В данной статье проведен термодинамический анализ процесса обработки первичного алюминия борной кислотой в ковше. Для расчетов использовалось программное обеспечение HSC Chemistry 9.0 компании Outotec Technologies. В расчетах исследуемый температурный диапазон соответствовал производственным условиям АО «Казахстанский электролизный завод» в пределах 650 – 950 0С. Диапазон давлений принимался исходя из технологических условий флюсовой обработки алюминия в раздаточном ковше с рабочей высотой 2 м и находился в пределах 101,33–148,99 кПа. Наличие твердой фазы и низкая кинетика процессов характеризуется нижним пределом указанного диапазона температур. Наиболее приближенным к реальным рабочим условиям при электролизе демонстрирует верхний предел температур. Давление у зеркала металла представляется нижним пределом в диапазоне давлений, верхним представлено давление на глубине погружения флюса эквивалентного 2 м. Глубина погружения навески в расчетах варьировалась в диапазоне 0,5 – 2 м. Исследования проводились в рамках грантового финансирования Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан по конкурсу «Жас Галым» по проекту ИРН АР19175493 «Разработка технологии рафинирования первичного алюминия фильтрами с активной поверхностью». Термодинамический анализ в исследованном диапазоне температур и давлений однозначно свидетельствует о том, что фазы борида ванадия более стабильны по сравнению с боридами алюминия, и, следовательно, они будут образовываться преимущественно в данном температурном диапазоне. Порядок стабильности также предполагает, что ванадий может быть легко удален из расплавов алюминия путем добавления бора.

https://doi.org/10.48081/VXZY6701

2024

Выпуск 2

В данной статье представлены результаты научно-исследовательских работ, выполненных авторами в области определения предельных нагрузок в съемном оборудовании вагон-платформ в сцепе при перевозке длинномерных рельсовых плетей (от 800 м) на железных дорогах Казахстана. Проведенный предварительный обзор и анализ существующих методов и методик расчета показал, что на данный момент нет расчетных моделей, учитывающих предельные нагрузки при перевозки длинномерных рельсовых плетей (от 800 м) по железным дорогам. В работе предложены основные расчетные схемы для определения предельных нагрузок в съемном оборудовании вагон-платформ в сцепе при перевозке длинномерных рельсовых плетей (от 800 м) при прохождении круговых кривых. Основной идеей исследования является то, что разрабатываемый метод расчета предельных нагрузок в съемном оборудовании вагон-платформ в сцепе (рельсовозах) при перевозке длинномерных рельсовых плетей (от 800 м) позволит определять безопасность их транспортирования по железным дорогам Казахстана. Реализация данного научного проекта существенно повысит эффективность внедрения высокоскоростного «бархатного пути» в Казахстане. Представленные результаты исследований, на наш взгляд, имеют серьезное прикладное значение, которое, несомненно, будет интересно инженерам и ученым, занимающимся исследованиями в области железнодорожного транспорта.

https://doi.org/10.48081/KZSI2960

2024

Выпуск 2

Приведен анализ работ в области эксплуатации и технического обслуживания автомобилей с газобаллонным оборудованием. В частности, рассматривается проблема запуска двигателя автомобилей с системой питания газовым топливом в холодное время года. В автомобильном газовом баллоне cжиженные углеводородные газы находится в агрегатных состояниях: жидком и газообразном. Под действием температуры окружающей среды в баллоне происходит изменение агрегатного состояния газа и содержанием тепла в системе. Целью данной работы является обеспечение работоспособности автомобилей с газовым оборудованием в системе питания при отрицательных температурах путем поддержания давления сжиженного углеводородного газа в автомобильном газовом баллоне в заданных пределах. Авторами предлагается система подогрева газа в баллоне с установкой ленточного нагревателя снаружи в виде кожуха, а также спирального змеевика с электронагревателем, встраиваемого в боковой стенке баллона. Отражена методика определения необходимой мощности нагревательного элемента, времени работы нагревателя для поддержания давления, а также потери тепла в баллоне в процессе эксплуатации. В условиях учебно-производственных мастерских факультета Инженерии НАО «Торайгыров университет» разрабатывается учебный стенд компонентов газобаллонного оборудования автомобиля с возможностью проведения экспериментов.

