CC BY
71
system differ from the old ones; a modernized car fleet has also gained different qualitative and quantitative characteristics. In particular, noise indicators of the singular vehicle reduced, but the general cars number increased. Thereby using the old method for equivalent loudness levels calculation isn't reasonable. There is a question of modernizing the calculation method. Nowadays techniques is developing fast so that the equipment for the traffic noise detecting does.
REFERENCE
1. Osipov G. L. Snizhenie shuma v zdanijah i zhilyh rajonah / G. L. Osipov, E. Ju. Judin, G. Hjubner i dr. - Pod red. G. L. Osipova, E. Ju. Judina. - M. : Strojizdat, 1987. - 558 s.
2. Judin E. Ja. Metod rascheta shuma poezda na primagistral'noj territorii / E. Ja. Judin, I. D. Kotova // Zashhita ot shuma v zdanijah i na territorii zastrojki : sb. nauch. tr. // Pod red. E. Ja. Judina. - M. : NIISF, 1987. - 143 s.
3. Karagodina I. L. Gorodskie i zhilishhno-kommunal'nye shumy i bor'ba s nimi / I. L. Karagodina, G. L. Osipov, I. A. Shishkin. - M. : Medicina, 1964. - 231 s.
4. Kovrigin S. D. Arhitekturno-stroitel'naja akustika. - M: Vysshaja shkola, 1980 g. - 184 s.
5. Samojljuk E. P. Bor'ba s shumom v gradostroitel'stve / E. P. Samojljuk. - K. : «Budivel'nik», 1975 g. - 128 s.
6. Alekseev S. P. Bor'ba s gorodskimi i zavodskimi shumami / S. P. Alekseev, Ju. I. Shnejder. -M.; L.: Gosstrojizdat, 1939.- 325 s.
7. Pospelov P. I. Model' rasprostranenija shuma ot odinochnogo avtomobilja // Povyshenie transportnyh kachestv avtomobil'nyh dorog / P. I. Pospelov, V. N. Pokid'ko. - M., 1986. - 130 s.
8. Pospelov P. I. Bor'ba s shumom na avtomobil'nyh dorogah / P. I. Pospelov. - M. : -Transport, 1981. - 88 s.
9. K. Yuichi. Issledovanie transportnyh shumov / K. Yuichi, O. Ryuichi, Y. Shizuma. - Nihon onkyo gakkaishi: J. Acoust. Soc. Jap., 2001. - № 3. - 195 s.
10. Judin E. Ja. Spravochnik proektirovshhika. Zashhita ot shuma / E. Ja. Judin, V. N. Nikol'skij, I. D. Rassadina i dr. - M. : Strojizdat, 1974. - 134 s.
11. Samojljuk E. P. Issledovanie i primenenie shumozashhitnyh jekranirujushhih sooruzhenij v gradostroitel'stve: dis. kand. tehn. nauk. - K., 1968. - 125 s.
12. Ivanov N. I. Teorija i praktika bor'by s shumom: uchebnik / N. I. Ivanov - M. : Universitetskaja kniga. - Logos, 2008. - 424 s.
УДК 519.21
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЧУГУННЫХ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ НА ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В. Н. Волчук, к. т. н., доц.
Ключевые слова: прокатные валки, механические свойства, химический состав, гистограмма, анализ, прогноз
Постановка проблемы. Выход металлургического комплекса Украины на перспективные рынки Восточной Европы, Азии и Африки инициирует выпуск высококачественной продукции с заданными свойствами и конкурентоспособными ценовыми показателями. Требования заказчика на производство металлопродукции с повышенными показателями качества инициирует развитие и разработку новых подходов, позволяющих в сжатые сроки в заводских условиях проводить их контроль.
Оценка качества массивных металлических отливок, в частности, прокатных валков представляет собой сложную задачу в технологии их производства, являющейся периодической, многопараметрической и многокритериальной, где на качество валков оказывает влияние множество параметров технологии, и даже незначительное изменение части из них может привести к значительному изменению их качества.
