Розроблений технологічний процес одержання АЛ методами грануляції може бути реалізований в умовах діючого виробництва, зокрема при незначних переробках на існуючих фабриках огрудкування залізорудних окатишів. За самими загальними оцінками впровадження гранульованих АЛ забезпечує підвищення продуктивності дільниці азотування у 16 разів та зниження витрат електроенергії у 13-17 разів у порівняні з пірометалургійним азотуванням марганцю або ферохрому.

Але, маючи цілу низку переваг перед традиційними азотованими феросплавами, гранульовані АЛ холодного твердіння мають певні обмеження щодо виробництва, складу та властивостей. Так, застосування методу грануляції накладає жорсткі обмеження на крупність компонентів АЛ (3 мм), а використання як зв'язки рідкого скла приводить до необхідності застосування відносно довгої сушки, яка є лімітуючою стадією процесу. При цьому сама зв'язуюча є баластною домішкою, яка знижує вміст корисних компонентів в АЛ.

Зазначені обмеження можуть бути в значній мірі усунуті шляхом використання фундаментальної властивості певних органічних азотоносіїв переходити при нагріванні у рідкий стан без розкладання. Суть розробленого способу одержання рідкофазно окускованих АЛ полягає в тому, що при нагріванні суміші металічного наповнювача та азотовмісної твердої добавки до температури, яка забезпечує її плавління без розкладання, остання виконує роль зв'язки, забезпечуючи тим самим здатність суміші до формоутворення. При охолоджуванні на повітрі азотовмісна добавка кристалізується, завдяки чому досягається окускування суміші.

Встановлено, що для одержання потрібної міцності композиту при рідкофазному окускуванні кількість необхідного розплаву визначається крупністю помолу часток наповнювача. Для здійснення якісного рідкофазного окускування та забезпечення вмісту азоту в АЛ не менш 7 % оптимальна кількість карбаміду в суміші має становити 15-20 %. При цьому верхня границя інтервалу крупності часток металічного наповнювача повинна дорівнювати 20 мм.

Результати проведених досліджень також показали, що на процес рідкофазного окускування не впливає вид наповнювача. Оскільки в процесі низькотемпературного (135-145С) рідкофазного синтезу АЛ не відбувається зміни хімічного складу компонентів, вимоги до хімічного складу готової продукції обумовлюються вимогами до початкових матеріалів. При цьому як останні можуть бути використані будь-які речовини у залежності від призначення АЛ, тобто від марки сталі, яка виплавляється. Універсальними матеріалами є практично усі сплави марганцю та кремнію (вуглецевий та середньовуглецевий феромарганець, силікомарганець, феросиліцій та ін.). Для спеціальних випадків як наповнювачі можуть бути використані ферохром, ферованадій та інші феросплави або металічні компоненти (наприклад, стальна або чавунна стружка).

На основі усього комплексу виконаних теоретичних та експериментальних досліджень розроблена енерго- та ресурсозберігаюча технологія одержання рідкофазно окускованих АЛ та її апаратурне забезпечення. Розроблена технологія включає такі операції:

- подрібнення (за необхідністю) металічної складової до крупності - 20 мм;

- нагрівання металічного наповнювача до температури 140°C та його прокалювання;

- змішування наповнювача та гранульованого карбаміду у співвідношенні (80-85)/(20-15);

- підігрів суміші, плавління карбаміду та витримка розплаву протягом 5-10 хв. в інтервалі температур 135-145°С при інтенсивному перемішуванні;

- розливка у форми;

- охолодження до кристалізації.

Згідно з описаною технологією розроблені та виготовлені напівпромислові установки продуктивністю 250 кг/г (НМетАУ) та 700 кг/г (ММК). При експлуатації напівпромислових установок була одержана дослідно-промислова партія рідкофазно окускованих АЛ вагою більше 100 т. Крім того, ще понад 50 т виготовлено на стандартному обладнанні в умовах ЗСМК та ВАТ "Електрометалургічний завод "Дніпроспецсталь".

