Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/9042
Ідентифікатор медіа: R30-03350 (рішення Національної ради України від 25.04.2024 р. № 1418).
ISSN 2664-262X (p)
DOI: 10.32515/2664-262X
Browse
6 results
Search Results
Item Термодинамічні закономірності структуроутворення високоміцного чавуну при модифікуванні та різних умовах кристалізації розплаву(ЦНТУ, 2024) Кропівний, В. М.; Босий, М. В.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Молокост, Л. А.; Kropivnyi, V.; Bosyi, V.; Kuzyk, O.; Kropivna, A.; Molokost, L.У статті проведено результати аналізу термодинамічних закономірностей структуроутворення високоміцного чавуну при модифікуванні та різних умовах кристалізації розплаву. Запропоновано концепцію утворення зародків графіту у високоміцному чавуні. Визначено наступне: завдяки суттєвому перерозподілу всіх елементів, які розчиняються в розплаві чавуну при його модифікуванні стається очищення від сірки, фосфору та ін., а це дозволяє одержати структуру чавуну з кулястим графітом при застосуванні модифікаторів. Під час кристалізації чавуну з виділенням аустеніту відповідна пряма мікроліквація кремнію з коефіцієнтом розподілу буде меншою за одиницю, проте марганець буде більш рівномірно розподілятися у металі, а, відповідно, карбідостабілізуючі елементи ліквувати у рідку фазу. Наведено термодинамічний розрахунок теплових ефектів реакцій виділення графіту з розчиненого в залізі вуглецю, переходу кремнію та марганцю з рідкого стану в твердий в процесі утворення високоміцного чавуну. Визначено фізичну та приховану теплоту кристалізації високоміцного чавуну ентальпійним методом. The article presents the results of the analysis of thermodynamic regularities of structure formation of high-strength cast iron during modification and under different conditions of melt crystallization. The concept of the formation of graphite nuclei in high-strength cast iron is proposed. It has been established that during the modification of molten iron, as a result of a significant redistribution of all elements dissolved in it, impurities (sulfur, phosphorus, etc.) are removed, which makes it possible to obtain the structure of cast iron with nodular graphite with the use of modifiers. During the crystallization of cast iron with the release of austenite, direct microliquation of silicon with a distribution coefficient less than one is characteristic, manganese is more evenly distributed in the metal, and carbide stabilizing elements are treated in the liquid phase. A thermodynamic calculation of the thermal effects of the reactions of the release of graphite from carbon dissolved in iron, the transition of silicon and manganese from a liquid state to a solid state in the process of forming high-strength cast iron is presented. The physical and latent heat of crystallization of high-strength cast iron was determined by the enthalpy method.Item До питання структуроутворення високоміцного чавуну при використанні діаграм стану систем «Fe- Si», «Mg-Si» та «Fe-Si-Mg»(ЦНТУ, 2023) Кропівний, В. М.; Босий, М. В.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Молокост, Л. А.; Kropivnyi, V.; Bosyi, M.; Kuzyk, О.; Kropivna, А.; Molokost, L.У статті наведено результати аналізу закономірностей структуроутворення високоміцного чавуну при використанні діаграм стану систем «Fe-Si», «Mg-Si» та «Fe-Si-Mg». Розглянуто концепцію утворення графіту у високоміцному чавуні. Наведено схему формування структури високоміцного чавуну. Встановлено, що при модифікуванні розплаву чавуну в результаті істотного перерозподілу всіх розчинених у ньому елементів відбувається очищення рафінування від домішок (сірка, фосфор та ін.), що дозволяє отримувати структуру чавуну з кулястим графітом із застосуванням модифікаторів. Приведені діаграми системи «Fe-Si», «Mg-Si» та системи «Fe-Si-Mg» для розробки складу високоміцного чавуну. Аналіз даних приведених діаграм стану, показав, що всі сполуки елементів в складі сфероїдизуючих лігатур є легкоплавкими (tпл < 1300 °С) по відношенню до температури розплаву чавуну. При кристалізації чавуну з виділенням аустеніту характерна пряма мікроліквація кремнію з коефіцієнтом розподілу менше одиниці, марганець більш рівномірно розподіляється в металі, а в рідку фазу ліквують карбідостабілізуючі елементи. The purpose of the work is to establish the patterns of structural formation of high-strength cast iron using the thermodynamic theory of phase transformations and to analyze state diagrams of the components of Fe-Si-Mg ligatures. The article presents the results of the analysis of patterns of structural formation of high-strength cast iron when using state diagrams of the "Fe-Si", "Mg-Si" and "Fe-Si-Mg" systems. The concept of graphite formation in high-strength cast iron is considered. The structure formation scheme