Афанасьев В.К., Попова М.В., Масляев М.В., Толстогузов В.Н., Чибряков М.В., Корнева О.В. Новый материал - наплавочные электроды из доменного чугуна без выделений графита
Статья посвящена проблеме получения высококачественных наплавочных материалов для увеличения срока службы машиностроительных изделий. Применяемые в промышленности наплавочные материалы содержат большое количество хрома (13...30%), а кроме того никель, кобальт, вольфрам.
Предложен новый материал для наплавочных электродов - доменный чугун ДЧБВГ, в структуре которого выделения графита полностью отсутствуют. Приведен его химсостав. Этот материал экономнолегированный, так как общее содержание легирующих элементов в нем ≤ 2 %.
Исследовано влияние условий кристаллизации на микроструктуру ДЧБВГ, его твердость и объемную долю цементита Vц в нем. Показано, что ДЧБВГ для прутков имеет достаточно высокую твердость (52...54 HRC) за счет большой Vц = 69...74%. В микроструктуре чугунных прутков, помимо цементита, имеются участки перлита. Выделений графита нет.
В процессе освоения технологии наплавки были использованы литые прутки из ДЧБВГ, а также, для сравнения, наплавочные электроды марок
Т-590, сталинит, ЭН-60М и сормайт №1. Наплавку проводили электродуговым способом при постоянном токе обратной полярности, сила тока подбиралась из расчёта 40 А/мм сечения электрода. Сравнение качества полученных наплавленных слоев проведено по нескольким критериям: наличие ярко выраженной переходной зоны, отсутствие трещин в зоне сплавления и общее состояние структуры.
Определены оптимальные режимы наплавки чугунными электродами, обеспечивающие наличие переходной зоны значительной протяженности от основного металла до металла наплавки. Эта переходная зона (зона сцепления) основная определяющая качества наплавленного соединения. При анализе соединений, полученных с помощью сормайта, ЭН-60М, сталинита, Т-590, установлено, что такая зона отсутствует. Более того, после наплавки электродами из сормайта в переходной зоне имеются участки графитизации, которые, являясь готовыми трещинами, будут приводить к выкрашиванию наплавленного слоя даже при небольших нагрузках. Отсутствие переходной зоны, а, следовательно, резкое падение свойств наплавленных соединений связано со степенью легированности наплавленного металла.
Применение электродов из ДЧБВГ, обеспечивающих качественную зону сцепления и имеющих наиболее низкую стоимость, по сравнению с наплавочными электродами известных марок, может дать большой экономический эффект.

Шумихин В.С., Щерецкий А.А. Литые композиционные материалы с аморфной матрицей
Проведен комплекс исследований, разработаны режимы термовременной обработки расплавов на основе циркония и определены технологические параметры получения аморфных сплавов на основе системы Zr-Cu-Ni-Al-Ti при низких скоростях охлаждения, позволяющих использовать литейные технологии.
Исследованы особенности межфазного взаимодействия керамических материалов с расплавами на основе циркония. Установлено, что плавку сплавов на основе циркония можно производить в тиглях из оксида иттрия, а в качестве материала для кратковременного контакта с расплавом, в частности для металлопроводов, можно использовать кварц.
Изучено кинетические и термодинамические особенности перехода аморфных сплавов системы Zr-Cu-Ni-Al-Ті в нанокристаллическое и кристаллическое состояние. Исследовано влияние скорости нагревания, времени выдержки и легирования на процессы кристаллизации аморфных сплавов. Установлено, что, регулируя состав и режимы термообработки можно получать гамму материалов с разным фазовым составом и свойствами и структурой от аморфной до нанокристаллической и микрокристаллической.
Разработаны оптимальные технологические режимы получения композиционных материалов с аморфной матрицей на базе сплавов на основе циркония методом термической обработки аморфных сплавов. Показано, что переход из аморфного в кристаллическое состояние для сплава Zr_62,9Cu_17,7Ni_9,7Al_7,5Ti_2,2 имеет диффузионный характер, что позволяет регулировать этот процесс в зависимости от температурно-временных режимов и получить композиционные материалы с различным размером интерметаллических включений.
Изучена структура и механические свойства полученных материалов. Установлено, что механические характеристики возрастают практически линейно с ростом доли кристаллической фазы и уменьшаются с увеличением размера интерметаллических фаз.

Задруцкий С.П., Королев С.П., Шешко А.Г. Высокоэффективные комплексные препараты для получения качественных отливок
Отраслевой научно-исследовательской лабораторией «Прогрессивных технологических процессов плавки и высокопрочного чугуна» Белорусского национального технического университета совместно с ОДО «Эвтектика» (г. Минск) разработан модульный принцип создания нового поколения препаратов для производства отливок из Al-сплавов. Созданы материалы для глубокой дегазирующей и рафинирующей обработок расплава, его модифицирования, металлургического переплава, коррекции химсостава, очистки стенок печей и ковшей, технологические покрытия для кокилей, пресс-форм, чугунных и стальных тиглей, плавильно-заливочного инструмента и др.
Действие новых бездымных таблетированных препаратов для обработки силумина основано не только на термодиссоциации компонентов с образованием рафинирующего газа, но и на расплавлении солевых композиций с последующей очисткой металла всплывающими капельками рафинирующей жидкости. Препараты можно использовать в литейных цехах с недостаточной вентиляцией. Системный подход к качеству отливок позволил стабилизировать техпроцессы на многих предприятиях России, Беларуси и Украины с использованием имеющегося оборудования и применяя препараты, производимые ОДО «Эвтектика».