Результати досліджень виготовлених АЛ свідчать про досить високу гомогенність рідкофазно окускованих лігатур як за вмістом ведучіх елементів, так і за домішками, що дозволяє зробити висновок про можливість їх ефективного використання для виплавки сталей, в тому числі з вузькими границями вмісту легуючих елементів.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень виконано аналіз впливу технологічних факторів на ступінь засвоєння азоту рідкою сталлю при присадці АЛ. Розроблені технологічні рекомендації, які забезпечують стабільне засвоєння азоту з АЛ при виплавці низьколегованих та легованих сталей.

Рідкофазно окусковані та гранульовані АЛ холодного твердіння були успішно опробуванні у промислових умовах при виплавці сталей на базі композиції САТЮ у киснево-конверторних цехах №1 та №2 ЗСМК, мартенівському цеху №1 ММК та фасонно-ливарному цеху ДМЗ ім. Петровського; при виробництві на ВАТ "Кременчуцький сталеливарний завод" сталі 20ГЛ підвищеної міцності; при легуванні азотом сталей Х 12МАФ та 95Х 5ГМАФ в електросталеплавильному цеху №1 заводу "Дніпроспецсталь", а також апробовані при виплавці трансформаторної сталі в киснево-конверторному цеху ММК.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації одержано нове вирішення актуальної наукової проблеми - покращення структури та властивостей низьколегованих сталей за рахунок їх комплексного мікролегування азотом, титаном та алюмінієм і розроблені теоретичні та технологічні основи створення та виробництва принципово нових економічних азотовмісних сталей та лігатур.

2. На основі аналізу великої кількості літературних даних щодо мікролегування сталей азотом сумісно з нітридоутворюючими елементами (головним чином ванадієм, рідше ніобієм, титаном або алюмінієм) показано, що найкращий комплекс властивостей мають глибоко розкислені сталі з підвищеною концентрацією азоту (0,015-0,030 %) та карбонітридним зміцненням. Однак їх виробництво обмежено через газоевтектичне перетворення при кристалізації, яке визначає значну головну обрізь (до 30-40 %). Винятком є сталі, мікролеговані еквівалентною кількістю титану, в яких "надрівноважний" азот зв'язується в його карбонітриди значною мірою вже при кристалізації.

У той самий час відомості, які є у літературі про мікролегування конструкційних сталей азотом у комплексі з титаном або алюмінієм, вельми різномовні. У результаті виконання даної роботи розроблені наукові та технологічні основи оптимального мікролегування низьколегованих та вуглецевих сталей азотом, титаном та алюмінієм.

3. Теоретично обґрунтована та експериментально підтверджена ефективність виробництва та застосування кремністих сталей, мікролегованих азотом, титаном та алюмінієм. Встановлені умови, які необхідно враховувати при розробці нових економічних сталей на базі композиції САТЮ. Визначені оптимальні вмісти кремнію, азоту, титану та алюмінію, які забезпечують максимальне підвищення комплексу механічних та експлуатаційних властивостей низьколегованих сталей. Показано, що гарячекатані сталі на базі композиції САТЮ мають комплекс властивостей, який відповідає сталям підвищеної та високої міцності, і є більш економічними, ніж сталі - аналоги типу Г 2 та ХСНД.

4. Уперше розроблені теоретичні основи процесу перерозподілу азоту між фазами при газоевтектичній кристалізації сталей, у тому числі й типу САТЮ. Виконаний аналіз газоевтектичного перетворення у системі залізо-азот та у сталях на її основі. Вивчений процес структуроутворення при газоевтектичній кристалізації злитків сталей типу САТЮ, які містять підвищену концентрацію азоту (). Одержана математична модель для розрахунку початкового вмісту азоту в розплаві, який забезпечує формування оптимальної структури злитку з розосередженою усадочною раковиною із глибоко розкислених сталей типу САТЮ. Її застосування на практиці гарантує зниження головної обрізі при гарячій деформації злитків із сталей типу САТЮ до 3,0-5,5 %.