https://doi.org/10.48081/HDMO1329

2024

Выпуск 2

При производстве ферросплавов требуется высокое качество шихтовых материалов и тщательная их подготовка для обеспечения нормальной работы печей и соответствия продукции стандартам заказчиков. Углеродистые восстановители, используемые в этом процессе, должны обладать высокой реакционной способностью, электрическим сопротивлением, и соответствовать строгим требованиям по содержанию золы, влаги и летучих веществ. Качество восстановителей значительно влияет на технические показатели основного оборудования и процесс восстановления металла. Одним из важных показателей восстановителей является их влажность, которая влияет на режим работы печей и их транспортировку. В ферросплавной промышленности колебания влажности компонентов шихты могут привести к изменениям тепловых и электрических режимов печи. К примеру, для производства высокоуглеродистого феррохрома требуется предварительная сушка восстановителей до строго определенного показателя влажности. Влагоемкость и водонасыщение восстановителей являются важными показателями для определения температуры и режима сушки. В исследовании рассматривается использование углей марки Г месторождения Жалын для производства спецкокса и в смеси с углями марки Д месторождения Шубарколь в соотношении 1:1. Целью экспериментов было изучение влагоемкости и процесса водонасыщения полученного спецкокса в сравнении с Шубаркольским спецкоксом. Результаты исследований показывают, что влагоемкость спецкокса влияет на оптимизацию производственных процессов, улучшение эксплуатационных характеристик, хранение и транспортировку, контроль качества, энергетическую эффективность и экологическую безопасность. Таким образом, исследования влагоемкости спецкокса играют важную роль в повышении эффективности, безопасности и устойчивости промышленных процессов.

https://doi.org/10.48081/RKRP8312

2024

Выпуск 2

В данной статье представлены результаты разработки и методики подбора рациональных составов полимербетона и фибробетона, обеспечивающих физико – механические характеристики новых конструкционных материалов для машиностроительной отрасли. Новизной настоящих исследований является доказательство технической возможности и экономической целесообразности получения нового композиционного материала, который может быть использован в машиностроении при изготовлении оборудования для горно– металлургического комплекса На текущий момент композитные материалы, такие как полимербетон и фибробетон, широко используются в различных отраслях промышленности. Исследованиями выявлено, что рациональным является использование заполнителя с прерывистой гранулометрией, состоящей из трех фракций. При этом более мелкие фракции заполняют пустоты в более крупных фракциях, что повышает плотность полимербетона и его прочность. Установлено, что целесообразно иметь фракции, отличающиеся друг от друга на порядок. Это позволило для полимербетона, для изготовления корпусов редукторов рекомендовать рациональный состав смеси. Исследовано влияние основных факторов на характеристики полимербетонов: частоты вращения рабочего органа смесителя, времени перемещивания компонентов и температуры смолы ЭД. Разработана технология смешения компонентов в две стадии, что обеспечивает получение гомогенной смеси и изотропный материал после отверждения. Проведенные исследования подтвердили, что использование этих материалов для корпусных деталей в машиностроении по техническим характеристикам не уступает традиционным материалам, таким как чугун и сплавы алюминия. Это подтверждает их роль в качестве более экономичных аналогов. Оборудование, используемое на горных предприятиях и металлургических заводах, подвергается тяжелым условиям эксплуатации, таким как воздействие агрессивных сред, высокая запыленность, резкие перепады температур, транспортировка абразивных жидкостей и прочее. В связи с этим при производстве корпусов машин и механизмов приходится увеличивать их толщину, что приводит к избыточному расходу металла, сложностям в обслуживании и увеличению стоимости. Замена традиционных металлов композитными материалами с улучшенными характеристиками представляется целесообразной.

https://doi.org/10.48081/MIQJ9460

2024

Выпуск 2

Приведены результаты лабораторных опытов по исследованию влияния температуры, расхода восстановителя и продолжительности процесса на распределение цинка и свинца между продуктами высокотемпературного спекания клинкера совместно с хлоридом кальция. Установлено, что при температурах выше 700 °С содержание цинка в клинкере резко снижается. Минимальное содержание цинка в клинкере 0,85 % достигнуто при температуре 900 °С. Повышение температуры до 1000 °С лишь незначительно снижает содержание цинка в клинкере (до 0,77 %). Повышение расхода CaCl2 с 1,0 до 1,3 раза превышающего его расход от СНК, увеличивает содержание цинка в возгонах с 36,23 % до 40,85 %. Дальнейший рост расхода CaCl2 на содержание цинка в возгонах влияет незначительно. Установлены оптимальные параметры высокотемпературного спекания клинкера совместно с хлоридом кальция: Т=900 °С, t=60 минут, расход CaCl2 в 1,3 раза превышающий его расход от СНК. Получены цинковые возгоны высокого качества, % масс.: 40,87 Zn; 0,16 Pb; прочие. Извлечение цинка в возгоны – 99,3 %. Наличие минимального содержания свинца в возгонах на их качество существенного влияния не окажет. Полученные результаты составляют основу заключительной стадии хлорирующей технологии переработки свинецсодержащей цинковой пыли черной металлургии и использованы при построении общей технологии для селективного извлечения цинка и свинца в товарные продукты.

https://doi.org/10.48081/WDEH9242

2024

Выпуск 2

В статье рассматривается одна из актуальных задач в области обработки металлов давлением – изучение закономерностей изменение микроструктуры при реализации интенсивных сдвиговых деформации при прокатке в системе калибров «овал-круг». Для описания эволюции микроструктуры выбран метод численного моделирования на основе феноменологической модели Джонсона-Мейла-Аврами-Колмогорова (JMAK модель), широко используемый в исследованиях различных процессов обработки металлов давлением. В программном комплексе DEFORM 3D выполнено конечно-элементное моделирование процесса прокатки по трапдицинной и новой схеме, расчитаны параметры микроструктуры для стали AISI 316 с использованием модели динамической рекристализации. Произведен сравнительный анализ значений и характера распределения по сечению средних размеров зерна материалов, полученных при прокатке по традиционной и новой схеме. По результатам моделирования установлено, что реализация интенсивных сдвиговых деформации при прокатке в системе калибров «овал-круг» обеспечивает более интенсивные и равномерное измельчение зерна по всему сечению полосы по сравнению с традиционной схемой. Получено подтверждение неоднородности механических свойств металла по сечению при прокатке по традиционной схеме прокатки. Доказано эффективность новой схемы прокатки в проработке наиболее пораженных дефектами участков исходной заготовки.

