong>&nbsp;Результати.</strong>&nbsp;Установлено вплив багатофункціональних модифікаторів на хімічний склад, формування неметалевих включень та механічні властивості в маловуглецевій сталі Ст1кп і колісній КП-Т. Доведено, що багатофункціональні модифікатори зменшують кількість неметалевих включень та покращують їх морфологію, сприяють стабілізації хімічного складу і підвищенню рівня механічних властивостей сталей, що досліджувались.&nbsp;<strong>Наукова новизна.</strong>&nbsp;Вперше доведено можливість стабілізації хімічного складу та механічних властивостей, зміни морфології неметалевих включень завдяки об&rsquo;ємній кристалізації під час модифікації.&nbsp;<strong>Практична значимість</strong><strong>.&nbsp;</strong>Використання модифікаторів різних складів на підприємствах ВАТ &laquo;АрселорМіттал Кривий Ріг&raquo; і ВАТ &laquo;ІНТЕРПАЙП НТЗ&raquo; при виплавці сталей Ст1кп і КП-Т дозволило підвищити механічні характеристики, особливо ударну в&#39;язкість готових коліс із сталі марки КП-Т в середньому на 14 %. Розроблено 2 нових модифікатора багатофункціональної дії для обробки маловуглецевої і колісної сталей, новизну яких підтверджено патентами України № 85254 та №&nbsp;93684.

Гринь А. Г., Жаріков С. В. Підвищення якості наплавленого металу при відновленні робочої поверхні пресового інструменту Аналіз літературних даних показав, що надійність і ефективність ковальсько-пресового виробництва залежить від стійкості деформуючого інструменту, підвищення якої має велике техніко-економічне значення. Одним із шляхів підвищення стійкості є зміцнювальне та відновлювальне наплавлення робочого інструменту самозахисним порошковим дротом (СПД). Одним із недоліків СПД є утворення у наплавленому металі пор і неметалевих включень викликаних азотом, кількість яких залежить від ефективності захисту рідкого металу. На газонасиченість і якість наплавленого металу впливає газошлакоутворююча частина осердя порошкового дроту. Тому актуальним питанням є дослідження впливу складових СПД на насичення азотом і нітридами наплавленого металу. Насичення розплавленого металу газами відбувається як у краплях, так і у зварювальній ванні. При дослідженні впливу марки сталі оболонки на газонасиченість наплавленого металу та вміст неметалевих включень встановлено, що для оболонок СПД зі сталей 08кп, 08пс, 09Г2 мінімальна кількість неметалевих включень утворюються при використанні дроту з оболонкою 09Г2, при цьому також встановлена мінімальна розчинність газів в наплавленому металі. Аналіз впливу газошлакоутворюючої складової порошкового дроту на вміст азоту в наплавленому металі показав, що співвідношення компонентів: плавиковий шпат CaF2, концентрат рутиловий TiO2, мармур CaCO3 значно впливає на розчинність азоту в металі шва. За результатами досліджень отримана математична модель яка може бути використана при оптимізації газошлакоутворюючої частини самозахисних порошкових дротів, при плавленні яких утворюються шлаки основного характеру системи СаО - СаF2 - ТiO2.

