Аннотация: Сельское хозяйство — основа экономики большинства античных государств. Не исключение и Боспорское царство, существовавшее в древности в Северном Причерноморье. Только в одной его части — на Керченском полуострове — археологи насчитали около 300 античных сельских поселений. Что они собой представляли?

Аннотация: Проведено исследование порошков оксида алюминия, полученных химическим диспергированием алюминиевого сплава Al-Zn-Mg-Cu при различных концентрациях щелочи, которые отличаются по фракционному составу. Отмечены различия по гранулометрическому составу, морфологии и структуре выбранных образцов. В ходе экспериментов определяется оптимальное количество связующего вещества для каждого типа порошка, чтобы достичь необходимой вязкости шликера. Процесс изготовления керамических изделий сложной формы без дефектов налажен с использованием технологии горячего шликерного литья, для чего точно подобраны параметры. Также установлены условия для выжигания органической связки и определена оптимальная температура обжига. В завершение характеристики готовой керамики подвергаются тщательному анализу.

Аннотация: Представлена конструкция специального приспособления для обработки фасонного отверстия в заготовке корпусной детали в станке электроэрозионной обработки. Выполнены исследования комплекта «приспособление-заготовка» на прочность и устойчивость с применением программного пакета «ANSYS». Выявлена также зависимость величин напряжений и перемещений в исследуемом комплекте «приспособление-заготовка» от различных масс заготовок. Исследование показывает возможность использования подобных приспособлений для закрепления деталей массой до 200 кг. в станках электроэрозионной обработки.

Аннотация: Анализ аварий технологического оборудования показывает, что наибольший процент поломок приходится на кривошипные пресса с маховичным приводом с возвратно-поступательным действием. Поэтому, актуальными остаются задачи надежного предохранения кривошипных прессов от перегрузок по усилию ползуна и повышения надежности их работы. Разработана система защиты кривошипных горячештамповочных прессов, таких как прессы мод. К-8544 усилием 25 МН, от технологических перегрузок с помощью специального бесконтактного измерительного и предохранительного устройства. Предложены оценка, способ и устройство измерения усилия кривошипного горячештамповочного пресса мод. К-8544, позволяющие определить и измерить текущие крутящие моменты приемного вала бесконтактным способом по частоте биений на основе частотного метода измерения деформации кручения с помощью широкополосной ЧМ-модуляции и метода конечных элементов. Для этой цели наиболее применим фазометр с широкополосным генератором качающейся частоты (ГКЧ), линией задержки и смесителем.

Аннотация: Рассматриваются методы математического моделирования зубчатых колес и зацеплений с целью определения температурных напряжений. Дается описание метода математической аналогии. Сама математическая аналогия строится на предпосылке плоско-деформированного термонапряженного состояния. Полученные результаты могут быть использованы для упрощения и повышения эффективности сложных, трудоемких и малопроизводительных процессов исследования, проектирования и изготовления элементов фрикционных систем.

Аннотация: Исследуются износостойкие покрытия и оптимизация параметров металлообработки при эксплуатации режущих инструментов с покрытиями. Представлена разработанная методика определения износостойких покрытий режущих инструментов для оптимизации режимов токарной обработки, основанная на применении компьютерных технологий и теории резания для решения данной задачи.

Аннотация: Рассмотрено холодное стесненное традиционное выдавливание стаканов с конической донной частью из упрочняющегося материала. Детально продемонстрированы методики выполнения конкретных расчетов деформирующей силы при различных геометрических параметрах стесненного выдавливания. Сравнением с экспериментальными данными, полученными при выдавливании алюминиевого сплава АД1, показана высокая точность выведенных расчетных формул.