Анализ литературы. Исследованием состава, структуры и свойств массивных чугунных отливок занималось множество ученых. Здесь отметим работы следующих отечественных ученых за последние 70 лет: М. Г. Окнов, И. Н. Богачев, А. Е. Кривошеев, К. П. Бунин, Ю. Н. Таран-Жовнир, Г. И. Сильман, А. А. Жуков, А. П. Чейлях, В. З. Куцова,
И. М. Спиридонова, С. А. Фирстов, В. И. Мазур, Л. С. Малинов, Т. М. Миронова, С. В. Бобырь и другие [1 - 7].
Анализ существующих неразрушающих методов контроля характеристик качества валков свидетельствует о том, что в настоящее время не существует детерминированного метода прогноза их механических свойств, основанного на анализе причинно-следственных связей. Поэтому, на сегодняшний день, использование статистических методов позволяет на основании анализа исследований степени влияния параметров технологии, включая химический состав, получать уравнения для прогноза механических свойств.
Цель статьи. Исследовать степень влияния элементов химического состава валков марок СПХН и СШХН на их механические свойства.
Изложение материала. Анализ технологии производства прокатных валков исполнения СПХН и СШХН за последние 70 лет позволил получить уравнения, описывающие связь между химическим составом и механическими свойствами. Для валков марок СПХН:
У1 = 1362,7386 - 392,8718-х1 + 265,3299х2 - 761,0881х3 + ...
+ 690,5904x4 - 1855,1262x5 + 1035,4836x6 - 272,4182x7 (1)
У2 = 2581,7645 - 441,5376-Х! - 301,7339x2 - 1111,5714x3 + (2)
+ 1444,3638x4 - 6673,2230x5 + 307,9051x6 + 94,7023-Ху (
Уз = 55,5393 + 1,7555-Х! - 28,8708x2 + 45,4863x3 - (3)
- 36,1528-Х4 + 6,9071-Х5 - 95,5473x6 + 25,3635ху (
У4 = 53,6523 + 3,3726-х1 - 4,5515x2 - 56,0294-Х3 + (4)
+ 4,5422-Х4 - 65,5854x5 + 35,1607-Х6 - 3,9772x7. (
Для валков марок СШХН:
У1 = 12,6775-42,0096-Х1+58,9659-Х2-31,7807-Х3 + + 197,8589x4 - 10634,3995x5 - 104,3966x6 - 9,4802-Х7 + 11984,5806х8
У2=-371,2266+72,1156х1+41,0662-х2-117,6987х3 + 156,2337х4-- 9975,4175-Х5+11,9613-Х6-27,7727-Х7 + 19495,5621х8
Уз = - 34,3381 + 0,0805x1+1,7733x2 + 20,3823-Х3 -40,5793х4 -- 12,1683x5 - 17,3381x6 + 3,3538x7 + 809,5190х8
У4=127,0881-11,7771Х1-0,1518Х2-9,0870Х3+ + 4,5789x4 + 29,8008x5 + 14,1879x6 - 0,1249x7 - 859,8517-х8,
.5. .6. .7. .8.
где У1 - предел прочности на разрыв, МПа; У2 - предел прочности на изгиб, МПа; У3 -ударная вязкость, КДж/м2; У4 - твердость по Шору, ЖБ; Х1 - 3,00 ^ 3,80 % С; х2 - 0,17 -г-2,43 % 81; Х3 - 0,30 г 0,91 % Мп; Х4 - 0,052 г 0,380 % Р; Х5 - 0,004 г 0,012 % 8; Х6 - 0,16 г 0,82 % Сг; Х7 - 0,17 г 2,40 % N1; х8 - 0,030 г 0,058 %
Оценка степени влияния элементов химического состава на механические свойства, полученная на основании анализа уравнений (1 - 8), представлена в виде гистограмм (рис. 1, 2).