<strong>Мета.&nbsp;</strong>Стабілізація хімічного складу та властивостей, зниження концентрацій шкідливих домішок, кількості неметалевих включень, подрібнення зерна колісної сталі R7 шляхом обробки багатокомпонентними модифікаторами.&nbsp;<strong>Методика.&nbsp;</strong>Досліджували хімічний склад та механічні властивості за UIC 812-3 і євроcтандартом EN 13262 серійних плавок сталі R7 та оброблених багатокомпонентним розкислювачем-модифікатором. Обробку даних проводили за допомогою регресивно-кореляційного аналізу.&nbsp;<strong>Результати.&nbsp;</strong>Установлено вплив операцій позапічної обробки на вміст шкідливих домішок. Найбільш ефективно знижувало концентрацію сірки введення комплексних модифікаторів. Показано, що в модифікованих плавках розкид як основних легуючих елементів, так і домішок зменшився, підвищилась однорідність та дисперсність структури, завдяки чому стабілізувались механічні властивості коліс.<strong>&nbsp;Наукова новизна.&nbsp;</strong>Вперше встановлено вплив кожного з етапів позапічної обробки сталі R7 на концентрацію шкідливих домішок, мікротвердість, структуру загартованих ківшових проб. Одержані залежності механічних характеристик від концентрацій шкідливих домішок.&nbsp;<strong>Практична значимість</strong><strong>.&nbsp;</strong>Шляхом обробки багатокомпонентними розкислювачами-модифікаторами досягнуто стабілізацію хімічного складу, зниження концентрації сірки, кількості неметалевих включень, подрібнення зерна та підвищення однорідності структури, що сприяло стабілізації та підвищенню рівня механічних властивостей. Показано ефективність використання багатокомпонентних розкислювачів-модифікаторів для зростання якості сталі R7 та надійності коліс з неї.

Peculiarities of the shape change and redistribution of non-metallic inclusions of various types during working by pressure of steels (rolling, forging, drawing) were investigated. The concept of plastic deformation of inclusions is considered from the standpoint of physical mesomechanics of heterophase alloys. It is shown that non-metallic inclusions contribute to the localization of plastic deformation, which is accompanied by the interaction of non-metallic inclusions and the steel matrix, which determines their common plastic change in shape and redistribution of inclusions in the steel matrix. The peculiarities of these processes under different types and temperature regimes of working by pressure, which determines the nature of stresses near the inclusions and the plastic flow of the steel matrix, have been established. It is shown that the temperature regime of pressure treatment determines the possibility of relaxation processes in the steel matrix near the inclusions and the level of plasticity of the inclusions themselves and the inclusion-matrix interphase boundaries. The influence of the temperature regime of hot deformation of sheet steels and wire rod on the nature of shape change and the deformability of plastic inclusions and their destruction (brittle or ductile), as well as the plasticity of the steel matrix, frictional forces at the inclusion-matrix boundaries, and the plasticity of the latter during hot rolling were established. It is shown that when considering the plastic behavior of non-metallic inclusions in a plastic steel matrix, the behavior of the inclusion-matrix interphase boundaries under different deformation conditions is of great importance. Peculiarities of the dynamic character of the joint deformation of the inclusion-matrix system, which is associated with the development of competing processes at the interphase boundaries of the inclusion-matrix: interphase friction and slipping, have been studied. The features of hot and cold slipping occurring at different deformation temperatures are discussed. It is shown that the mechanisms of each of the mentioned processes depend on the temperature regime of the deformation, the level of plasticity of the inclusions and the steel matrix. The influence of the method of cold deformation (rolling and drawing) on the shape change of plastic inclusions and the redistribution of non-deformable inclusions in the steel matrix was established. The processes that determine the level of plasticity of non-metallic inclusions and inclusion-matrix boundaries and significantly affect the nature of the shape change of inclusions and their redistribution in the steel matrix in the process of the working by pressure of steels, which affect their technological plasticity at different temperatures and methods of deformation, are considered.

