limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2021-2-61-67lim-3333Research ArticleМеталлургияMetallurgyРециклинг пруткового лома нержавеющих металлов радиально-сдвиговой прокаткой с получением в нем градиентной ультрамелкозернистой структурыRecycling of stainless steel bar scrap by radial-shear rolling to obtain an ultrafine-grained gradient structureЛежневС. Н.LezhnevS. N.sergey_legnev@mail.ruНайзабековА. Б.NaizabekovA. B.ВолокитинаИ. Е.VolokitinaI. E.ПанинЕ. А.PaninE. A.cooper802@mail.ruКуисД. В.KuisD. V.KuisDV@belstu.byРудненский индустриальный институтКазахстанRudny Industrial InstituteKazakhstanКарагандинский индустриальный университетКазахстанKaraganda Industrial UniversityKazakhstanБелорусский государственный технологический университетБеларусьBelarusian State Technological UniversityBelarus202108072021026167Copyright © Лежнев С.Н., Найзабеков А.Б., Волокитина И.Е., Панин Е.А., Куис Д.В., 20212021Лежнев С.Н., Найзабеков А.Б., Волокитина И.Е., Панин Е.А., Куис Д.В.Lezhnev S.N., Naizabekov A.B., Volokitina I.E., Panin E.A., Kuis D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3333

Данная работа посвящена исследованию возможности рециклинга пруткового лома нержавеющих металлов с помощью радиально-сдвиговой прокатки. В ходе проведенных исследований по деформированию пруткового лома в виде шпилек из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н9Т на стане радиально-сдвиговой прокатки в прутке была получена микроструктура двух разных типов: на периферии – равноосная ультрамелкозернистая структура с размером зерна 0,4–0,6 мкм, в осевой зоне – ориентированная, полосчатая текстура. Данное расхождение в структуре периферийных и осевой зон совместно с результатами измерения микротвердости по сечению продеформированных на стане радиально-сдвиговой прокатки образцов из нержавеющей аустенитной стали 12Х18Н9Т с суммарной степенью деформации 44,4 % свидетельствуют о градиентном характере полученной микроструктуры.

This work is devoted to the study of the possibility of recycling bar scrap of stainless metals using radial-shear rolling. In the course of studies on the deformation of bar scrap in the form of pins made of 12X18N9T stainless austenitic steel on a radial-shear rolling mill, the resulting bar was obtained microstructure of two different types: on the periphery an equiaxed ultrafine-grained structure with a grain size of 0.4–0.6 microns was formed; in the axial zone anoriented, banded texture was obtained. This discrepancy in the structure of the peripheral and axial zones, together with the results of cross-section microhardness measurements of samples made of 12X18N9T austenitic stainless steel with a total degree of deformation of 44.4 %, indicates the gradient nature of the resulting microstructure.