Столбцы гистограммы, направленные вверх, описывают положительное влияние элементов структуры на свойства, вниз - отрицательное.
Рис. 1. Степень влияния элементов химического состава валков СПХН на предел прочности на разрыв - У1 (а), предел прочности на изгиб - У2 (б), ударную вязкость - У3 (в),
твердость - У4 (г)
1 | 0,331
1 0,19
\ш Мд
х7 хЗ
б
а
в
г
Рис. 2. Степень влияния элементов химического состава валков СШХН на: предел прочности на разрыв - У1 (а), предел прочности изгиб - У2 (б), ударную вязкость - У3 (в),
твердость - У4 (г)
В таблицах 1 и 2 приведена физико-химическая интерпретация влияния элементов химического состава на механические свойства валкового чугуна.
Таблица 1
Оценка влияния элементов химического состава на свойства валков СПХН
Физико-химическая интерпретация влияния элементов химического состава валкового чугуна марок СПХН на его механические свойства Показатели качества изменяются (при увеличении содержания химического элемента на каждые 0.1 %)
нэо СГв сгизг КС
В валках диаметром от 300 до 1100 мм о перлито-графито-цементитным рабочим слоем концентрацию углерода (хО следует понижать до < 2.8 %■ Это обусловлено тем, что большая часть углерода идет на создание графитных включений и потому увеличение его содержания, е этом случае, еедет к снижению и показателей прочности и пластичности. Связанный углерод при содержании до 1,2% в легированном чугуне повышает твердость и прочность, стабилизирует перлит, увеличивает количество основной упрочняющей фазы и повышает твердость и снижает пластичность. Показано влияние углерода в пределах 2.6-3 6 % на механические свойства рабочего слоя бочек валков. »0,5-2,6 единиц - 18-23 МПа - 20*25 МПа -2,5*2.8 кДж/м2
При малых концентрациях кремния - х2 (0,2-0.4 %) его используют в качестве достижения необходимой степени графитизации валков. При увеличении концентрации до 2,4 % он укрепляет феррит и уменьшает количество углерода в перлите, что приводит к уменьшению прочности. - 1.3*1,7 единиц - 3*8 МПа -3*10 МПа - 1.3*1.5 кДж/м2
Увеличение содержания марганца (х3) в рабочем слое прокатных валкое от 0,5 до 3.5 % повышает показатели твердости и прочности благодаря увеличению длины переходной зоны и сохранению карбидной составляющей по всему объему валка. + 0,5+ 1 единиц + 4*3 МПа + 4*10 МПа - 0,3*0,8 кДж/м2
Сера образует тугоплавкие соединения с марганцем (х,), магнием и кислородом Повышение содержания серы уменьшает прочность чугуна, но способствует повышению гпубины отбела. твердости и хрупкости аалков. В отбеленных валках содержание не должно превышать 0,1 %. понижает механические свойства
Фосфор (х$) уменьшает показатели прочности валков благодаря появлению твердь« и хрупких фосфидных эвтектик: РезР РеэР Ре3С. нарушающих сплошность металлической матрицы Чтобы не допустить понижение прочности, содержание фосфора в валках допускают до 0.5 % -5*10 единиц £0.3% +2.5*5% <0.3% +3+4% <0,3% - 0.5*1.5 кДж/м2
Никель (.>%) является графитизируюцим элементом, который повышает износоустойчивость, но уменьшает твердость. При содержании до 1,3 % он легирует феррит и уменьшает включения графита в серой зоне и перлито-графито-цементитном рабочем слое и таким образом снижает твердость, но повышает прочность и износоустойчивость чугунных валков При совместном влиянии с хромом никель повышает твердость валков, а в количествах до 1 % повышает их прочность и износостойкость. * 0,4*1,3 единиц + 1*5 МПа + 1*8 МПа + 2*3 кДж'м2
Хром (хг) ограничивает степень грэфитизации. Он укрепляет феррит перлита, вызывает уменьшение размеров включений графита и увеличивает твердость и показатели прочности. Показано влияние хрома при его содержании до 1 %. + 3+4 единицы + 7+10 МПа + 7+12 МПа + 0.5+0,8 кДж/м2
Медь (.>&) действует в том же направлении, что и никель, но слабее. Показано влияние присадки меди при ее содержании до 1 % + 0,4*0,6 единиц + 3*4 МПа +3*5 МПа + 0.3*0.8 кДж/мг
Примечание Знаки обозначают: * - повышение, - - понижение.