Аннотация: Представлено комплексное исследование механизмов образования карбонитридов ниобия в сталях и сплавах различного назначения. На основе термодинамического анализа и экспериментальных данных детально охарактеризованы три основных типа включений: первичные (блочные, образующиеся в жидком металле и в начале кристаллизации), вторичные (эвтектические, формирующиеся в интервале ликвидус-солидус на конечных этапах затвердевания) и третичные (твердофазные, выделяющиеся ниже температуры солидуса). Показано, что морфология, размерное распределение и фазовый состав карбонитридов определяются химическим составом сплава, технологией модифицирования и условиями кристаллизации. Установлено, что для конструкционных сталей оптимальное содержание ниобия не превышает 0,4–0,5 %, при этом крупные первичные и вторичные включения (>1 мкм) оказывают негативное влияние на пластические и вязкие свойства. В противоположность этому, в жаропрочных сплавах эвтектические карбонитриды, размеры которых сопоставимы с величиной литого зерна, формируют структуру, эффективно препятствующую зернограничному проскальзыванию при ползучести. Наибольшую эффективность в ограничении роста зерна демонстрируют нанометрические третичные карбонитриды, образующиеся при распаде пересыщенных твердых растворов. Критическим параметром, определяющим влияние дисперсных частиц на структуру, является соотношение их размеров и межчастичных расстояний к величине зерна, где выполнение условия 5dвкл < dзер обеспечивает эффективное торможение миграции границ. Результаты работы позволяют оптимизировать технологии легирования ниобием для целенаправленного формирования структуры в соответствии с эксплуатационными требованиями к стали или сплаву.

Аннотация: Рассмотрены вопросы развития социального пространства региона с учетом социальной ответственности градообразующих предприятий черной металлургии. Дана оценка вклада ПАО «Северсталь» (г. Череповец) в развитие Вологодской области. В контексте взаимодействия компании и населения выполнен опрос населения с целью выявления проблем развития и изменения социального пространства, а также на предмет вопросов восприятия населением скорости изменений в различных сферах жизни общества и готовности населения к данными изменениям. Выделены современные тенденции в развитии социального пространства, включая изменение привычных форм коммуникации, ориентацию на цифровизацию, высокую скорость распространения знаний и образования, недостаточный уровень экологической устойчивости и развития правовой сферы. В деятельности предприятий черной металлургии наблюдаются парадоксы развития социального пространства: объективные результаты не всегда воспринимаются обществом как что-то положительное, что требует дополнительных путей развития взаимодействия населения и предприятий черной металлургии. Обоснованы направления развития социального пространства г. Череповца, направленные на трансформацию промышленного города в современный креативный хаб, что предусматривает развитие инфраструктуры креативной сферы с учетом социальных запросов населения и позволит развивать социальное пространство города в регионе размещения предприятий черной металлургии, стать моделью для формирования нового будущего для индустриальных городов.

Аннотация: В последние годы по мере роста объемов производства стали на предприятиях черной металлургии значительно увеличивается количество образующихся техногенных отходов. Среди них особое внимание привлекает пыль дуговой сталеплавильной печи, относящаяся к категории экологически опасных промышленных отходов. Однако ее химический состав характеризуется высоким содержанием ценных оксидов таких металлов, как цинк, железо,марг анец и свинец, что открывает перспективы использования данного материала в качестве вторичного сырья. В настоящем исследовании изучены термодинамические возможности переработки образцов пыли, полученной из дуговой сталеплавильной печи марки DSP100-UMZ АО Uzmetkombinat, в среде «уголь — водяной пар» при высокотемпературных восстановительных процессах. Проведенные химический и минералогический анализы выявили преобладание в ее составе цинка и железа, присутствующих преимущественно в форме франклинита (ZnFe2O3), цинкита (ZnO) и гематита (Fe2O3). Согласно расчетам, выполненным в диапазоне температур 800–1200 оС методом минимизации свободной энергии Гиббса, установлено, что оксиды цинка и свинца восстанавливаются и переходят в газовую фазу, а железо восстанавливается до металлического состояния и концентрируется в составе клинкера. Оксиды марганца подвергаются лишь частичному восстановлению, сохраняясь в основном в фазе MnO. Анализ констант равновесия подтвердил, что указанные реакции протекают термодинамически устойчиво при температурах выше 900 оС. С учетом испаряемости летучих металлов, энергетической эффективности и особенностей кинетики процесса, оптимальный температурный диапазон переработки определен в пределах 975–1050 оС. Полученные результаты могут служить научным обоснованием для разработки и внедрения эффективных технологий промышленной переработки пыли дуговой сталеплавильной печи, что позволит снизить экологическую нагрузку и одновременно обеспечить вовлечение вторичных ресурсов в металлургическое производство.