У роботі показано, що впровадження металургії проміжного ковша мало один з найзначніших розвитків сталеплавильного виробництва за останні десятиріччя. Зазначено, що метою вторинного виплавляння сталі є виробництво продукту високої якості та економічно обґрунтовано. Висвітлено, що однією з основних функцій проміжного ковша є мінімізація кількості і розмірів неметалевих включень у сталевих виробах шляхом переходу їх з металевої фази у шлак. Метою дослідження було встановлення кінетичних параметрів процесу розчинення неметалевих включень у шлаку проміжного ковша, а саме лімітуючої стадії процесу та величини енергії активації. Проведено дослідження процесу розчинення твердих частинок Al2O3, вага яких становила 0,25 г, чистота – 99,9%, а діаметр – 500±0,05 мкм, у шлаку змінного складу CaO-SiO2-Al2O3-FexO. Досліджено поведінку розчинення твердих частинок Al2O3 за допомогою апарату, який був оснащений відеокамерою та оптичним мікроскопом за температури 1550, 1575 та 1600°C, а час експерименту становив 120, 240 і 360 секунд для кожної умови. Аналітичними дослідженнями показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 можна описати як кінетикою гетерогенних процесів, так і кінетикою гомогенних хімічних реакцій. У дослідженні показано, що контроль швидкості розчинення твердих частинок Al2O3 може бути описаний законами масопереносу на межі поділу двох рідких фаз: розплав сталі – шлак. Встановлено математичну залежність процесу розчинення твердих частинок Al2O3, за допомогою якої було розраховано швидкість розчинення. Енергію активації було визначено аналітичним шляхом з використанням рівняння Арреніуса. В результаті проведених досліджень визначено швидкість розчинення твердих частинок Al2O3 та встановлено, що вона зростає зі зростанням вмісту FexO у шлаку проміжного ковша та температури. Встановлено, що розчинення твердих частинок Al2O3 відбувається на межі поділу фаз, що підтверджується даними скануючої електронної мікроскопії. Визначено енергію активації процесу та показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 у шлаках різного складу відбувається у кінетичній області. Показано, що збільшення вмісту FexO у шлаку проміжного ковша призводить до зростання енергії активації та більшої залежності процесу розчинення твердих частинок Al2O3 від температури.

Reducing the number of non-metallic inclusions in finished rolled products during smelting and processing of high-quality steel is an urgent problem for all global metallurgical enterprises. Results of low carbon steel quality improvement by non-metallic inclusions cleaness parameters at Ukrainian steel plant are shown. Deoxidation of semi-product with large quantity of aluminium during tapping leads to formation of vast variety of oxide inclusions. Bigger ones coagulate and assimilate into slag. Smaller inclusions of herzenite, mulit and magnesium spinel usually stay in liquid steel. Complete elimination of smaller non-metallic inclusions during ladle furnace treatment is rather difficult. In order to decrease size and quantity of alumina and silicate non-metallic inclusions one should provide oppression of these complex inclusions formation during steel tapping from converter to the ladle. This could be achieved by creating thermodynamical conditions for complete transfer of non-metallic inclusions into slag. Another way is to change aluminium for alternative deoxidisers which do not pollute steel. Steel deoxidation with help of calcium or carbon may allow to decrease quantity of alumina non-metallic inclusions drastically because of positive effect on their solubility in liquid steel as well as redundant oxygen removal as a gas in CO and CO2 compounds. Effect of calcium carbide preliminary deoxidation during pouring of the semi-finished product from the oxygen converter on the content of non-metallic inclusions in flat rolled product has been analyzed. Non-metallic inclusions severity level number has been made according to DSTU 8966:2019. Technology of steel deoxidation during converter tapping has been improved. It has been shown that the partial replacement of aluminium with calcium carbide during deoxidation of steel at the final stage of smelting allows to reduce content of non-metallic inclusions in low-carbon flat rolled strip product.