5. Розроблені та промислово освоєні 14 марок сталей на базі композиції САТЮ, які дозволяють виробляти економічний прокат підвищеної міцності. При цьому в залежності від вмісту базових елементів сталі типу САТЮ можна розподілити на 4 групи. У сталях першої групи ((10-15)САТЮ) базовим легуючим елементом є тільки кремній, і вони гарантовано забезпечують виробництво прокату класу міцності С 345 при суттєвому зниженні витрати легуючих елементів у порівнянні із сталями-аналогами (09Г 2С, 10ХНДП, 15ХСНД і т. п.). Друга група містить сталі 15ГСАТЮ, 15ХСАТЮ та 15САТЮД, які дозволяють одержувати прокат класу міцності С 375. Третя група - високоміцні сталі 15Г 2САТЮ(Д), 15ХСАТЮД та 35ГСАТЮ - забезпечує виробництво гарячекатаного прокату класу міцності ?390. Четверта група - арматурні сталі (22-35)САТЮ, (25-35)ГСАТЮ та 20ХСАТЮ, які забезпечують класи міцності А 400С та А 500С у гарячекатаному стані та Ат 600 - Ат 1000 після термозміцнення.

6. Технологія виплавки сталей типу САТЮ адаптована до всіх методів виробництва сталі: киснево-конверторного (НТМК, ЗСМК), мартенівського (АМК, ММК) та електрометалургічного (ФЛЦ ДМЗ ім. Петровского, "КСЗ"). При цьому сталі типу САТЮ вироблялися у двох модифікаціях:

- з вмістом азоту нижче або на рівні границі розчинності у твердому металі при температурі солідус для розливки на МБЛЗ або у спокійні злитки та відливки;

- з вмістом азоту вище вказаної границі, які розливаються до виливниць, що розширюються донизу, для напівспокійних сталей, з одержанням злитків з розосередженою усадочною раковиною.

7. Розроблені марки сталі, технології їх виробництва та нормативно-технічна документація дозволяють виробляти у промисловому масштабі:

- арматуру діаметром 6,0-40,0 мм у гарячекатаному та термозміцненому станах;

- прокат фасонний та листовий підвищеної міцності для застосування у металічних будівельних конструкціях зі зварними та іншими з'єднаннями;

- прокат для шпунтових свай, які застосовуються у морській воді;

- шахтне кріплення підвищеної несучої здатності;

- прокат та литво для вагонобудівництва.

8. Вирішена важлива народногосподарська задача зі створення та впровадження у промисловість економічних сталей масового сортаменту, які мають високий комплекс механічних та службових характеристик. Загальний економічний ефект від виробництва сталей типу САТЮ складається зі збільшення виходу придатного металу на 10-12 % (20-30 у.г.о./т), зниження витрат на легування (10-150 у.г.о./т) та виключення витрат на допоміжні матеріали (3,3 у.г.о./т) і становить від 15 до 180 у.г.о./т.

9. Уперше теоретично та експериментально обґрунтована можливість одержання принципово нових азотовмісних лігатур (АЛ) на базі стандартних феросплавів або відходів їх виробництва та органічних азотоносіїв методом рідкофазного окускування. Розроблені склади нових АЛ та технологія їх одержання, яка передбачає комплексне використання однієї зі складових (карбаміду) як азотоносія та зв'язки, що забезпечує рідкофазне окускування лігатури. Визначені оптимальні технологічні параметри процесу низькотемпературного синтезу АЛ, створені та апробовані напівпромислові установки продуктивністю 250 та 700 кг/г.

10. Теоретично та експериментально досліджено вплив технологічних факторів на ступінь засвоєння азоту рідкою сталлю при присадці нетрадиційних АЛ. Розроблені технологічні рекомендації, які забезпечують стабільне засвоєння азоту з АЛ при виплавці низьколегованих та легованих сталей.

11. Дослідно-промислова перевірка АЛ при виплавці сталей різного складу та призначення і всіх методів виробництва показала їх високу ефективність як альтернативи стандартним азотованим феросплавам.

У результаті впровадження АЛ досягається економічний ефект від заміни стандартних азотованих феросплавів (азотованого марганцю та ферохрому), який становить у цінах 1997 р. 24 грн./т сталі.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Трегубенко Г.Н. Массоперенос азота в многокомпонентных металлических системах, содержащих нитридообразующие элементы / Г.Н. Трегубенко, А.В. Рабинович, Ю.Б. Заславский, М.И. Тарасьев, И.М. Милова // Метало-физика и новейшие технологии. - 1995. - 17, № 9. - С. 77-80.

2. Трегубенко Г.Н. Перераспределение азота между фазами при кристаллиза-ции высокоазотистой стали / Г.Н. Трегубенко // Проблемы спец. электрометаллургии. - 1999. - № 4. - С. 57-66.