Аннотация: Представлены результаты исследования устойчивости насосных штанг и штоков штанговых глубинных насосов (ШГН) к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН). Рассмотрены стали 15Х2ГМФ (группы прочности Д и К по ГОСТ 31825-2012), 15Н3МА и 40Х, применяемые в серийном производстве элементов глубинно-насосного оборудования. Разработана ускоренная методика оценки деградации механических свойств в сероводородной (H2S) среде, позволяющая выявить склонность материалов к СКРН в течение 48 ч. Результаты по ускоренной методике сопоставлены с испытаниями по методу A стандарта NACE TM0177 и они продемонстрировали достоверную корреляцию. Установлено, что материалы группы прочности К (15Х2ГМФ-К) и сталь 40Х обладают высокой устойчивостью к СКРН при напряжении до 182 МПа, а стали группы прочности Д (15Х2ГМФ-Д, 15Н3МА) характеризуются сниженной пластичностью и чувствительны к разрушению в аналогичных условиях. Также предложены конструктивно-технологические решения, направленные на снижение эксплуатационных напряжений и предотвращение СКРН, в том числе введение деконцентраторов напряжений и их герметизация. Полученные результаты формируют основу для выбора оптимальных материалов и проектных решений при разработке и эксплуатации оборудования в H2S средах.

Аннотация: Основой комплексной системы обеспечения надежности и безопасности сварных трубопроводов является расчетно-экспериментальное обеспечение контроля их технического состояния на основе системно-структурного подхода. Представлены результаты многомасштабного моделирования процесса разрушения сварной стенки трубопровода из низколегированной стали 09Г2С, анализ двухосности напряженного состояния и расчетное обоснование широко применяемого в отрасли критерия «течь перед разрушением». Макроскопический уровень представлен расчетным анализом напряженно-деформированного состояния прямошовной трубы ø 530×7 мм с полуэллиптической поверхностной трещиной в cреде ANSYS, мезоуровень — моделированием роста трещины в рамках алгоритма SmartCrack по параметрам макромоделирования, микроуровень — стохастическим моделированием роста микротрещин допустимого размера согласно физическим представлениям о преимущественном распространении трещин по границам зерен и дефектам. Анализ результатов свидетельствует о значительном запасе прочности при эксплуатации трубопроводов из низколегированной высокопрочной стали 09Г2С, однако выявлено значительное влияние остаточных напряжений на коэффициент интенсивности напряжений, Т-напряжения и коэффициент двухосности. Проведенные расчетные оценки коррелируют с экспериментальными данными инструментальных измерений. Разработанная методика позволяет дать более точный прогноз развития трещиноподобных дефектов и оценить остаточный ресурс конструкций, в том числе по критерию «течь перед разрушением». Полученные результаты имеют фундаментальное значение для численного прогноза стадий, предшествующих образованию трещины и первичной течи по перколяционному критерию. Результаты применимы для совершенствования методов неразрушающего контроля, обоснования размеров допустимых дефектов, разработки технологий ремонта сварных соединений и повышения безопасности эксплуатации металлоконструкций, эксплуатируемых в экстремальных климатических условиях северо-востока России.

Аннотация: Боковые рамы тележек грузовых вагонов служат в условиях повышенных динамических нагрузок, которые могут превышать нормативные. Боковые рамы производят из сталей 20ГЛ, 20ГТЛ, 20ГФЛ и они должны быть подвергнуты термической обработке — нормализации или нормализации с отжигом I рода. После нормализации сталь должна иметь величину зерна не менее номера 8 по ГОСТ 5639-82 и ферритно-перлитную микроструктуру. Потенциал стали 20ГЛ, определяемый химическим составом, исчерпан и не позволяет повысить ее прочность. Решить проблему несоответствия несущей способности литых боковых рам высокому уровню эксплуатационных нагрузок можно за счет термоупрочнения стали 20ГФЛ, в которой мелкодисперсный карбид ванадия, выделяясь при охлаждении из аустенита, способствует измельчению структуры. Наибольшее измельчение структуры стали 20ГФЛ происходит при ее термоулучшении (закалка и высокий отпуск). Однако разработчики ограничились нормализацией, опасаясь коробления после закалки в воде и отпуска. Особенностью охлаждения низкоуглеродистой, низколегированной стали является необходимость высокой скорости закалки, которая обеспечивается применением водно-воздушной смеси. Установлено, что по мере увеличения скорости охлаждения в мартенситном интервале вероятность разрушения закаливаемых деталей сначала возрастает, а затем снижается до нуля. Для предотвращения закалочных трещин необходим самоотпуск. Применение новой технологии термоупрочнения (закалка и самоотпуск) литых боковых рам из стали 20ГФЛ, прошедших предварительную термообработку (нормализацию), позволяет снизить размер зерна (балл 9–10) и получить структуру сорбит отпуска, повысив прочность без снижения хладостойкости.