Основними напрямком вдосконалення будь-якого виробництва являється модернізація відомих і створення нових технологічних процесів, які дозволяють зменшити витрати матеріалів, покращити умови праці, підвищити ефективність виробництва і якість продукції. У зв’язку з цим все більш широке застосування знаходить спеціальна електрометалургія.Одним з провідних методів виготовлення деталей являється лиття за моделями, що газифікуються, в основі якого лежить процес отримання виливків шляхом заповнення рідким металом форми виплавленим методом електрошлакової технології.Метою даної роботи є розробка електрошлакової технології отримання виливок з сталі 10X18H10ТЛ за газифікованими моделями, яка б дозволяла отримати метал високої якості. В якості об’єктів досліджень вибрані виливки , отримані за газифікованими моделями з відходів.Електрошлакова технологія (ЕШТ) була розроблена близько 50 років тому назад в інституті електрозварювання імені Є.О. Патона НАН України. Тепер ця технологія відома металургам усього світу. Складовою її частиною є нові технологічні процеси одержання литих виробів, які забезпечують підвищення якості металу при одночасному зниженні праце ємкості і собівартості виготовлених виробів, а також покращення умов праці на машинобудівних підприємствах.В електрошлаковому металі значно знижується вміст шкідливих домішок, газів і неметалевих включень. Так вміст сірки при електрошлаковому переплаву може бути знижено в залежності від складу флюсу і вихідного вмісту сірки в металі в межах від 1,5 до 5 раз. Вміст кисню зменшується в 1,5-2,5 рази, азоту – 1,1-1,5 рази. В результаті інтенсивної десульфурації і зниження вмісту газів в зливках електрошлакового переплаву різко зменшується загальна кількість неметалевих включень. Електрошлакова сталь відрізняється високою чистотою по сульфідним і оксидним включенням. При електрошлаковому переплаві шлак є не тільки рафінуючим, але й захисним середовищем. Відсутність контакту рідкого металу з атмосферою при ЕШП обумовлено наявністю на його поверхні рідкої шлакової ванни. Для виготовлення виливків з використанням електрошлакової технології, зазвичай, використовують електрошлакову тигельну плавку з сифонним зливанням металу з тигельної печі для запобігання потрапляння шлаку в ливарну форму.Електрошлаковий процес може починатися як на рідкому, так і на твердому старті. Рідкий старт потребує додаткового плавильного устаткування для розплавлення та нагрівання шлаку і подальшу його заливку в плавильний тигель електрошлакової. Твердий старт полягає в тому, що початок процесу і наплавлення мінімальної металевої і шлакової ванни ведуть в дуговому режимі з подальшим його переведенням в електрошлаковий.Режим плавки вибирають у кожному конкретному випадку з урахуванням марки сплаву, типу флюса й періодичності роботи печі. Перегрівання металу перед заливкою у форму повинно бути на 100…150⁰С вищим за температуру ліквідус. Шлак перед розливанням розігрівають до температури, яка на 100…200⁰С більша за температуру металу, для чого в кінці плавки підвищують напругу або переходять на роботу з невитратним електродом. Для ЕШЛ плавки металу використовують установку А-550 з трансформатором ТШС-3000-1.В останні часи серед перспективних технологічних процесів ливарного виробництва широке розповсюдження одержує лиття за газифікованими моделями (ЛГМ). Процес забезпечує більшу свободу проектування виливок будь-якої конфігурації за рахунок зняття обмежень, які викликаються формою, стержнем, за уклонами, роз´ємами, габаритами і таке інше.Метод лиття за газифікованими моделями у всіх його різновидах відрізняється від всіх відомих способів наявністю не видаленої моделі в формі в період її заливки. Газифікована модель розкладається під дією теплоти розплавленого металу з утворенням твердої, рідкої та парогазових фаз продуктів деструкції, які і визначають особливості заповнення форми, її газовий режим і умови формування якісної виливки.Сталь 10X18H10ТЛ є нержавіючою, жароміцною, аустенітною сталлю. З підвищенням температури (від 500 до 800⁰С), вмісту вуглецю і збільшенням тривалості видержки при нагріві розклад аустеніту збільшується, що різко погіршує стійкість сталі проти міжкристалічної корозії. В зв’язку з цим, хромо-нікелеву сталь 10X18H10ТЛ обов’язково використовують у виробах, які працюють при невисоких температурах, не допускають їх нагріву до небезпечного температурного інтервалу або роблять повторне гартування на аустеніт, знижують вміст вуглецю в сталі і в присадочних матеріалах при зварюванні. Ця сталь дуже чутлива до сірки, яка при підвищеному вмісті утворює сульфіди нікеля, які розміщуються на межах зерен і різко знижують стійкість до міжкристалітної корозії.