рециклинградиально-сдвиговая прокаткапрутковый ломнержавеющая аустенитная стальградиентная структураультрамелкозернистая структураrecyclingradial-shear rollingbar scrapaustenitic stainless steelgradient structureultrafine-grained structureДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства образования и науки Республики Казахстан (Грант № AP08955575).ReferencesPatent 1086789 USA. Method of rolling flanged shapes / Edwin E. Slick, 1914.Slick E. E. Method of rolling flanged shapes. Patent USA, no. 1086789, 1914.Patent 4982591 USA. Rail recycle process / Darrell B. McGahhey, 1991.McGahhey D. B. Rail recycle process. Patent USA, no. 4982591, 1991.Бахтинов, Ю. Б. О целесообразности перекатки изношенных рельсов в сортовые профили // Производство проката. 2000. № 7. С. 2–4.Bahtinov Ju. B. O celesoobraznosti perekatki iznoshennyh rel’sov v sortovye profili [On the feasibility of rolling worn rails into long profiles]. Proizvodstvo prokata = Rolling production, 2000, no. 7, pp. 2–4.Патент 2509615 РФ. Способ перекатки рельсов / А. И. Трайно, Д. М. Иванов, 2014.Trajno A. I., Ivanov D. M. Sposob perekatki rel’sov [Method of rails re‑rolling]. Patent RF, no. 2509615, 2014.Патент 2511201 РФ. Способ перекатки железнодорожных рельсов / А. И. Трайно, Д. М. Иванов, 2014.Trajno A. I., Ivanov D. M. Sposob perekatki zheleznodorozhnyh rel’sov [Method of railway rails re‑rolling]. Patent RF, no. 2511201, 2014.Патент 2491139 РФ. Способ производства фасонного проката / И. З. Вольшонок, Д. М. Иванов, А. Д. Русаков, М. П. Рыжик, А. И. Трайно, 2013.Vol’shonok I. Z., Ivanov D. M., Rusakov A. D., Ryzhik M. P., Trajno A. I. Sposob proizvodstva fasonnogo prokata [Method of production of shaped rolled products]. Patent RF, no. 2491139, 2013.Патент 2574531 РФ. Способ производства сортового проката из демонтированного железнодорожного рельса / А. А. Злобин, 2016.Zlobin A.A. Sposob proizvodstva sortovogo prokata iz demontirovannogo zheleznodorozhnogo rel’sa [Method of production of long products from dismantled railway rails]. Patent RF, no. 2574531, 2016.Патент 2541211 РФ. Способ изготовления сортового металлопроката из фрагментов рельс / А. М. Матлашов, 2015.Matlashov A. M. Sposob izgotovlenija sortovogo metalloprokata iz fragmentov rel’s [Method for manufacturing high‑quality rolled metal from rail fragments]. Patent RF, no. 2541211, 2015.Рожков Г. К., Левандовский С. А., Саранча С. Ю. и др. Разработка современной ресурсосберегающей технологии производства арматурного проката и мелющих шаров // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением. 2019. № 3. С. 18–22.Rozhkov G. K., Levandovskij S.A., Sarancha S. Ju., Moller A. B., Kinzin D. I., Tulupov O. N. Razrabotka sovremennoj resursosberegajushhej tehnologii proizvodstva armaturnogo prokata i meljushhih sharov [Development of modern resource‑saving technology for the production of reinforcing bars and grinding balls]. Modelirovanie i razvitie processov obrabotki metallov davleniem = Modeling and development of metal forming processes, 2019, no. 3, pp. 18–22.Бадюк С. И., Лещенко А. И. Получение сортовых профилей проката из изношенных железнодорожных рельсов // Обработка материалов давлением. 2010. № 4. С. 162–167.Badjuk S. I., Leshhenko A. I. Poluchenie sortovyh profilej prokata iz iznoshennyh zheleznodorozhnyh rel’sov [Obtaining longrange profiles of rolled products from worn‑out railway rails]. Obrabotka materialov davleniem = Materials working by pressure, 2010, no. 4, pp. 162–167.Технология переработки железнодорожных рельсов на сортовой прокат / В. К. Смирнов, В. А. Шилов, А. М. Михайленко // Сталь. 