Аннотация: В связи с ростом требований потребителей к качеству продукции из черных металлов, получаемой волочением, проводится постоянная работа по оптимизации технологических процессов и выбору смазок при производстве металлических прутков, проволоки, труб и других изделий. Одним из основных факторов, влияющих на качество волочения, является качество передельной заготовки, проволоченной на участке грубосреднего волочения. При этом важным параметром, определяющим качество предельной заготовки на участке грубосреднего волочения, является применяемая для волочения смазка. Смазка должна хорошо и непрерывно разделять трущиеся поверхности и прочно к ним прилипать, выдерживать большие давления, обеспечивать минимальный износ канала волок, не оказывать вредного воздействия на обслуживающий персонал и быть недорогостоящей. Она не должна спекаться, разлагаться или расслаиваться. Для увеличения скорости волочения в соли жирных кислот вводят различные присадки и добавки, повышающие антифрикционные, противозадирные, противоизносные и антикоррозионные свойства смазок. В данной работе за счет модификации слоистых материалов фторсодержащими поверхностно-активными веществами получена сухая смазка для волочения, позволяющая повысить качество продукции, увеличить скорость волочения за счет улучшения трибологических свойств и гидрофобности. Наиболее эффективным показал себя слоистый материал, такой как дисульфид молибдена, модифицированный фторорганическими поверхностно-активными веществами.

Аннотация: Представлено определение рациональной ориентации геликоидного инструмента, обеспечивающей максимальное напряженное состояние в очаге деформации и наибольшие остаточные сжимающие напряжения в упрочненных деталях. Напряженно-деформированное состояние при воздействии геликоидного инструмента на цилиндрическую заготовку оценивали по величине временных напряжений, возникающих в очаге деформации, и остаточных напряжений после разгрузки упрочненной заготовки. В результате конечно-элементного моделирования и численного расчета установлено, что с увеличением угла поворота оси рабочего инструмента контакт инструмента с заготовкой ухудшается и происходит неравномерная деформация, что вызывает неравномерность распределения остаточных напряжений. Установлено, что при геликоидном поверхностном пластическом деформировании рациональной является величина угла поворота оси инструмента, равная 0 град., т. е. поворачивать его в вертикальной плоскости нецелесообразно. С увеличением числа витков инструмента от 1 до 3 интенсивность временных и остаточных напряжений растет монотонно на 26 и 30 % соответственно. Эффективное упрочнение обеспечивает рабочий инструмент с двумя профильными витками.

Аннотация: Приведено описание различных рельсовых профилей, прокатываемых на современных рельсобалочных станах в РФ. Показаны особенности различных рельсовых профилей в зависимости от геометрии профиля поперечного сечения и описано их разделение на симметричные и асимметричные. Из всего объема производимых в России рельсов наибольшее количество приходится на железнодорожные рельсы Р65. Изложена информация по химическому составу и легированию рельсовых марок сталей в соответствии с отечественными стандартами. Одним из основных параметров, определяющих качество рельса, является его геометрия, получаемая в процессе прокатки. Описана технология получения рельсов от выплавки и разливки до прокатки и контроля профиля. Даны рекомендации по методике проведения планирования многофакторного эксперимента с применением компьютерного моделирования применительно к прокатке в предчистовых и чистовых четырехвалковых калибрах. Приведены современные системы автоматического неразрушающего контроля отклонений формы и размеров поперечного сечения рельсов. Представлена общая технология производства рельсовых профилей на различных металлургических комбинатах нашей страны в технологический цепочке от сталеплавильного производства до термического упрочнения рельсов. Изложена информация, подтверждающая, что рельсы отечественного производства имеют наилучшие показатели предела выносливости и циклической трещиностойкости по сравнению с аналогами зарубежных производителей. Приведены планы по расширению и строительству железнодорожных путей в России, а также изложены перспективные направления энерго- и ресурсосбережения технологии прокатки.