Процес лиття за газифікованими моделями включає операції виготовлення, збірки, фарбування піно полістиролових моделей, формовки, заливки, вилучення виливок, охолодження та регенерації формувальних матеріалів. Спочатку виконується підготовка полістиролу, для цього гранульований полістирол спінюють в ручному підспінювачі, в нашому випадку це відбувалось 8 хвилин, бо об’ємна маса полістиролу не повинна перевищувати 25 кг/м. Вироблення моделей з спінюванного пінополістиролу відбувається через 12-24 годин, для цього за допомогою ежектора задувають в прес-форму. Потім спікають в автоклаві при температурі 110-120⁰С, тиску – 1,5-2,5 кПа. Час спікання залежить від розміру деталі, від товщини стінки, від марки полістиролу. В нашому випадку, спікання відбувалось 3 хвилини і потім прес-форму охолоджували у воді. Після цього пінополістиролові моделі фарбуються протипригапними фарбами (водний розчин оксида цинку) товщиною 0,4-0,8мм. Протипригарні фарби готують в фарбомішалках і наносять на моделі кісточками. Сушка відбувається в сушильних шафах, де повітря нагрівається до температури 60-70⁰С,з примусовим переміщеннямповітря по об’єму сушильної камери. Потім при необхідності, моделі разом з ливниково-живлючою системою збираютьу блоки для послідуючої заливки.Формовка блоку фарбованих піно полістиролових моделей проводиться шляхом установки його в контейнер, котрий засипається кварцевим піском без зв´язуючого та підлягає віброущільненню. Після ущільнення кварцового піску, верхня частина контейнера герметизується поліетиленовою плівкою і на стояк встановлюється ливникова чаша. Форма перед заливкою підлягає вакуумуванню. Після заливки металу, форма в протязі 2-10 хвилин додатково вакуумується. Після відключення вакууму від форми виливки в ній охолоджується ще на протязі 10-30 хвилин. Після закінчення циклу охолодження виливок, контейнер обертають на 180⁰ і виливки, пісок вилучають із контейнера без здійснення традиційної операції вибивки.В наслідку пісок підтягається охолодженню і регенерації на установці термічної регенерації піску типа РКС, а виливки поступають на фінішні операції.Процес електрошлакового тигельного переплаву забезпечує практично повну відповідність хімічного складу початкового металу і металу після переплаву. Виключення складає сірка, склад якої в ході електрошлакового тигельного переплаву суттєво зменшується. В процесі плавки угару піддається титан, із-за цього ми проводимо до легування титаном до потрібного хімічного складу.Табл. 1 Хімічний склад початкової сталі 10X18H10ТЛ,%:Марка сталі С Si Mn Cr Ni Ti S P10X18H10ТЛ 0, 08 0,72 1,68 17,74 10,09 0,48 0,02 0,04Табл. 2 Хімічний склад сталі 10X18H10ТЛ після ЕШТП, %:Марка сталі C Si Mn Cr Ni Ti S P10X18H10ТЛ 0,11 0,70 1,70 17,80 10,03 0,52 0,003 0,026Оскільки вуглець і сірка змінили свій вміст, а вони суттєво впливають на механічні властивості сталі, то доцільно їх дослідити.Табл. 3 Механічні властивості сталі 10X18H10ТЛ після термічної обробки:Температура,⁰С 20 100 200 300 400 500 600 650 700 655 510 465 450 445 430 360 355 275 , МПа 310 245 205 220 220 210 210 195 210, кДж/м 2500 - 3700 - 3170 3650 3600 - 3400 Е* , МПа 2,02 1,98 1,93 1,85 1,77 1,69 1,60 1,55 1,50Сталь 10X18H10ТЛ виплавлена із відходів електрошлаковим переплавом має високі механічні властивості.При електрошлаковому переплаві хімічний склад сталі практично не змінюється, однак за рахунок очищення від неметалевих включень, шкідливих домішок і газів відбуваються суттєві зміни: покращується мікроструктура зливка, збільшується густина металу, знижується воднепроникність. Одночасно із зменшенням складу неметалевих включень, зменшується схильність сталей, і в першу чергу високолегованих, до появи тріщин.Електрошлаковий процес дозволяє отримати метал високої якості:зменшується вміст сірки в металі до тисячних долейзбільшуються фізико-механічні властивості, хімічна та структурна однорідність, великий запас в’язких і пластичних властивостей, що забезпечують при тій же системі легування і при тому ж хімічному складі металу можливість отримання високих показників міцності, не досяжних при інших технологіях; добра поверхня виливок;відсутність типових для виливок дефектів у вигляді пористостей, нещільностей, усадкових раковин.