3. Трегубенко Г.Н. Анализ условия образования подкорковых пузырей в слитке высокоазотистой стали с рассредоточенной усадочной раковиной / Г.Н. Трегубенко // Теория и практика металлургии. - 1999. - № 6. - С. 14-16.

4. Трегубенко Г.Н. Возможности производства тонкостенного проката из высокоазотистых коррозионно-стойких сталей / Г.Н. Трегубенко, Ю.Б. Заславский, М.И. Тарасьев, А.В. Рабинович // Сталь. - 1999. - № 8. - С. 61-63.

5. Трегубенко Г.Н. Расчет неравновесного коэффициента распределения азота в высокоазотистых сталях / Г.Н. Трегубенко // Проблемы спец. электроме-таллургии. - 2000. - № 1. - С. 68-74.

6. Трегубенко Г.Н. О газоэвтектическом превращении при равновесной кристаллизации высокоазотистой стали / Г.Н. Трегубенко, А.В. Рабинович, М.И. Тарасьев // Теория и практика металлургии. - 2000. - № 4. - С. 24-26.

7. Трегубенко Г.Н. Газоэвтектическое превращение при кристаллизации высокоазотистой стали в неравновесных условиях / Г.Н. Трегубенко, А.В. Рабинович // Теория и практика металлургии. - 2000. - № 5. - С. 13-15.

8. Венец Ю.С. Моделирование усвоения азота стальной ванной из азотиро-ванных ферросплавов / Ю.С. Венец, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, А.В. Рабинович // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - № 4. - С. 35-38.

9. Рабинович А.В. Уменьшение головной обрези слитков спокойной азот-содержащей стали / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, В.А. Коржавин, В.А. Пирогов, В.Т. Черненко, А.В. Пучиков, А.С. Кудлай // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - № 5. - С. 13-15.

10. Венец Ю.С. Экономно-легированная никелем азотсодержащая корро-зионностойкая аустенитная сталь / Ю.С. Венец, Г.Н Трегубенко, М.И. Тарасьев, А.В. Рабинович // Вопросы атомной науки и техники. - 2000. - №4. - С. 149-152.

11. Трегубенко Г.Н. Закономерности кристаллизации высокоазотистой стали при интенсивном перемешивании расплава / Г.Н. Трегубенко // Металл и литье Украины. - 2000. - № № 11-12. - С. 8-9.

12. Рабинович А.В. Газоэвтектическое превращение в сплавах на основе системы железо - азот / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев // Эвтектика V: тр. Международ. конф. - Днепропетровск: НМетАУ, 2000. - С. 104-106.

13. Трегубенко Г.Н. Разработка технологии производства гранулированных азотсодержащих лигатур холодного твердения / Г.Н. Трегубенко, Н.В. Игнатов, Б.А. Нижегородов, М.И. Тарасьев, А.В. Рабинович // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2001. - № 1. - С. 30-33.

14. Трегубенко Г.Н. Нестационарное перераспределение азота при кристаллизации высокоазотистой стали / Г.Н. Трегубенко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2001. - 23, № 2. - С. 185-193.

15. Трегубенко Г.Н. Разработка технологии низкотемпературного жидкофаз-ного синтеза окускованных азотсодержащих лигатур / Г.Н. Трегубенко, Б.А. Нижегородов, Н.В. Игнатов, М.И. Тарасьев, А.В. Рабинович // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2001. - № 4. - С. 24-27.

16. Трегубенко Г.Н. Разработка технологии применения нетрадиционных азот-содержащих лигатур при выплавке хромистых, хромомарганцевых и кремниймарганцевых сталей / Г.Н. Трегубенко, А.В. Рабинович // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2001. - № 5. - С. 31-33.

17. Рабинович А.В. Разработка состава и технологии производства экономич-ных конструкционных сталей с карбонитридным упрочнением / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, В.А. Пирогов, В.Т. Черненко, А.В. Пучиков // Зб. наукових праць "Сучасні проблеми металургії". Т. 3. - Дніпропетровськ: Системні технології, 2001. - С. 232-241.

18. Rabinovicz A.V. Odporne na korozje staliwo austenityczne o duzej zawartosci azotu z oszczedna zawartoscia niclu / A.V. Rabinovicz, Ju.S. Venec Ju.S., G.N. Tregubenko, M.I. Tarasjev // Zaawansowane technologie w odlewnictwie staliwa: konf. - Krakow: Akademia Gorniczo-Hutnicza, 2001. - S. 50-55.