https://doi.org/10.48081/GTRY3997

2024

Выпуск 2

Термодинамическое моделирование было проведено с использованием программного пакета HSC Chemistry для определения оптимальных параметров процесса, применяя вращающийся план второго порядка (план Бокса-Хантера). Данное моделирование способствует улучшению понимания физических и химических процессов, позволяет прогнозировать поведение системы в различных условиях, оптимизировать процессы и сокращать время и ресурсы, необходимые для экспериментов. Определены влияние температуры на равновесное распределение кремния, марганца и алюминия в системе «брикет-уголь-кварцит». Определены степень перехода кремния и марганца в комплексную лигатуру, а также содержание этих металлов в сплаве с помощью термодинамического моделирования. Повышение эффективности комплексной переработки сырья в ферросплавной отрасли также способствует использование подготовленной шихты в виде брикетов из руды и восстановителя. Мы предлагаем выплавку комплексной лигатуры из брикета, состоящего из некондиционного марганцевого сырья, отсевов кокса, а также из высокозольного угля и кварцита, с последующим моделированием процесса выплавки в лабораторной руднотермической печи. Электроплавка проводилась с использованием марганецсодержащих брикетов, высокозольного угля и кварцита (для корректировки химического состава и нейтрализации остаточного углерода) в руднотермической электропечи мощностью до 150 кВ*А. В результате опытов по руднотермической электроплавке брикета с высокозольным углем была получена комплексная лигатура со средним содержанием кремния 45,92–53,11%, марганца 27,72–34,81% и алюминия 5,60–6,91%.

https://doi.org/10.48081/YBOS2438

2024

Выпуск 2

Одной из важнейших технологических операций, определяющих качество отливок, является изготовление литейной формы. В статье приводится анализ современного состояния вопроса получения высококачественных отливок литье в песчано-смоляные формы (далее – ПСФ). Определено, что ПСФ позволяет изготавливать качественные отливки с минимальным процентом дефектов литья, но недостатком таких литейных форм является высокая стоимость связующего – термореактивной смолы пульвербакелита. Определено, что одним из основных направлений снижения стоимости формы за счет снижения содержания связующего, а, следовательно, и отливки в целом, является использование давления в процессе формообразования. Исследования направлены на отработку технологических режимов в условиях применения вариативного давления, позволяющих сократить содержания связующего в ПСФ. В связи с этим исследования, способствующие совершенствованию технологического процесса изготовления песчано-смоляных литейных форм, в частности, обеспечивающих высокую прочность и плотность при одновременном уменьшении содержания дорогостоящего связующего (пульвербакелита) в смесях, и не ухудшающих при этом других параметров, является актуальными. Важным вопросом для литейных форм является их состав. Традиционно основными компонентами форм являются наполнитель (кварцевый песок) и связующее (один из видов смолы – пульвербакелит). Помимо основных компонентов в исследовании используются добавки: керосин и технический спирт. В исследованиях строго соблюдяется санитарно-гигиенических норма на рабочем месте вследствие выделения фенола и аммиака при деструкции смолы. Всего проанализировано около 20 источников.

https://doi.org/10.48081/LYLN8169

2024

Выпуск 2

В данном проекте представлен трехступенчатый шариковый тяговый привод для электромобилей, обеспечивающий замечательное соотношение скоростей 1/27. Геометрические и кинематические аспекты были тщательно проанализированы и рассчитаны вручную, а затем проверены с помощью программного обеспечения Recurdyn при различных скоростях вращения (100, 500, 1000 об/мин). Для предотвращения смещения шариков при более высоких скоростях вращения была применена стратегия, предусматривающая небольшой зазор между промежуточными шариками. При выборе материала предпочтение было отдано стали "Gear-Steel" из-за ее высокого предела текучести, дополненного интеграцией в упорный подшипник. Анализ статического равновесия проводился вручную, чтобы получить представление о взаимосвязи между силами предварительного нагружения, которые затем были визуализированы с помощью графиков MATLAB. Эффективность качения для каждой ступени рассчитывалась отдельно. Конструкция предусматривала соединение трех круглых фланцев с помощью 18 штифтов и 18 тяжелых шестигранных болтов. Моделирование в ANSYS выявило максимальное эквивалентное напряжение в 737 МПа на третьей ступени. Наконец, Solidworks помог оптимизировать топологию, что привело к заметному уменьшению общего объема на 14,5 %.

https://doi.org/10.48081/AHMR1201

2024

Выпуск 2