Підвищення механічних характеристик сплавів без суттєвого погіршення їхньої пластичності є одним із ключових завдань сучасної металургії. Актуальним напрямом наукових досліджень є збільшення міцності матеріалів без втрати їхньої технологічності та довговічності. Одним із перспективних способів досягнення цієї мети є використання багатофункціональних модифікаторів на основі пресованої алюмінієвої стружки. Такі модифікатори істотно впливають на процеси розкислення, мікролегування та модифікування металу, що сприяє покращенню його механічних властивостей. У статті представлено результати експериментальних досліджень, проведених на базі металургійного підприємства ВАТ «Дніпровський металургійний завод». Досліджено механізм дії брикетованої алюмінієвої стружки в розплавленому металі та її вплив на процеси очищення від неметалевих включень. Особливу увагу приділено змінам хімічного складу, газового середовища, механічних характеристик та мікроструктури оброблених сплавів. Отримані результати показали, що застосування таких модифікаторів знижує вміст кисневих та водневих включень, підвищуючи чистоту металу. Використання алюмінієвої стружки як модифікатора не лише покращує якість сплавів, а й зменшує витрати на дорогі первинні легуючі матеріали. Це робить технологію економічно вигідною та екологічно безпечною. Дослідження підтвердили, що впровадження цієї технології сприяє підвищенню ефективності виробничих процесів за рахунок скорочення енергетичних витрат та зменшення кількості відходів. Проведений порівняльний аналіз різних методів модифікування підтвердив переваги застосування брикетованої алюмінієвої стружки порівняно з традиційними методами легування та модифікування сплавів. Визначено оптимальні параметри використання таких модифікаторів у промислових умовах. Окрім технічних аспектів, у роботі розглянуто економічну ефективність та екологічні переваги застосування брикетованих алюмінієвих відходів у металургійних процесах. Використання вторинної алюмінієвої сировини дозволяє знизити виробничі витрати та сприяє раціональному використанню ресурсів, що відповідає сучасним тенденціям сталого розвитку промисловості. Таким чином, результати дослідження підтверджують доцільність використання багатофункціональних модифікаторів на основі алюмінієвої стружки для покращення механічних характеристик сплавів. Отримані дані можуть бути використані для розробки нових технологічних процесів у сучасній металургії, спрямованих на підвищення якості та економічності виробництва металопродукції.

У статті досліджено комплексний вплив алюмінію та титану на зменшення вмісту шкідливих домішок сірки та фосфору, а також на підвищення механічних властивостей у колісній сталі КП-Т, виплавленій в умовах ВАТ «ІНТЕРПАЙП НТЗ». Доведено, що під впливом модифікування концентрація шкідливих домішок знижується значно сильніше, ніж у серійному металі, що сприяє покращенню структури та підвищенню рівня механічних характеристик сталі. Основна увага приділена комплексній дії багатофункціональних модифікаторів, що містять елементи, які дозволяють досягти високої однорідності хімічного складу та поліпшення експлуатаційних характеристик сталі. Досліджено вплив модифікування на утворення субмікроскопічних сполук у рідкому розплаві, що покращує стабільність хімічного складу сталі. Результати дослідження вказують на збільшення межі міцності та покращення пластичності сталі після модифікування, що дозволяє продовжити термін експлуатації виробів. Виявлено, що алюміній і титан сприяють об'ємній кристалізації, забезпечуючи рівномірний розподіл неметалевих включень у металі. Внаслідок цього відбувається суттєве підвищення механічних властивостей, таких як межа текучості та ударна в'язкість. Показано, що модифікована сталь КП-Т має вищу стійкість до зношування та корозії, що робить її привабливішою для промислового використання. Дослідження також демонструє, що використання таких модифікаторів сприяє значному зниженню енергетичних витрат на обробку металу. Отримані результати підтверджують ефективність нових методів модифікування для підвищення якості колісних сталей. Таким чином, застосування багатофункціональних модифікаторів сприяє значному покращенню фізико-механічних властивостей сталі, що робить її більш конкурентоспроможною. Наукова новизна дослідження полягає в доказі переваг застосування багатокомпонентних модифікаторів, які забезпечують більш високий рівень очищення та легування сталі порівняно з традиційними технологіями, підвищуючи її надійність і продуктивність.