19. Rabinovich A.V. Analiza zachowania sie azotu podczas krystalizacji stali wysokoazotowej / A.V. Rabinovich, G.N. Tregubenko // Nauka dla przemysty odlewniczego: III Miedzynarod. konf. - Krakow: Akademia Gorniczo-Hutnicza, 2001. - S. 111-114.

20. Рабинович А.В. Микролегирование спокойных конструкционных сталей азотом с целью повышения эксплуатационных свойств и выхода годного / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, В.А. Пирогов, В.Т. Черненко, А.В. Пучиков // Тр. VI конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 2001. - С. 172-175.

21. Трегубенко Г.Н. Ассимиляция азота сталью при легировании нетрадиционными азотсодержащими лигатурами / Г.Н. Трегубенко // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 3. - С. 26-29.

22. Трегубенко Г.Н. Разработка технологии применения нетрадиционных азотсодержащих лигатур при кислородно-конвертерном производстве трансформаторной стали / Г.Н. Трегубенко, А.В. Рабинович // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 7. - С. 154-157.

23. Трегубенко Г.Н. Механизм формирования рассредоточенной усадочной раковины в слитках глубоко раскисленной стали, микролегированной азотом / Г.Н. Трегубенко // Теория и практика металлургии. - 2003. - № 1. - С. 16-20.

24. Трегубенко Г.Н. Формирование оптимальной структуры слитка глубоко раскисленной стали с рассредоточенной усадочной раковиной / Г.Н. Трегубенко // Теория и практика металлургии. - 2003. - № 2. - С. 37-41.

25. Рабинович А.В. Разработка технологии выплавки и разливки электростали в слитки с рассредоточенной усадочной раковиной / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, Ю.А. Бубликов, А.В. Пучиков, М.И. Тарасьев // Металлур-гическая и горнорудная промышленность. - 2004. - № 8. - С. 144-147.

26. Рабинович А.В. Теоретические основы и технология оптимального микролегирования электростали азотом, титаном и алюминием / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, Ю.А. Бубликов, А.В. Пучиков, Ж.А. Дементьева, О.В. Узлов, А.С. Сальников, Л.Н. Король, А.Н. Тумко // Зб. наукових праць "Сучасні проблеми металургії ". Т. 7. - Дніпропетровськ: Системні технології, 2005. - С. 97-107.

27. Рабінович О.В. Корозійні властивості прокату із нових ощаднолегованих високоміцних сталей / О.В. Рабінович, В.С. Вахрушева, Т.О. Деркач, Л.С. Северіна, О.В. Пучиков, Г.М. Трегубенко, М.С. Хома, Г.М. Круцан, О.В. Узлов // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2006. - №5. - С. 108-112.

28. Рабинович А.В. Разработка технологии и опытно-промышленное опробование производства высокопрочного фасонного и листового проката из экономнолегированных сталей / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, Г.А. Поляков, М.И. Тарасьев, Ю.А. Бубликов, А.В. Пучиков, О.В. Узлов, В.И. Пищида, О.В. Ревякин // Металлургическая и горнорудная промышлен-ность. - 2006. - № 7. - С. 118-121.

29. Рабинович А.В. Коррозионные исследования высокопрочного проката из экономичной стали с карбонитридным упрочнением для вагоностороения / А.В. Рабинович, В.С. Вахрушева, Т.А. Деркач, Л.С. Северина, А.В. Пучиков, Г.Н. Трегубенко // Сб. науч. трудов "Строительство, материало-ведение, машиносторение". Вып. 36, ч.1 - Днепропетровск: ПГАСА, 2006. - С. 167-176.

30. Rabinovich A. New steels inoculated by Ti + Al + N / A. Rabinovich, G. Tregubenko, Yu. Bublikov, G. Polyakov, V. Sidorenko, A. Puchikov, O. Uzlov // Advances in metallurgical processec and materials: рroc. International conf. Vol. 2. - Dnipropetrovsk: Higher Metallurgical Education of Ukraine, 2007. - P. 161-167.