Таблица 2
Оценка влияния элементов химического состава на свойства валков СШХН
Физико-химическая интерпретация влияния элементов химического состава валкового чугуна марок СШХН на его механические свойства Изменение показателей качества при увеличении содержания химического элемента на каждые 0.1 %
нэо ств оизг КС
8 валках диаметром от 300 до 1100 мм с перлито-графито-цементитным рабочим слоем концентрацию углерода (х^) следует понижать до < 2,8 % Это обусловлено тем, что большая часть улеродэ идет на создание графитных включений, и потому увеличение его содержания в этом случае ведет к снижению и показателей прочности и пластичности. Связанный углерод при содержании до 1,2 % в легированном чугуне повышает твердость и прочность, стабилизирует перлит, увеличивает количество основной упрочняющей фазы и повышает твердость и снижает пластичность. Показано влияние углерода в пределах 2.6-3,6 % на механические свойства рабочего слоя бочек валков + 0,4*2 единиц - 15-20 МПа - 15*20 МПа - 2,2*2.5 кДж/м^
При малых концентрациях кремния - х2 (0.2-0,4 %) его используют в качестве достижения необходимой степени графитизации валков. При увеличении концентрации до 2.4 % он укрепляет феррит и уменьшает количество углерода в перлите, что приводит к уменьшению прочности. -1.2*1.5 единиц - 2*6 МПа - 2-8 МПа - 1.2+1,5 кДж/м^
Увеличение содержания марганца (х3) в рабочем слое прокатных валков от 0,5 до 3,5% повышает показатели твердости и прочности благодаря увеличению длины переходной зоны и сохранению карбидной составляющей по всему объему вагка + 0,8*1,5 единиц + 4-8 МПа + 4*10 МПа - 0,4*0.8 кДж/мг
Сера образует тугоплавкие соединения с марганцем (х,), магнием и кислородом. Повышение содержания серы уменьшает прочность чугуна, но способствует повышению глубины отбела. твердости и хрупкости валков. В отбеленных валках содержание не должно превышать 0,1 %. понижает механические свойства
Фосфор уменьшает показатеги прочности вагков благодаря появлению твердых и хрупких фосфидных эвтектик; РеэР РезР-РезС, нарушающих сплошность металлической матрицы. Чтобы не допустить понижение прочности, содержание фосфора в валках допускают до 0.5 % Никель является графитизирующим элементом, который П09ышэет износоустойчивость, но уменьшает твердость. При содержании до 1,3 % он легирует феррит и уменьшает включения графита в серой зоне и перлито-графито-цементитном рабочем слое и таким образом снижает твердость, но повышает грозность и износоустойчивость чугунньи валков. При совместном бгмянии с хромом никель повышает твердость вагков. а в количествах до 1 % повышает их прочность и износостойкость -5*10 единиц + 0,8-1,2 единиц 50.3% *2,5*5% + 2*10 МПа £0.3% +3*5% + 2*12 МПа 30.3% - 0,5-1.5 кДж/мг + 2*3 цДж^м2
Хром ¡х7) ограничивает степень графитизации. Он укрепляет феррит перлита, вызывает уменьшение размеров включений графита и увеличивает твердость и показатели прочности Показано влияние хрома при его содержании до 0.4 % с условием добавки никеля. + 3*4 единицы + 8*10 МПа + 8+15 МПа + 0.4+0^6 кДж^
Магний на валковые расплавы оказывает обессеривающее, раскисляющее и карбидиэирующее воздействие, а при содержании > 0,03 % приводит к образованию графитных включений шарообразной формы. Повышает износостойкость, термостойкость и прочность еэлков Показано влияние присадки магния при его содержании от 0.03 до 0.056 %. + 0,2*0,5 единиц + 10*20 МПа +15*25 МПа - 1*2 кДж/м*
Вывод. Реализация изложенного в статье подхода позволяет прогнозировать механические свойства прокатных валков марок СПХН и СШХН в заводских условиях.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Кривошеев А. Е. Литые валки / Теоретические и технологические основы производства. - М. : Металлургиздат, 1957. - 360 с.