Аннотация: С целью обоснования направлений совершенствования формы поперечного сечения железнодорожных рельсов типа Р71 проведено моделирование контактных напряжений, возникающих в процессе эксплуатации указанных рельсов, применительно к различным вариантам очертания головки их профиля. Многовариантное моделирование кроме варьирования формы очертания головки рельсов включало в себя также изменение величины подуклонки рельсов и величины смещения железнодорожных колес относительно оси катания. По полученным данным, наименьшая величина контактных напряжений при нормативной подуклонке рельсов (1/20) формируется при очертании головки профиля по типу японских рельсов. При этом в случае отклонения величины подуклонки рельсов от нормативного значения как в большую, так и в меньшую сторону наименьшие контактные напряжения зафиксированы применительно к рельсам с очертанием головки профиля по типу американских рельсов Arema. Для всех вариантов рассматриваемых профилей рельсов показано, что смещение колес относительно оси катания как при сужении, так и при расширении колеи в пределах нормативных значений не оказывает значимого влияния на величину контактных напряжений. Дополнительными исследованиями определено значимое влияние неравномерного износа поверхности катания железнодорожных колес на повышение величины контактных напряжений в рельсах. При этом степень относительного влияния износа колес на величину контактных напряжений значительно (в 2 раза и более) варьируется в зависимости от профиля рельсов и величины их подуклонки.

Аннотация: Представлена историческая ретроспектива развития рельсопрокатного производства на Урале, являющегося ключевым элементом становления отечественной металлургической отрасли. Освещен путь от создания первого российского паровоза Е. А. и М. Е. Черепановыми и организации первых рельсопрокатных производств на заводах Демидовых в середине XIX в. до формирования мощного, технологически оснащенного производства на Нижнетагильском металлургическом комбинате (ПАО «ЕВРАЗ» филиал «НТМК»). Особое внимание уделено вкладу выдающихся инженеров и управленцев — Я. С. Колногорова, К. П. Поленова, В. Е. Грум-Гржимайло в технологическую эволюцию: от пудлингового железа к бессемеровской стали, от ручной прокатки к созданию уникального прокатного стана «800». Детально освещены инновационные разработки НТМК: первая в мире промышленная установка объемной закалки рельсов, разработка технологии дифференцированного термоупрочнения и освоение производства рельсов бейнитного класса. Показана преемственность технологий от Демидовских заводов к современному НТМК, подтверждающая историческую роль Урала как металлургической базы России.

Аннотация: Рассмотрена опасная нештатная ситуация «Перелив металла через кристаллизатор», возникающая при эксплуатации слябовой машины непрерывного литья заготовок. На основе анализа производственных инцидентов и экспертных оценок выделены 14 ключевых технологических параметров, влияющих на уровень угрозы перелива. Предложена двухуровневая экспертная система, реализующая прогнозирование и диагностирование аварийной ситуации с использованием нечеткой логики по Мамдани. На первом уровне система оценивает четыре промежуточные предпосылки аварии (нестабильность уровня металла, некрытие стопора на рабочей скорости и при запуске, проскальзывание заготовки), на втором — формирует обобщенный индикатор возникновения нештатной ситуации, оцениваемой по пятиуровневой шкале. Система сохраняет активные нечеткие правила, что обеспечивает объяснимость выводов. Это позволяет оператору не только получать предупреждение, но и диагностировать конкретные причины роста уровня опасности для немедленной коррекции.

Аннотация: Последнее десятилетие металлургические комбинаты России активно работают над сокращением техногенного воздействия на окружающую среду. Коксохимическое производство традиционно ассоциируется с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Для снижения неорганизованных выбросов требуется обеспечение герметичности дверей камер коксования в течение длительного срока эксплуатации. Рассмотрены подходы к проектированию конструкции и рациональному выбору материалов, а также особенности производства и эксплуатации дверей коксовых батарей повышенной газоплотности. Высокая степень герметизации камеры коксования обеспечена современной конструкцией диафрагмы с гибкой подпружиненной уплотнительной рамкой ножевого типа из жаропрочной коррозионно-стойкой стали и многоточечным плунжерным прижимом. Конструкция дверей предусматривает возможность циркуляции газа для снижения его давления у двери и исключения образования сажи и смолы в зоне ножевого уплотнения. Высокий ресурс эксплуатации обеспечивается применением литой конструкции корпуса из чугуна с вермикулярной формой графита. Благодаря наличию в конструкции двери двух систем (запирающей и уплотняющей) реализовано естественное охлаждение корпуса двери воздухом с двух сторон. Описаны особенности освоения производства дверей повышенной газоплотности на производственной площадке в Нижнем Тагиле. Представлены результаты испытаний и внедрения разработанных конструкций дверей коксовых батарей на ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Для оптимизации процесса обслуживания дверей и мониторинга неорганизованных выбросов на коксохимическом производстве внедрена система контроля выбросов на основе машинного зрения.