ния расплавов в методе лежащей капли, позволившая выполнить полную авто-
матизацию расчетов на ПК (персональный компьютер). Выполнено аналитиче-
ское описание численного решения дифференциального уравнения Лапласа эм-
пирическими формулами с использованием геометрического смысла 1–й и 2–й
производной.
3. Получило дальнейшее развитие решение основного уравнения поверхно-
сти капли, которая значительно ускорила обработку по сравнению с известным
8
методом графического интегрирования, предложенным и со-
трудниками, расчет в котором производился по графикам вручную. Примене-
ние интерполяционной формулы Ньютона для неравноотстоящих значений ар-
гумента позволило разработать и реализовать в системе визуального програм-
мирования Delphi алгоритм с полной автоматизацией расчета поверхностного
натяжения с высокой степенью точности (менее 0,5 %). До этого точность ме-
тода была 2-3%.
4. Усовершенствован способ определения краевого угла смачивания про-
мышленных металлургических расплавов. В предложенном способе принуди-
тельное формирование капли позволило свести к минимуму смещение капли
при юстировке подложки и появление оксидных пленок, продуктов раскисле-
ния, эндогенных и экзогенных включений, скапливающихся у основания капли
и вызывающих гистерезис краевого угла смачивания. Точность определения
краевого угла смачивания возросла в 2,5 раза.
Практическое значение полученных результатов. Проведенные иссле-
дования физико-химических свойств металлических и оксидных систем позво-
лили разработать легкоплавкие составы ШОС (патенты Украины № 000А, №
16427, № 000), которые не содержат импортируемого из России нефелиново-
го концентрата и обладают меньшей токсичностью, обеспечивают получение
более высокого качества непрерывнолитых заготовок по сравнению с приме-
няемыми в производстве смесями (ШОС-5, ШОС-6). Преимущества ШОС под-
твердили промышленные испытания в условиях ПАО «МК «Азовсталь», что
подтверждается актом опытно-промышленного опробования. Это позволило
без ущерба для качества снизить себестоимость непрерывнолитой заготовки за
счет замены в составе импортного компонента. Ожидаемый экономический
эффект от внедрения результатов диссертационной работы на ПАО «МК
«Азовсталь» составил 485 тыс. грн/год (доля соискателя 30% ).
Личный вклад соискателя. Все научные положения диссертационной ра-
боты, которые выносятся на защиты, сформулированы автором лично. Теоре-
тические, лабораторные, экспериментальные исследования и промышленные
9
испытания, вошедшие в диссертационную работу, выполнены при непосредст-
венном участии автора. Обработка данных исследований и обобщение резуль-
татов выполнены автором самостоятельно. Постановка задач и обсуждение ре-
зультатов исследований выполнено совместно с научным руководителем.
Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной ра-
боты доложены на IХ-XIII региональных научно-технических конференциях (г.
Мариуполь), международных научно-технических конференциях «Универси-
тетская наука» в 2007, 2008, 2010, 2011 и 2012 годах, VII и VIII международных
научно-технических конференциях «Тепло - и массобменные процессы в метал-
лургических системах», III, IV, VI международных научно-технических конфе-
ренциях молодых специалистов ОАО ЇММК им. Ильича‖ (г. Мариуполь), II
международной научно-практической конференции ЇДинамика научных дос-
тижений 2003‖ (г. Днепропетровск), международной научно-технической кон-
ференции молодых специалистов ПАО МК «Азовсталь» 2004 (г. Мариуполь),
международной научной конференции „Образование, наука, производство и
управление в ХХI веке‖ (г. Старый Оскол), международной научно-
практической конференции „Розвиток наукових досліджень 2005‖ (г. Полтава),
международной научно-методической конференции «Математические методы
и информационные технологии в управлении, образовании, науке и производ-
стве» (г. Мариуполь, 2005), международной научно-практической конференции
„Металургия России на рубеже ХХI‖ (г. Новокузнецк), международной научно-
практической конференции "Металлургия и образование. Проблемы и перспек-
тивы" (г. Запорожье, 2006г), научно-технической конференции "Прогрессивные
технологии в металлургии стали: XXI век " (г. Донецк), I международной науч-
но-технической конференции молодых специалистов «Азовмаш-2006» (г. Ма-
риуполь) и на научных семинарах кафедры металлургии стали.
Публикации. Основные положения и результаты освещены в 32 научных
работах, среди них 5 статей в специализированных научных журналах, входя-
щих в перечень МОН Украины и 1 статья в специализированном научном жур-
нале, входящем в перечень ВАК России, 5 патентов Украины на изобретение,
10
21 тезисов в трудах Международных научно-технических и научно-
практических конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти раз-
делов и выводов, общий объем составляет 201 страницы, включает 35 рисунков
и 53 таблицы, 6 приложений, список использованных источников из 151 на-
именований.__
поверхностных, вязкостных и плавкостных
свойств смесей с использованием усовершенствованных методов исследования,
в которых использование методов вычислительной математики, современных
способов обработки информации и возможностей персонального компьютера
позволило повысить точность и надежность получаемых результатов.