Малиновский В.С., Малиновский В.Д., Власова И.Б. Универсальные дуговые печи постоянного тока нового поколения для металлургии и машиностроения
В статье описаны особенности работы и результаты промышленного освоения нового типа печей и миксеров, созданных НТФ «ЭКТА», которые успешно эксплуатируются на многих предприятиях России и зарубежья.
Универсальные дуговые печи постоянного тока нового поколения (ДППТУ-НП) от 0,5 до 100 т и дуговые миксеры постоянного тока (ДМПТУ-НП) до 150 т предназначены для производства высококачественных отливок и переработки лома рядовых и высоколегированных марок стали и чугуна, сплавов на основе алюминия, меди, никеля, кобальта, свинца и других металлов, а также для лигатур на их основе, ферросплавов, раскислителей и других материалов. Новые технические решения позволили значительно расширить технологические возможности дугового нагрева и устранить главные недостатки дуговых печей.
Печи и миксеры - универсальны и предназначены для плавки различных металлов. Они не различаются по конструкции и применяемым огнеупорам, что позволяет производить широкий спектр сортамента сплавов. В ДППТУ-НП можно переплавлять любые виды шихты, включая стружку, без специальной подготовки.
Печи поставляются в стандартной комплектации и в агрегатном исполнении (ДППТУ-АГ) с двумя плавильными емкостями. ДППТУ-НП создали условия для высокорентабельной замены печей переменного тока, индукционных и других плавильных печей. ДППТУ-НП могут быть созданы также путем перевода печей переменного тока на постоянный ток. Срок окупаемости замены существующего плавильного оборудования на ДППТУ-НП 1 года.
В концепцию создания ДППТУ-НП, разработанную специалистами НТФ «ЭКТА», включены специальные энерготехнологии, которые позволили, например, при производстве стали, не использовать альтернативные источники энергии, природный газ, кислород, угольный порошок и другие; а производство, например, алюминия вести без применения хлоро- и фторосодержащих флюсов и других вредных веществ, применяемых обычно для рафинирования алюминия.
От разработок дуговых печей других фирм ДППТУ-НП отличаются принципиально - универсальными энерготехнологиями, включающими в себя, в том числе, организацию процесса плавки металла и новое эффективное управляемое магнитогидродинамическое (МГД) перемешивание расплава. Энерготехнологии ДППТ-НП позволяют предельно уменьшать пылегазовыбросы из печей в процессе плавки.
В ДППТУ-НП управляемое МГД-перемешивание расплава обеспечивает развитую эффективную поверхность взаимодействия систем шлак расплав, идеальную гомогенность температуры и химсостава расплава, быстрое растворение и высокое усвоение легирующих элементов, интенсивную скорость ведения технологических процессов: десульфурацию, дефосфорацию, науглероживание, обезуглероживание расплава, удаление неметаллических включений, дегазацию расплава; минимальный удельный расход электроэнергии. Значительно, до 0,5...1,5 % сократить потери шихты, гарантировать высокое качество выплавляемых металлов.
Разработки и оборудование ООО «НТФ "ЭКТА"» защищены патентами РФ.