of high-strength cast iron is presented. Disclosure of the mechanism of processes of formation of spherical and vermicular graphite opens wide opportunities for controlling the structure and properties of high-strength cast iron and contributes to the development of effective technological processes for obtaining cast products for various purposes. It has been established that during the modification of cast iron melt, as a result of a significant redistribution of all elements dissolved in it, purification of impurities (sulfur, phosphorus, etc.) takes place, which allows obtaining the structure of cast iron with nodular graphite with the use of modifiers. Diagrams of the "Fe-Si", "Mg-Si" and "Fe-Si-Mg" systems for the development of the composition of high-strength cast iron are given. After analyzing the data of the given state diagrams, it was concluded that in the composition of spheroidizing ligatures, all compounds of elements are low-melting (tpl < 1300 °С) in relation to the melting temperature of cast iron. During the crystallization of cast iron with the release of austenite, a direct microliquation of silicon with a distribution coefficient less than unity is characteristic, manganese is more evenly distributed in the metal, and carbide stabilizing elements are treated in the liquid phase. The regularities of structure formation of modified cast iron under different crystallization conditions have been established. The analysis of the study of the regularities of the process of the formation of spherical and vermicular graphite and the analysis of state diagrams of the "Fe-Si-Mg" liga-tur components were performed.Item Дослідження та порівняльний аналіз зносостійкості литих мелючих тіл з хромистих чавунів(ЦНТУ, 2022) Ломакін, В. М.; Кропівний, В. М.; Пукалов, В. В.; Кропівна, А. В.; Молокост, Л. А.; Lomakin, V.; Kropivnyi, V.; Pukalov, V.; Kropivna, O.; Molokost, L.Випробувано мелючі тіла, відлиті з хромистого чавуну в багатомісному кокілі, на ударно- абразивну зносостійкість і ударостійкість. Для дослідження прийнято три типи хромистих чавунів: низькохромистий (~1% Cr), середньохромистий (до 5% Cr) і високохромистий (ВХБЧ, до 20% Cr). Досліджено макро- і мікроструктуру зазначених сплавів, як матеріалу литих мелючих куль. Встановлено підвищення ударно-абразивної зносостійкості і ударостійкості таких виробів при збільшенні масової частки хрому в чавуні за рахунок утворення в металевій основі карбідів типу (Fe, Cr)3C і особливо (Fe, Cr)7C3. Економічно обґрунтовано в якості матеріалу мелючих куль низькохромистий білий чавун. A study was made of the impact-abrasive wear resistance and impact resistance of grinding bodies cast in a multi-place mold. Three types of chromium cast irons were adopted for the study: low chromium (~1% Cr), medium chromium (up to 5% Cr) and high chromium (up to 20% Cr). The macro- and microstructure of these alloys as a material for cast grinding balls has been studied. Installed an increase in the impact-abrasive wear resistance and impact resistance of such products with an increase in the mass fraction of chromium in cast iron due to the formation of carbides of the (Fe, Cr)3C and especially (Fe, Cr)7C3. Balls were cast in multi-seat chill molds. Cast iron was smelted in a medium-frequency induction furnace, such as IChT, with the main lining on a charge of pure pig iron and steel low-carbon scrap. The temperature of cast iron production was 1500 °C. Liquid cast iron was subjected to alloying with medium carbon ferrochrome. The wear resistance of cast irons was determined on samples cut from balls in the radial direction. The tests were performed in a laboratory mill When tested for impact resistance, the grinding ball received a striking blow of mass 50 kg, falling from a height of 0,5 m. The frequency of application of dynamic loads was 10 beats per minute. Impact resistance was determined by the average number of impacts sustained by the grinding body prior to destruction. Nevertheless, significant excess of the cost high-chromium over low-chromium cast iron forces us to agree with the opinion of the majority of researchers and the practice of production of such metal products. In today's conditions, low-chromium white cast iron is an economically viable material for grinding media.Item Термодинамічна енергоефективність парокомпресійного теплового насоса на грунтових водах(ЦНТУ, 2022) Босий, М. В.; Кропівний, В. М.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Молокост, Л. А.; Bosiy, M.; Kropivnyi, V.; Kuzyk, О.; Kropivna, А.; Molokost, L.