Робота присвячена підвищенню ливарних властивостей вторинних силумінів. Розглянуто вплив вмісту стружки в шихті, кількості заліза в сплаві та модифікатора, що використовується для обробки рідкого розплаву, на рідину, лінійну усадку, тріщиностійкість і бал пористості силуміну АК9М2. Алюміній є ключовим матеріалом сучасної промисловості, який активно використовується в багатьох галузях завдяки своїм унікальним властивостям: легкості, високій корозійній стійкості, питомій міцності, теплопровідності та технологічності. Його застосування охоплює автомобілебудування, авіацію, будівництво, електротехніку та інші сфери. Однак виробництво первинного алюмінію пов’язане зі значними витратами енергії та високим рівнем екологічного забруднення. У зв’язку з цим усе більшої ваги набуває вторинна переробка алюмінію, особливо у виготовленні силумінів — сплавів на основі алюмінію з кремнієм, що відзначаються широкими можливостями застосування. Однак вторинні алюмінієві сплави мають певні недоліки. Через наявність домішок, таких як залізо, кальцій чи інші неметали, їх механічні та технологічні властивості можуть бути значно обмеженими. Для покращення характеристик таких сплавів застосовують рафінування й модифікування. Методи рафінування спрямовані на очищення металу від неметалевих включень і розчинених газів. Серед основних підходів — відстоювання, обробка флюсами, продування інертними газами й фільтрація через спеціальні системи. Модифікування структури сплаву відбувається за допомогою введення легувальних компонентів, зокрема перехідних металів, стронцію, титану, бору, сурми. Такі добавки дозволяють контролювати процес кристалізації, зменшуючи розміри зерен і рівномірно розподіляючи частинки зміцнюючої фази, що позитивно впливає на міцність, пластичність і ливарні властивості. Нові методи, зокрема використання сірки або багатокомпонентних лігатур, демонструють перспективу для створення вторинних алюмінієвих сплавів із покращеними властивостями. Ці підходи дозволяють ефективніше вирішувати завдання повторного використання металу, підвищуючи якість продукції та зменшуючи вплив на довкілля.

Основними умовами, що визначають тип заготованки при виготовленні великогабаритних валів, є розміри та форма валу, призначення валу в машині, серійність виробництва та економічність технологічного процесу виготовлення заготованок. Великі вали, черв’яки, прокатні валки, ротори, як правило, працюють у напружених умовах і є найбільш важко навантаженими деталями. Для виробництва великих валів застосовують вуглецеві та високоміцні леговані сталі, а також модифікований високоміцний чавун. Основним способом виготовлення заготованок великих валів в умовах одиничного та дрібносерійного виробництва є вільне кування. Якість поковок з вуглецевої та легованої сталей регламентується стандартами Для підвищення міцності валів зливки попередньо проковують, чим досягається сприятливе розташування волокон у заготованці та можливість зміни механічних властивостей (Mekhanichna obrobka velikogabaritnikh detalei zi znosostiykimi naplavochnimi materialami. (2015).). Для валків холодного та гарячого прокату, блюмінгів та шестеренних клітей на основі прийнятого як типового багатоступінчастого валу розроблено та застосовується типовий технологічний процес виготовлення та оброблення заготованки (Pukhovskiy E.S. (2021)). При виготовленні заготованок великих валів широко застосовується модифікований високоміцний чавун з глобулярним графітом. Застосування високоміцного чавуну замість звичайного під час виробництва прокатних валків підвищує їх стійкість у 1,5…2 разу. Нині до 70% прокатних валків виготовляються із високоміцного чавуну і лише 25…30% – із сірого вибіленого. Використання високоміцного чавуну дозволяє з успіхом замінити сталь при виготовленні валків прокатних станів та інших подібних деталей. Валки прокатних станів у порівнянні з іншими деталями працюють у несприятливих умовах, так як вони сприймають великі знакозмінні згинальні зусилля і теплові навантаження. Поверхня валка, що працює при прокатуванні металу на стирання, повинна мати високу твердість і зносостійкість, тобто