31. Венец Ю.С. Прогнозирование механических и коррозионных свойств высокохромистых аустенитных сталей / Ю.С. Венец, Г.Н. Трегубенко // Теория и практика металлургии. - 2007. - №4-5. - С. 124-129.

32. Рабинович А.В. Улучшение структуры и повышение свойств литых ферри-то-перлитных сталей для транспортного машиностоения / А.В. Рабинович, Ю.А. Бубликов, Г.Н. Трегубенко, Г.А. Поляков, А.В. Пучиков, Ж.А. Дементьева // Современная электрометаллургия. - 2008. - №1. - С. 36-40.

33. Рабинович А.В. Разработка технологии выплавки коррозионностойких аустенито-мартен-ситных сталей, легированных азотом / А.В. Рабинович, Ю.Б. Заславский, М.И. Тарасьев, Г.Н. Трегубенко, И.М. Милова // Тр. III конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация, 1996. - С. 370-372.

34. Лоза В.В. Промышленное опробование нового азотсодержащего материала для легирования стали азотом / В.В. Лоза, Л.Н. Король, В.С. Грунин, А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко // Электросталеплавильное производство Украины: состояние и перспективы развития внепечного рафинирования и модифицирования стали: материалы научно-техн. конф. - Днепропетровск: ГМетАУ, 1997. - С. 27-28.

35. О.В. Рабінович Підвищення міцності литва із сталі 20ГЛ з метою забезпечення вимог до вантажних вагонів нового покоління / О.В. Рабінович, Г.М. Трегубенко, О.В. Пучиков, М.О. Клітін, В.Ю. Ейдліс, Ю.П. Шамраєв, А.Д. Лашко, О.Ю. Масич-Стукало // Залізничний транспорт України. - 2005. - № 3/1. - С. 251.

36. Рабинович А.В. Перспективный высокопрочный прокат для вагонов нового поколения / А.В. Рабинович, Г.Н. Трегубенко, М.И. Тарасьев, А.В. Пучиков, А.Д. Лашко, О.Ю. Масич-Стукало // Залізничний транспорт України. - 2005. - №3/1. - С. 252.

37. Пат. 20492 Україна, МПК ⁷ С 22С 35/00. Спосіб одержання азотвмісної лігатури / Ніжегородов Б.О., Ігнатов М.В., Рабинович О.В., Тарасьєв М.І., Трегубенко Г.М., Коржавін В.А., Черненко В.Т., Пірогов В.О., Пучиков О.В., Шапошніков В.О., Баришев В.М. - №97052517; Заявл. 29.05.97; Опубл. 15.10.01, Бюл. № 9.

38. Пат. 38010 Україна, МПК ⁷ С 22С 38/04, С 21С 5/04. Сталь і спосіб її виробництва / Трегубенко Г.М., Рабінович О.В., Тарасьєв М.І., Ігнатов М.В., Коржавін В.А., Пірогов В.О., Пучиков О.В., Черненко В.Т., Шапошніков В.О. - № 2000052782; Заявл. 16.05.00; Опубл. 15.06.04, Бюл. № 6.

39. Пат. 38055 Україна, МПК ⁷ С 22С 38/58. Аустенітна корозійностійка сталь / Вінець Ю.С., Трегубенко Г.М., Рабінович О.В., Тарасьєв М.І., Фельдман О.І., Кругленко В.А. - № 2000052920; Заявл. 23.05.00; Опубл. 16.02.04, Бюл. № 2.

40. Пат. 59276 А Україна, МПК ⁷ С 22С 35/90. Спосіб отримання азотовмісної лігатури / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Тарасьєв М.І., Ігнатов М.В., Пучиков О.В., Бубликов Ю.О. - №20021210430; Заявл. 23.12.02; Опубл. 15.08. 03, Бюл. № 8.

41. Пат. 60653 А Україна, МПК ⁷ С 21С 5/00. Конструкційна сталь / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Тарасьєв М.І., Ігнатов М.В., Пучиков О.В., Заславський Ю.Б., Бубликов Ю.О. - № 2003010641; Заявл. 24.01.03; Опубл. 15.10.03, Бюл. № 10.

42. Пат. 20839 Україна, МПК (2007) С 22С 38/14. Сталь для вагонобудування / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Пучиков О.В., Поляков Г.А. - № u200609086; Заявл. 16.08.06; Опубл. 15.02.07, Бюл. № 2.