1995. № 2. С. 46–48.Smirnov V. K., Shilov V.A., Mihajlenko A. M. Tehnologija pererabotki zheleznodorozhnyh rel’sov na sortovoj prokat [Technology for processing railway rails for long products]. Stal’ = Steel, 1995, no. 2, pp. 46–48.Патент 2356718 РФ. Способ ремонта штанг насосных методом пластической деформации / Н. А. Богатов, 2009.Bogatov N.A. Sposob remonta shtang nasosnyh metodom plasticheskoj deformacii [Method of repair of pumping rods by plastic deformation]. Patent RF, no. 2356718, 2009.Инновационная технология рециклинга насосных штанг с применением технологии и министанов радиально‑сдвиговой прокатки в условиях ОАО «Очерский машиностроительные завод» / С. П. Галкин, Б. А. Романцев // Инженерная практика. 2014. № 9. С. 58–61.Galkin S. P., Romancev B.A. Innovacionnaja tehnologija reciklinga nasosnyh shtang s primeneniem tehnologii i ministanov radial’no‑sdvigovoj prokatki v uslovijah OAO «Ocherskij mashinostroitel’nye zavod» [Innovative technology of recycling of pumping rods with the use of technology and mini‑radial‑shear rolling in the conditions of JSC “Ochersk machine‑building plant”]. Inzhenernaja praktika = Engineering practice, 2014, no. 9, pp. 58–61.Осачук Э. А. Ремонт насосных штанг по принципу горячей радиально‑сдвиговой винтовой прокатки // Инженерная практика. 2017. № 1–2. С. 17–22.Osachuk E.A. Remont nasosnyh shtang po principu gorjachej radial’no‑sdvigovoj vintovoj prokatki [Repair of pumping rods on the principle of hot radial‑shear screw rolling]. Inzhenernaja praktika = Engineering practice, 2017, no. 1–2, pp. 17–22.Galkin S. P. Radial shear rolling as an optimal technology for lean production // Steel in Translation. 2014. № 44 (1). Р. 61–64.Galkin S. P. Radial shear rolling as an optimal technology for lean production. Steel in Translation. 2014, vol. 44(1), pp. 61–64.Аkopyan, T. K., Belov N.A., Aleshchenko A. S. et al. Formation of the gradient microstructure of a new Al alloy based on the Al‑Zn‑Mg‑Fe‑Ni system processed by radial‑shear rolling // Materials Science and Engineering A. 2019. Vol. 746. P. 134–144.Akopyan, T. K., Belov N.A., Aleshchenko A. S., Galkin S. P., Gamin Y. V., Gorshenkov M. V., Cheverikin V. V., Shurkin P. K. Formation of the gradient microstructure of a new Al alloy based on the Al‑Zn‑Mg‑Fe‑Ni system processed by radial‑shear rolling. Materials Science and Engineering A, 2019, vol. 746, pp. 134–144.Dobatkin S., Galkin S., Estrin Y. et al. Grain refinement, texture, and mechanical properties of a magnesium alloy after radialshear rolling // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 774. P. 969–979.Dobatkin S., Galkin S., Estrin Y, Serebryany V., Diez M., Martynenko N., Lukyanova E., Perezhogin V. Grain refinement, texture, and mechanical properties of a magnesium alloy after radial‑shear rolling. Journal of Alloys and Compounds, 2019, vol. 774, pp. 969–979.Li Wang Y., Molotnikov A., Diez M., Lapovok R. et al. Gradient structure produced by three roll planetary milling: Numerical simulation and microstructural observations // Materials Science and Engineering A. 2019. Vol. 639. P. 165–172.Li Wang Y., Molotnikov, A., Diez M., Lapovok R., Kim H.-E., Tao Wang J., Estrin Y. Gradient structure produced by three roll planetary milling: Numerical simulation and microstructural observations. Materials Science and Engineering A, 2015, vol. 639, pp. 165–172.Derevyagina L. S., Gordienko A. I., Pochivalov Y. I., Smirnova A. S. Modification of the Structure of Low‑Carbon Pipe Steel by Helical Rolling, and the Increase in Its Strength and Cold Resistance // Physics of Metals and Metallography. 