В статті розглянуто термодинамічну енергоефективність парокомпресійного теплового насоса (ПКТН) при використанні природних джерел теплової енергії довкілля, зокрема грунтових вод. Представлені схема ПКТН «вода-вода» для системи теплопостачання, температурні рівні в загальній системі ПКТН «вода-вода» та наведено приклад роботи циклу ПКТН «вода-вода» в р-h діаграмі для пропана (R290). Приведено результати термодинамічного дослідження енергоефективності застосування ПКТН при використанні грунтових вод як джерела низькопотенційної теплової енергії. Розглянуто застосування чистих вуглеводнів як робочих речовин для ПКТН, а також метод оцінки енергоефективності за ексергетичним аналізом термодинамічних процесів перетворення енергії, що відбуваються в ПКТН, робочим тілом якого є холодильний агент R290. Енергетичну ефективність ПКТН оцінювали коефіцієнтом перетворення ТН COP, він за розрахунками дорівнює 4,5. Термодинамічну ефективність ПКТН в системах теплопостачання розглядали за допомогою ексергетичного ККД в залежності від середньотермодинамічних температур теплоносіїв в конденсаторі і випарнику, який характеризує досконалість перетворення енергії і становить 44 %. The thermodynamic energy efficiency of a steam compression heat pump (PKTN) using natural sources of environmental heat, in particular groundwater, is considered in the article. The scheme of PKTN "water-water" for the heat supply system, temperature levels in the general system of PKTN "water-water" are presented and the example of work of the PKTN "water-water" cycle in the p-h diagram for propane (R290) is given. The results of a thermodynamic study of the energy efficiency of the use of PKTN when using groundwater as a source of low-potential thermal energy are presented. The article considers the use of pure hydrocarbons as working substances for PKTN, as well as a method for assessing energy efficiency by exergy analysis of thermodynamic energy conversion processes occurring in PKTN, the working fluid of which is the refrigerant R290. The energy efficiency of PКTN was estimated by the conversion coefficient of TH COP, it is calculated to be 4.5. The thermodynamic efficiency of PKTN in heat supply systems was considered using exergy efficiency depending on the average thermodynamic temperatures of heat carriers in the condenser and evaporator, which characterizes the perfection of energy conversion and is 44%. A thermodynamic study of the effectiveness of PKTN "water-water" for the space heating system using groundwater as a source of low-potential thermal energy. Evaluation of energy efficiency of thermodynamic processes of energy conversion occurring in PKTN "water-water" whose working fluid is a refrigerant R290 (propane) is performed by the method of exergetic analysis. It is shown that the exergetic efficiency of PKTN "water-water" depending on the average thermodynamic temperatures of evaporation and condensation is 44%.Item Ударостійкий чавун для молольних тіл(ЦНТУ, 2020) Ломакін, В. М.; Молокост, Л. А.; Lomakin, V.; Molokost, L.; Ломакин, В. Н.Проведено дослідження динамічної міцності (ударостійкості) молольних тіл, відлитих з низькохромистого чавуну в багатомісному кокілі, в залежності від вмісту хрому в сплаві. Встановлено підвищення ударостійкості виливків куль при збільшенні масової частки хрому в чавуні в межах до 1%. При цьому найбільше зростання динамічної міцності спостерігається при збільшенні масової частки хрому від 0,3% до 0,5%. При подальшому зростанні вмісту хрому ударостійкість білого низьколегованого чавуну підвищується менш помітно і при вмісту хрому 0,7-0,8% досягає максимуму. A study of the dynamic strength (impact resistance) of grinding bodies cast from low-chromium cast iron in a multi-seat chill mold depending on the chromium content in the alloy is carried out. As a starting point, cast iron of the following composition was used: carbon – 3,0%, silicon – 1,6%, manganese – 0,4%, sulfur – 0,05%, phosphorus – 0,06%. For the study, several batches of balls with a diameter of 60 mm were cast with different chromium content in cast iron, from 0 to 1%. Cast iron was smelted in a mediumfrequency induction furnace, such as IChT, with the main lining on a charge of pure pig iron and steel low-carbon scrap. The temperature of cast iron production was 1500 °C. Liquid cast iron was subjected to alloying with medium carbon ferrochrome. Balls were cast in multi-seat chill molds. When tested for impact resistance, the grinding ball received a striking blow of mass 50 kg, falling from a height of 0,5 m. The frequency of application of dynamic loads was 10 beats per minute. Impact resistance was determined by the average number of impacts sustained by the grinding body prior to destruction. An increase in the impact resistance of ball castings has been established with an increase in the mass fraction of chromium in cast iron up to 1%. Moreover, the greatest increase in dynamic strength is observed with an increase in the mass fraction of chromium from 