2. Бунин К. П. Основы металлографии чугуна / К. П. Бунин, Я. Н. Малиночка, Ю. Н. Таран. - М. : Металлургия, 1969. - 416 с
3. Богачев И. Н. Металлография чугуна. - М. : Металлургиздат, 1962. - 392 с.
4. Бунин К. П. Строение чугуна / К. П. Бунин, Ю. Н. Таран. - М. : Металлургия, 1972. -160 с.
5. Макаренко К. В. Влияние графитовой фазы на процессы разрушения в чугунах / К. В. Макаренко, Д. А. Илюшкин // Металлургия машиностроения. - 2010. - № 3. - С. 25 - 29.
6. Добровольский И. И. Расчет структуры и механических свойств нелегированного и легированного чугунов / И. И. Добровольский, А. А. Жуков, И. О. Пахнющий // Литейное производство. - 1988. - № 5. - С. 6 - 8.
7. Миронова Т. М. Структура и свойства деформируемых чугунов / Т. М. Миронова, В. З. Куцова. - Д: НМетАУ, 2009. - 190 с.
SUMMARY
Problem statement. Exit metallurgical complex of Ukraine on promising markets of Eastern Europe, Asia and Africa initiates production of high-quality products with desired properties and competitive in price indices. Customer requirements for the production of steel products with high levels of quality development and initiates the development of new approaches that in a short time in the factory to carry out their control.
Assessment of quality solid metal castings, in particular rolling rolls represents a challenge in their production technology, which is periodic, and multiparameter multicriteria where quality roll influenced by many parameters of technology, and even small changes in some of them can lead to a significant change in their quality.
Analyzing of the resent research. Study of the composition, structure and properties of bulk iron castings engaged many scientists. Here we mention the following local scientists over the past 70 years: M. G. Oknov, I. N. Bogachev, A. E. Torticollis, K. P. Bunin, Y. N. Taran-Zhovnir, G. I. Silman, A. A. Zhukov, A. P. Cheylyah, V. Z. Kutsova, I. M. Spiridonova, S. A. Firstov, V. I. Mazur, L. S. Raspberry, T. M. Mironov, S. V. Bobyr and others [1 - 7].
Analysis of the existing non-destructive testing quality characteristics rolls indicates that currently there is no deterministic method of prediction of their mechanical properties, based on the analysis of causality. Therefore, to date, the use of statistical methods based on the analysis allows research the degree of influence of technology parameters, including chemical composition, to obtain equations for the prediction of mechanical properties.
Research objective. Explore the extent to which elements of the chemical composition of the roll marks SPHN SSHHN and their mechanical properties.
Conclusions. Implementation of the approach outlined in the article allows to predict the mechanical properties of rolls and brands SPHN, SSHHN factory.
REFERENCES
1. Krivosheev A. E. Litye valki / Teoreticheskie i tehnologicheskie osnovy proizvodstva. - M. : Metallurgizdat, 1957. 360 s.