43. Пат. 25394 Україна, МПК (2006) С 22С 38/14. Сталь для вагонобудування / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Пучиков О.В., Поляков Г.А. - № u200702728; Заявл. 15.03.07; Опубл. 10.08.07, Бюл. № 12.

44. Пат. 27931 Україна, МПК(2006) С 22С 29/02. Спосіб виробництва литих низьколегованих сталей з карбонітридним зміцненням / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Пучиков О.В., Поляков Г.А. - № u200704879; Заявл. 03.05.07; Опубл. 26.11.07, Бюл. № 19.

45. Пат. 32538 Україна, МПК (2006) С 22С 28/00. Лігатура азотовмісна / Рабінович О.В., Трегубенко Г.М., Пучиков О.В., Поляков Г.А., Ігнатов М.В. - № u200711456; Заявл. 16.10.07; Опубл. 26.05.08, Бюл. №10.

АНОТАЦІЯ

Трегубенко Г.М. "Розвиток наукових основ і розробка технології виробництва нових низьколегованих азотовмісних сталей" - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.16.02 - "Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів" - Національна металургійна академія України, м. Дніпропетровськ, 2008 р.

Розроблені наукові основи комплексного мікролегування кременистих сталей азотом, титаном та алюмінієм і створений новий клас сталей з карбонітридним зміцненням (типу САТЮ). Показано, що сталі типу САТЮ можуть бути масово застосовувані для виробництва економічного прокату підвищеної та високої міцності. Одержана модель для розрахунку необхідних границь мікролегування азотом, які забезпечують формування оптимальної структури злитка із розосереджоною усадочною раковиною зі сталей типу САТЮ. Її застосування на практиці гарантує зниження головної обрізі з 13-16 до 3,0-5,5 %. Розроблені принципово нові азотовмісні лігатури та високопродуктивні технології їх виготовлення, які дозволяють забезпечити практично необмежений об'єм виплавки сталей типу САТЮ.

Ключові слова: кремениста сталь, карбонітридне зміцнення, мікролегування, азот, титан, алюміній, прокат підвищеної міцності, розосереджона усадочна раковина, головна обрізь, азотовмісна лігатура.

АННОТАЦИЯ

Трегубенко Г.Н. "Развитие научных основ и разработка технологии производства новых низколегированных азотсодержащих сталей" - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.02 - "Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов" - Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск, 2008 г.

Диссертационная работа посвящена исследованию физико-химических закономерностей комплексного микролегирования азотом, титаном и алюминием низколегированных и углеродистых сталей, изучению механизма структурообразования при их кристаллизации, разработке составов и технологий производства принципиально новых экономичных азотсодержащих сталей и лигатур.

В работе проанализировано влияние микродобавок азота и нитридообразующих элементов (V, Nb, Al, Ti, B) на структуру и свойства низколегированных и углеродистых сталей. Показано, что литературные данные по микролегированию конструкционных сталей азотом совместно с титаном или алюминием весьма разноречивы. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке нового класса кремнистых сталей с карбонитридным упрочнением, в которых в качестве нитридообразующих элементов вместо ванадия и/или ниобия применяются относительно недорогие и достаточно доступные в Украине титан и алюминий (стали типа САТЮ). Установлено, что комплексное микролегирование азотом, титаном и алюминием приводит к значительному измельчению ферритного зерна и компенсирует охрупчивающее влияние повышенной концентрации кремния в сталях типа САТЮ, благодаря чему они обладают высокими значениями пластичности и ударной вязкости. Изучено влияние разных концентраций углерода, кремния, марганца, азота, титана, алюминия, церия, хрома и меди на комплекс свойств сталей типа САТЮ и определены оптимальные пределы легирования этими элементами. Разработаны 14 марок сталей на базе композиции САТЮ и показано, что они имеют комплекс свойств, соответствующий сталям повышенной и высокой прочности.