матеріал валків повинен бути одночасно в’язким у серцевині і досить твердим на робочій поверхні бочки (не менше 90 од. по Шору), а глибина загартованого шару має становити не менше 3% від величини радіусу валка. Твердість шийок валків має бути в межах 30…55 од. по Шору. На робочих поверхнях валків не допускається наявність тріщин, виривів, сколів, неметалевих включень та інших дефектів, які можуть призвести до зниження якості продукції, що випускається. Валки для холодної прокатки виготовляються переважно кованими з високовуглецевих легованих сталей марок 9Х, 9X2, 9Х2Г, 9Х2МФ, 9ХФ та ін. Поковки валків холодної прокатки виготовляються способом вільного кування на гідравлічних пресах; як заготованки використовують великі зливки масою 40…90 т. Перед остаточним отриманням заготованки валка злиток або частина його попередньо кується (Dobrianskiy S.S., Malafeev U.M., Pukhovskiy E.S. (2015)). Основна мета кування полягає у забезпеченні роботи литої структури металу зливка, повному руйнуванні карбідної сітки та подрібненні зерна, досягненні найбільш вигідного розташування волокон у поковці та отриманні необхідних механічних властивостей металу в поперечному, поздовжньому напрямках та перерізі поковки. З двох існуючих схем кування: «коло – коло» і «коло – квадрат – коло» кращою є остання, так як з її допомогою забезпечується отримання більш якісної структури металу поковки, досягається краще пропрацювання шарів серцевини і заварюваність макро- та мікро пористості металу, що визначається його металургійними властивостями. Поковки великих валків масою понад 3 т слід виготовляти з двома осадками злитків. Правильний вибір ступеня деформації при осадці злитків забезпечує покращення якості поковок та підвищення міцності та зносостійкості валків (Sisa O.F., Bokov V.M. (2009)). Вибір заготованки для валків холодної та гарячої прокатки значною мірою впливає технологію їх механічної обробки. Тому надзвичайно актуальним є проектування індивідуальних технологічних процесів обробки прокатних валків, що обумовлює якісні показники, які впливають на їх експлуатаційні характеристики. Метою роботи є підвищення експлуатаційних характеристик валків холодної та гарячої прокатки за рахунок розробки технології отримання заготованки, її термічної обробки та подальшої механічної обробки з забезпеченням показників якості.

The nature and level of plasticity of microcomposite heterophase inclusions in steels under pressure treatment condition was investigated. Plastic phases in heterophase inclusions of various types under the conditions of hot and cold deformation of steels were investigated. It is shown that each type of inclusions, which are microcomposite formations in steels, is characterized by its own laws of the development of deformation processes, which are determined by their chemical and phase composition, structure, deformation capacity of inclusion phases. The generalized of the plastic behavior of heterophase inclusions of various types with a complex structure have been established and inhibitory effect of non-deformable inclusion phases on the behavior of plastic phases in a wide range of deformation temperatures of steels has been established. The peculiarities of the nature of plasticity of heterophase inclusions with different compositions and structures are discussed. The use of the obtained results will make it possible to develop technologies for obtaining steels with a regulated content and types of heterophase non-metallic inclusions, which will significantly increase their technological plasticity, as well as prevent the formation of various types of defects during pressure treatment of steels.

На підставі проведеного огляду методів видалення неметалевих включень зі сталі в процесі позапічної обробки й безперервного розливання сталі запропоновані їхня класифікація на дві групи: механічні й фізико-хімічні. До першої групи запропоновано віднести методи, що передбачають зміну картини циркуляційних потоків у ковші таким чином, щоб прискорити спливання НВ у шлакову фазу або їх вловлювання спеціальними керамічними фільтрами.