Нехамин С.М., Стомахин А.Я., Черняк А.И., Филиппов А.К. Об улучшении показателей малотоннажных дуговых сталеплавильных печей для литейного производства
Экономичность работы сталеплавильного малотоннажного комплекса в значительной степени определяется правильным выбором дуговой печи постоянного (ДПС) или переменного (ДСП) тока.
ДПС и ДСП имеют аналогичные исполнения основных конструктивных элементов, схем загрузки шихты и разлива металла, используют одни и те же огнеупорные материалы, позволяют применить одни и те же техпроцессы плавления и доводки металла. Однако, принципиально различны электромагнитные эффекты при протекании переменного и постоянного тока по ванне металла в результате чего при постоянном токе наряду с созданием в печном пространстве восстановительной атмосферы, экономней расходовать ферросплавы.
Значительная статья экономии - снижение расхода графитированных электродов.
В отличие от ДСП, ДПС имеют один вертикально расположенный сводовый электрод, закрепленный в корпусе электрододержателя и через отверстие в центре свода введенный в плавильное пространство печи. Это позволяет выполнять ДПС более газоплотными, чем ДСП, а также обеспечивает более равномерный прогрев шихты и футеровки по периметру ванны. Электропитание ДПС - от специализированного источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединяется со сводовым электродом, а положительный - с конструкцией токоподвода к переплавляемому металлу (аноду). Источник - комплект оборудования, включающий силовой трансформатор, преобразователь, сглаживающие реакторы, теплообменник.
Благодаря способности подового электрода самовосстанавливаться в процессе плавки и возможности горячих межплавочных ремонтов подины, ресурс их непрерывной работы 2 3 тыс. плавок, после чего подовый электрод проходит техническое обслуживание и устанавливается на печь для повторной эксплуатации. Электрический режим ДПС обеспечивает снижение уровня колебаний напряжения дуги в период расплавления, что достигается удерживанием сводового электрода над уровнем шихты без заглубления в «колодец».
Напряжение дуги по ходу плавки снижается, при этом источник питания, соответственно, увеличивает ток, сохраняя тем самым мощность неизменной. Благодаря высокой стабильности режима дуги постоянного тока и возможности хорошей герметизации печи, в ней ликвидируется подсос воздуха в рабочее пространство, в результате обеспечивается низкий, по сравнению с ДСП, угар шихты в период расплавления ( ≤ 3...5%), снижаются пылегазовыбросы, значительно уменьшается и уровень шума (на 10...15 ДБА).
Хотя стоимость выпрямителя для ДПС составляет 10-35% от стоимости агрегата, но из-за необходимости использования на ДСП более мощной газоочистки и фильтрокомпенсирующих устройств в электрической цепи, капзатраты для обоих вариантов примерно одинаковы. Но если сеть электроснабжения дуговых печей достаточно слабая, то ДПС имеет явное преимущество перед ДСП. Предпочтительна она также при выплавке высококачественных сталей и при переплаве ее отходов, так как угар легирующих в последнем случае ниже на 20%.
При производстве рядовой стали типа 20ГЛ суммарный экономический эффект 15 т-ДПС вместо ДСП составляет 170 000 Евро в год. При стоимости тиристорного выпрямителя 300 000 Евро, затраты на него окупаются менее, чем за два года.

Кабалдин Ю.Г., Муравьев С.Н. Информационная модель самоуправляемого синтеза наноматериалов - основа интеллектуальных нанотехнологий
Исследованы квантовый механизм формирования наноструктур и проблема их структурной устойчивости. Показано, что их электронное строение, размер и форма ядра атома обусловлены квантовым характером развития микромира, его эволюцией. Процесс объединения атомов в молекулу или кластер носит обменный характер и определяется квантовым состоянием отдельных атомов и сопровождается обобществлением «слабо связанных» валентных электронов с уменьшением общей энергии в системе. Коллективизацию валентных электронов, образование молекул или кластера следует рассматривать как результат самоорганизации системы, образования и распада квантовых состояний, переходом системы в новое устойчивое квантовое состояние с образованием диссипативных структур, обладающих фрактальными свойствами.
Квантовый характер образования молекул или кластеров - это проявление коллективных эффектов при самосборке атомов, которые свойственны синергетическим системам. Поэтому самоподобие и устойчивость кластеров (наносистем) можно выразить количественной характеристикой - фрактальной размерностью. Атом в электронной оболочке и ядре хранит информацию о происшедшей эволюции, т.е. обладает памятью. В этой связи, фрактальная размерность несет информацию о квантовом состоянии молекулы или кластера при обмене информацией изолированных атомов. Зависимость DF фрактальной размерности от d размера кластера при объединении одноcортных (идентичных) атомов, носит монотонный сглаженный характер, увеличиваясь с ростом его размера, что свидетельствует о формировании единого квантового состояния. При объединении атомов различной сортности, а следовательно, с различным квантовым состоянием, зависимость DF от размера наноструктуры имеет периодический характер, устойчивость системы низкая. При объединении изолированных атомов с идентичным квантовым состоянием, а следовательно, с одинаковой фрактальной размерностью, например титан-алюминий, зависимость DF от размеров наноструктуры, является сглаженной, т.е. как и при объединении атомов одной сортности. В этой связи, способность изолированных атомов к самосборке в устойчивую молекулу или в кластер, будет определяться, прежде всего, квантовым состоянием отдельных атомов, информацию о котором несет фрактальная размерность. По мере увеличения размеров наноструктуры, фрактальная размерность приближается к трем. Поэтому увеличение числа степеней свободы с ростом размера наносистемы (> 100 нм) способствует переходу ее в хаотическое состояние и устойчивость наноструктуры снижается. Разработана нейронная сеть, позволяющая осуществлять самосборку изолированных атомов, исходя из их электронной структуры, с оценкой фрактальной размерности наноструктуры при различных ее размерах в условиях самоуправляемого синтеза с построением зависимости D_F - от d (размера наноструктуры).

Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Ки-Йонг Чой Непрерывное литье алюминиевых сплавов без модификаторов

Борисов Г.П. Некоторые аспекты положительной роли газовой пористости в управлении процессами формирования алюминиевых отливок