2018. Vol. 119. No 1. P. 83–91.Derevyagina L. S., Gordienko A. I., Pochivalov Y. I., Smirnova A. S. Modification of the Structure of Low‑Carbon Pipe Steel by Helical Rolling, and the Increase in Its Strength and Cold Resistance. Physics of Metals and Metallography, 2018, vol. 119, pp. 83–91.Diez M., Kim H. E., Serebryany V., Dobatkin S., Estrin Y. Improving the mechanical properties of pure magnesium by threeroll planetary milling // Materials Science and Engineering A. 2014. Vol. 612. P. 287–292.Diez M., Kim H. E., Serebryany V., Dobatkin S., Estrin Y. Improving the mechanical properties of pure magnesium by threeroll planetary milling. Materials Science and Engineering A. 2014, vol. 612, pp. 287–292.Bajor T., Kulakowska A., Dyja H. Analysis of the rolling process of alloy 6005 in a three‑high skew rolling mill // Materials. 2020. Vol. 13. No 5. P. 1114.Bajor T., Kulakowska A., Dyja H. Analysis of the rolling process of alloy 6005 in a three‑high skew rolling mill. Materials, 2020, vol. 13(5), P. 1114.Skripalenko M. M., Romantsev B.A., Galkin S. P., Kaputkina L. M., Skripalenko M. N. Study of Strain and Structural Peculiarities in Different Stages of Twoand Three‑High Screw Rolling // Steel in Translation. 2019. Vol. 49. No 10. P. 709–715.Skripalenko M. M., Romantsev B.A., Galkin S. P., Kaputkina L. M., Skripalenko M. N. Study of Strain and Structural Peculiarities in Different Stages of Twoand Three‑High Screw Rolling. Steel in Translation, 2019, vol. 49(10), pp. 709–715.Galkin S. P. Regulating radial‑shear and screw rolling on the basis of the metal trajectory // Steel in Translation. 2004. Vol. 34. No 7. P. 57–60.Galkin S. P. Regulating radial‑shear and screw rolling on the basis of the metal trajectory. Steel in Translation. 2004, vol. 34(7), pp. 57–60.Valiev R. Z., Alexandrov I. V., Zhu Y. T., Lowe T. C. Paradox of strength and ductility in metals processed by severe plastic deformation // Journal of Materials Research. 2002. Vol. 17. No 1. P. 5–8.Valiev R. Z., Alexandrov I. V., Zhu Y. T., Lowe T. C. Paradox of strength and ductility in metals processed by severe plastic deformation. Journal of Materials Research, 2002, vol. 17, pp. 5–8.Галкин С. П., Харитонов Е. А. Реверсивная радиально‑сдвиговая прокатка. Сущность, возможности, преимущества // Титан. 2003. № 1(12). С. 39–45.Galkin S. P., Haritonov E.A. Reversivnaja radial’no‑sdvigovaja prokatka. Sushhnost’, vozmozhnosti, preimushhestva [Reverse radial‑shear rolling. The nature, opportunities, advantages]. Titan = Titanium, 2003, no. 1, pp. 39–45.Raab G. I., Simonova L.A., Aleshin G. N. Tailoring the gradient ultrafine‑grained structure in low‑carbon steel during drawing with shear // Metalurgija. 2016. Vol. 55. No 2. P. 177–180.Raab G. I., Simonova L.A., Aleshin G. N. Tailoring the gradient ultrafine‑grained structure in low‑carbon steel during drawing with shear. Metalurgija. 2016, vol. 55(2), pp. 177–180.Рааб Г. И., Кодиров И. С., Алешин Г. Н., Рааб А. Г., Ценев Н. К. Влияние особенностей формирования градиентной структуры при интенсивной пластической деформации сплавов с различными типами кристаллической решетки // Вест. Магнитогорского гос. техн. ун‑та им. Г. И. Носова. 2019. Т. 17. № 1. С. 64–75.Raab G. I., Kodirov I. S., Aleshin G. N., Raab A. G., Tsenev N. K. Vlijanie osobennostej formirovanija gradientnoj struktury pri intensivnoj plasticheskoj deformacii splavov s razlichnymi tipami kristallicheskoj reshjotki [Influence of features of gradient structure formation under intense plastic deformation of alloys with different types of crystal lattice]. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. G. I. Nosova = Bulletin of Magnitogorsk state technical University named after G. I. Nosov, 2019, vol. 17(1), pp. 64–75.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.