2. Bunin K. P. Osnovy metallografii chuguna / K. P. Bunin, Ja. N. Malinochka, Ju. N. Taran. -M. : Metallurgija, 1969. - 416 s
3. Bogachev I. N. Metallografija chuguna. - M. : Metallurgizdat, 1962. - 392 s.
4. Bunin K. P. Stroenie chuguna / K. P. Bunin, Ju. N. Taran. - M. : Metallurgija, 1972. - 160 s.
5. Makarenko K. V. Vlijanie grafitovoj fazy na processy razrushenija v chugunah / K. V. Makarenko, D. A. Iljushkin // Metallurgija mashinostroenija. - 2010. - № 3. - S. 25 - 29.
6. Dobrovol'skij I. I. Raschet struktury i mehanicheskih svojstv nelegirovannogo i legirovannogo chugunov / I. I. Dobrovol'skij, A. A. Zhukov, I. O. Pahnjushhij // Litejnoe proizvodstvo. - 1988. - № 5. - S. 6 - 8.
7. Mironova T. M. Struktura i svojstva deformiruemyh chugunov / T. M. Mironova, V. Z. Kucova. - D: NMetAU, 2009. - 190 s.
УДК 697.7:519.673:536.423.4
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ Д1ЛЯНКИ ТРУБЧАСТОГО ГАЗОВОГО НАГР1ВАЧА У КОНДЕНСАЦ1ЙНОМУ РЕЖИМ1 РОБОТИ
Г. Г. Березюк, ст. викл., В. Ф. 1родов, д. т. н., проф.
Ключовi слова: трубчаст1 газов1 нагр1вач1, математична модель, конденсащя водяног пари
Постановка проблеми. У системах децентралiзованого теплопостачання виробничих примщень широко використовуються шфрачервош трубчасп газовi обiгрiвачi ( 1ТГО ). Ц пристро! призначенi для спалювання газу, перемiщення нагрiтих продуктiв згоряння з повiтрям усерединi трубчастого на^вача i опалення примiщення, де встановлений на^вач за рахунок променистого i конвективного теплообмiну нагрiвача з простором примщення. Трубчастi газовi обiгрiвачi е одночасно джерелами теплопостачання та опалювальними приладами. Використання цих обiгрiвачiв забезпечуе економда палива i рiвномiрний розподш комфортного тепла. Максимальноъ економн палива можливо досягти шляхом використання в конструкцп обiгрiвача режиму конденсацн водяно! пари з газопов^ряно! сумiшi.
Аналiз публiкацiй. Математичне моделювання трубчастих газових нагрiвачiв викладене у працях [1 - 3], де математична модель 1ТГО розглядаеться як едине цше, а саме як гiдравлiчний ланцюг iз розподiленими i регульованими параметрами за термшолопею теорн гiдравлiчних ланцюпв [4]. Однак у математичних моделях не враховуеться конденсацiйний режим роботи обiгрiвача.
Мета статтi - побудувати математичну модель гiдравлiчних i теплових режимiв дiлянки 1ТГО для зони конденсацн водяно! пари з газопов^ряно! сумiшi.
Виклад матерiалу. Основними елементами шфрачервоних трубчастих газових обiгрiвачiв е: газовий пальник як джерело теплово! енергн, радiацiйна труба, що передае теплову енерпю в опалюване примщення, вентилятор, що забезпечуе циркулящю газопов^ряно! сумiшi i видалення продуктiв згоряння, а також вщбивач - для спрямованого впливу теплового потоку вщ випромшювально! труби в зону обiгрiву. Принципову схему iнфрачервоного трубчастого об1гр1вача наведено на рисунку 1.
Рис.1. Схема тфрачервоного трубчастого газового обггргвача: 1 - пальник в захисному кожуа; 2 - штуцер подач1 газу; 3 -роз'ем з отвором у захисному кожуа для подач1 пов1тря; 4 - випром1нювальна труба; 5 - в1дбивач теплового випром1нювання (екран); 6 - витяжний вентилятор.
У зв'язку з особливостями переб^у фiзичних процешв можна видшити таю характерш дшянки (рис. 2):
1 - дшянка горшня пального газу в супутньому потощ пов^ря;