Исследована возможность уменьшения головной обрези слитков глубоко раскисленных сталей за счет ввода в расплав "сверхравновесного" содержания азота (выше растворимости при температуре солидус) и получения рассредоточенной усадочной раковины. Разработаны теоретические основы процесса перераспределения азота между фазами при газоэвтектической кристаллизации сталей, в том числе и типа САТЮ. Создана математическая модель для прогнозирования поведения азота в расплаве на любой стадии затвердевания слитков с рассредоточенной усадочной раковиной. Проанализировано газоэвтектическое превращение в системе железо-азот и в сталях на ее основе. Получены выражения для расчета параметров, характеризующих газоэвтектическое превращение при равновесной и неравновесной кристаллизации. Выполнено исследование физико-химических закономерностей процесса газовыделения при затвердевании глубоко раскисленных азотсодержащих сталей. Рассмотрен механизм обогащения азотом границ зерен при кристаллизации и проанализированы условия, при выполнении которых происходит образование стабильного зародыша азотного пузырька способного к росту.

Изучены физико-химические закономерности формирования оптимальной структуры слитков с рассредоточенной усадочной раковиной из глубоко раскисленных азотсодержащих сталей. Разработана математическая модель для расчета оптимальных пределов микролегирования азотом для разных составов сталей, технологических и теплофизических факторов разливки и кристаллизации металла. Ее применение на практике гарантирует снижение головной обрези при горячей деформации слитков из сталей типа САТЮ с 13-16 до 3,0-5,5 %.

Приведены результаты по промышленному освоению производства широкого сортамента проката из сталей типа САТЮ и исследованию его механических и эксплуатационных свойств. Показано, что прокат из сталей (10-15)(Г)САТЮ может массово применяться наряду и взамен проката из сталей классов прочности С 345 и С 375 в конструкциях без пересчета сечений элементов и их соединений. При этом, для получения арматуры, фасонного и листового проката более высокой прочности (390 МПа) могут использоваться горячекатаные стали (22-35)САТЮ, (25-35)ГСАТЮ, 15Г 2САТЮ(Д), 20ХСАТЮ и 15ХСАТЮД. Выполнен расчет экономической эффективности производства и применения сталей типа САТЮ. Определено, что общий экономический эффект от их внедрения составляет от 75 до 900 грн./т.

Разработаны принципиально новые экономичные азотсодержащие лигатуры на основе промышленно выпускаемых ферросплавов или отходов их производства и недефицитных органических азотоносителей. Определено оптимальное соотношение азотоноситель-наполнитель и номенклатура возможных составов лигатур. Разработаны энерго- и ресурсосберегающие высокопроизводительные технологии их изготовления, позволяющие обеспечить практически неограниченный объем выплавки сталей типа САТЮ. Разработаны теоретические и технологические основы ассимиляции азота сталью при легировании нетрадиционными азотсодержащими лигатурами. Сформулированы рекомендации, позволяющие получать стабильное и максимальное усвоение азота металлом при использовании новых лигатур.

Ключевые слова: кремнистая сталь, карбонитридное упрочнение, микролегирование, азот, титан, алюминий, прокат повышенной прочности, рассредоточенная усадочная раковина, головная обрезь, азотсодержащая лигатура.

SUMMARY

Tregubenko G.N. "Development of scientific foundations and working out of technology for manufacturing new low-alloyed nitrogen-bearing steels". - Manuscript.

Thesis for competition of the scientific degree of the doctor in engineering sciences in the specialty 05.16.02 "Metallurgy of ferrous and non-ferrous metals and special alloys" - National metallurgical academy of Ukraine, - Dniepropetrovsk, 2008.

The scientific foundations of the complex micro-alloying of the silicon steels with nitrogen, titanium and aluminum have been developed and a new class of steels with carbo-nitride strengthening (steels of the type SNTA) had been created. It was shown that steels of the type SNTA could be used in mass for manufacturing the economical rolled products of increased and high strength. The model for calculating the necessary limits of micro-alloying steels with nitrogen had been produced providing formation of the optimum structure with dispersed contraction cavity from steels of the type SNTA. Application of this model in practice ensures reduction of the head crop from 13-16 to 3.0-5.5 %. The new in essence nitrogen-bearing ligatures have been developed as well as high-production technologies of manufacturing these ligatures alloying to ensure the unlimited in practice volume of melting the steels of the type SNTA.

Keywords: silicon steel, carbo-nitride strengthening, micro-alloying, nitrogen, titanium, aluminum, rolled products of increased strength, dispersed contraction cavity, head crop, nitrogen-bearing ligature.

Размещено на Allbest.ru