0,3% to 0,5%. With a further increase in the chromium content, the impact resistance of white low-alloy cast iron increases less noticeably, and in the presence of chromium 0,7-0,8% reaches a maximum. The difference in hardness from the surface (~ 52 HRC) to the center of the ball (~ 42 HRC) is a value of about 10 units. The established impact resistance of grinding bodies made it possible to conclude: when grinding solid rocks with high content of solid quartz, the use of low chromium cast iron as a material for grinding media is the most effective, as in terms of achieve high impact resistance, and to ensure cost-effective performance. Проведено исследование динамической прочности (ударостойкости) мелющих тел, отлитых из низкохромистого чугуна в многоместном кокиле, в зависимости от содержания хрома в сплаве. Установлено повышение ударостойкости отливок шаров при увеличении массовой доли хрома в чугуне в пределах до 1%. При этом наибольший рост динамической прочности наблюдается при увеличении массовой доли хрома от 0,3% до 0,5%. При дальнейшем росте содержания хрома ударостойкость белого низколегированного чугуна повышается менее заметно, и при наличии хрома 0,7-0,8% достигает максимума.Item Порівняльна промислова оцінка графітових родовищ та руд України, характеристика збагачення руд(ЦНТУ, 2019) Кропівний, В. М.; Молокост, Л. А.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Кропивный, В. Н.; Молокост, Л. А.; Кузык, А. В.; Кропивная, А. В.; Kropivnyy, V.; Molokost, L.; Kuzyk, O.; Kropivnaуa, A.В статті розглянуто основні родовища графіту в Україні, методи збагачення графітових руд в залежності від ступеню їх фізико-хімічних змін, зроблено порівняльну промислову оцінку родовищ та визначені найбільш перспективні для освоєння об’єкти. На прикладі трьох найбільших родовищ графіту Українського щита розглянута проблема збагачення графітових руд, а також принципи їх поділу на промислові типи, дана характеристика графітовим рудам і властивостям графіту, застосування графіту в промисловості. Властивості цього мінералу дозволяють використання його, як і вуглецю в цілому, у всіх галузях народного господарства, науки та техніки. Основні галузі застосування природного графіту: - металургія (виробництво тиглів, ливарних форм, вогнетривів, протипригарних фарб); - нафтогазова галузь; - електрохімія; - машинобудування, авіаційна та космічна техніка(гальмівні колодки і накладки, самозмащувальні механічні частини – підшипники і вкладки).Визначені особливості кон'юнктури ринку графіту, що передбачає аналіз динаміки видобутку, виробництва, споживання мінеральної сировини в Україні та світі. В статье рассмотрены основные месторождения графита на Украине, методы обогащения графитовых руд в зависимости от степени их физико-химических изменений, сделана промышленная оценка, определены наиболее перспективные для освоения объекты. На примере трех наибольших месторождений графита Украинского щита рассмотрена проблема обогащения графитовых руд, а также принципы их разделения на промышленные типы, дана характеристика графитовым рудам свойствам графита, применение графита в промышленности. Основные области применения природного графита: - металлургия (производство тиглей, литейных форм, огнеупоров, противопригарные красок) - нефтегазовая отрасль; - електрохимия; - машиностроение, - авиационная и космическая техника (тормозные колодки и накладки, самосмазывающиеся механические части - подшипники и вкладки).Определены особенности коньюктуры рынка графита, что предусматривает анализ динамики добычи, производства, потребления минерального сырья в Украине та мире. In the article the basic deposits of graphite in Ukraine, methods of enrichment of graphite ores depending on degree of their physical and chemical changes are considered, the industrial estimation is made, the most perspective objects for development are defined. On the example of the three largest graphite deposits of the Ukrainian shield, the problem of enrichment of graphite ores, as well as the principles of their separation into industrial types, the characteristic of graphite ores and properties of graphite, the use of graphite in industry are given. The properties of this mineral allow you to use it as and carbon in General, in all sectors of the national economy, science and technology. The main fields of application of natural graphite: - metallurgy (production of crucibles, foundry molds, refractories, anti-stick paints); - oil and gas industry; -electrochemistry; -engineering, aviation and space technology (brake pads and pads, self-lubricating mechanical parts - bearings and pads). Peculiarities of graphite market conjuncture are determined that provides analysis of dynamics of extraction, production, consumption of mineral raw materials in Ukraine and in the world.