Основные научные и теоретические результаты работы:
4. Впервые с целью увеличения точности результатов эксперимента в ме-
тоде лежащей капли предложено дополнительное фиксирование горизонталь-
ной проекции капли, что позволило не только качественно, но и количественно
судить о симметричности образовавшейся капли и получить данные по поверх-
ностному натяжению оксидных и металлических расплавов с точностью до 0,3-
0,5%, плотности с точностью 0,05-0,1% и краевому углу смачивания с точно-
стью 0,5-1% (Патент Украины № 000А).
5. При усовершенствовании способа определения краевого угла смачива-
ния промышленных металлургических расплавов с целью повышения точности,
которая повысилась в 2,5 раза, капля сформирована принудительно, что позво-
лило получить стабильную каплю оптимального размера, которая сохраняет
симметрию, не стекает с поверхности и не имеет на поверхности продуктов,
вызывающих гистерезис краевого угла смачивания (Патент Украины
№ 000А).
150
6. Усовершенствованы методики решения основного уравнения поверхно-
сти капли на основе усовершенствованного математического аппарата с реали-
зацией в системе визуального программирования Delphi, что позволило значи-
тельно ускорить обработку данных и осуществить полную автоматизацию рас-
чета поверхностного натяжения расплавов с высокой степенью точности (менее
0,5%) по сравнению известными методиками.
7. Разработана высокотемпературная экспериментальная установка для ис-
следования поверхностных свойств металлургических расплавов, которая в от-
личие от известных установок, снабжена оптической системой и персональным
компьютером, которые позволяют цифровое изображение лежащей капли, по-
лучаемое в эксперименте, обрабатывать с помощью быстродействующего про-
граммного комплекса, что значительно снижает время проведения эксперимен-
та, позволяет хранить данные и упрощает работу экспериментатора.
8. Проанализированы экспериментальные данные по поверхностным,
вязкостным и плавкостным свойствам промышленных ШОС на основе цемента
(типа К-1) и на основе отходов ферросплавного производства и установлено,
что последняя смесь имеет более высокую температуру «излома», в ней легче
происходит выделение кристаллической фазы при затвердевании и обеспечива-
ется более низкое качество непрерывнолитой заготовки, поскольку еѐ затвер-
девание на оболочке вытягиваемой заготовки происходит на большем расстоя-
нии от нижнего края кристаллизатора. У ШОС на основе отходов производства
Fе-Мn поверхностное натяжение выше на ≈ 8 мДж/м2, а температура начала те-
чения по нашим данным выше на ≈ 45 °С, чем у смесей на основе цемента.
9. Установлена принципиальная возможность получения более дешевых и
менее токсичных смесей с пониженной температурой плавления путѐм коррек-
тировки состава ШОС на цементной основе и введении в него разжижающих
добавок (Na2О 5-5,5% мас., В2О3 4-5% мас., МnО 5-6 % мас.) и исключением
нефелинового концентрата, что дало возможность снижения температуры
плавления до 1083-1120°С, вязкости при 1200°С - до 0,45-1,2 Па∙с, поверхност-
ного натяжения - до 287-311 мДж/м2. С применением метода эволюционного
151
симплекс-планирования экспериментов, определены оптимальные составы
ШОС на цементной основе, исключая из их состава нефелиновый концентрат и
заменяя его шлаками электропечного производства марганцевых сплавов (па-
тент Украины № 000А и № 000).
10. Экспериментально показано положительное влияние за счет замены в
ШОС цемента доменным шлаком без ухудшения физико-химических свойств
образующегося из них шлакового расплава при условии снижения доли сили-
катной глыбы на 4-5% масс. и увеличения доли основного шлака производства
Fe–Mn на 5-6% масс. (патент Украины № 000).
11. На основании сравнительных промышленных испытаний наиболее легко-
плавкой из предлагаемых безнефелиновых смесей доказано, что отбраковка
слябов по поверхностным дефектам снизилась в 2,5 раза, отсортировка листо-
вого проката по поверхностным и внутренним дефектам снизилась в 2 раза, со-
держание силикатных и оксидных включений в металле, разлитом под опытной
смесью, снизилось в 2 раза. Ожидаемый экономический эффект от внедрения
результатов диссертационной работы на ПАО «МК «Азовсталь» составил 485
тыс. грн/год (доля соискателя 30% ).
152
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Максаев качества непрерывнолитых слябов
автолистовых сталей / , , // Сб.
науч. тр. ДонГТУ. – Алчевск, 2011. – Вып. 33. – С. 215-221.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
