Аннотация: В современных реалиях критически важно создание условий для подготовки инженеров нового типа — интеллектуально развитых, обладающих инновационным потенциалом, мобильных и способных принимать решения и эффективно осуществлять профессиональную деятельность в условиях цифровой экономики. Представлен анализ опыта реализации выпускной квалификационной работы в формате стартапа по направлению «Металлургия». Реализация проекта «Диплом как стартап» возможна только через привлечение студентов к работе в реальных металлургических проектах, дополненных проектными технологиями, реализуемыми через некоторые дисциплины учебного плана. К числу таких дисциплин можно отнести «Управление проектами», которая содержательно определяет когнитивную составляющую работы в проектах и включает принципы управления проектами, методы оценки эффективности проекта, финансовую оценку, управление рисками, а также изучение основных проблем, препятствующих успешному управлению проектами и пути их разрешения. По результатам проделанной работы можно сделать выводы, что студенты-бакалавры, обучающиеся по направлению «Металлургия», имеют представление о возможности защиты выпускной квалификационной работы в формате стартапа. Поскольку информация о специфике защиты в виде стартапа недостаточна, желающих выполнить эту работу менее 5 %. В связи с тем, что большое число студентов показало неуверенность в способности заниматься предпринимательской деятельностью через стартап, желательно в учебный план вводить дисциплины, связанные с развитием предпринимательских компетенций в рамках факультативов. В Институте цветных металлов Сибирского федерального университета в 2023–2024 гг. защищены 2 технологических стартапа, анализ которых показал, что ключевыми моментами успеха стартапа являются выявление перспективной идеи, направленной на решение реальной проблемы предприятия, и заинтересованность реализации этой идеи не только вуза, но и металлургического предприятия.

Аннотация: Широко используемый за рубежом способ обработки низкоуглеродистой горячекатаной арматуры Cold Stretching (или SBR: Stretching, Bending with Rebending) позволяет повысить ее механические свойства до следующего по ГОСТ 34028–2016 уровня. Так, например, становится возможным повысить класс арматуры А400 до уровня свойств А500 посредством сочетания ее растяжения при контролируемой степени холодной пластической деформации с добавлением элементов знакопеременного изгиба в специальных роликовых системах. Относительная простота данного способа значительно снижает затраты на производство, а также позволяет реализовывать его различными схемами оборудования. Представлено сравнение напряженно-деформированного состояния стальной арматуры при обработке в основных, широко используемых схемах оборудования для знакопеременного изгиба с растяжением, применяемых ведущими мировыми производителями. Сравнение выполнено на основании конечно-элементного моделирования в комплексе SIMULIA Abaqus. Приведен сравнительный анализ продольных осевых деформаций и напряжений, возникающих в арматуре в процессе обработки. На основе сравнения ключевых технологических параметров и количественных значений параметров напряженно-деформированного состояния металла наглядно показано, что рассмотренные схемы с учетом своей индивидуальной специфики позволяют довольно гибко подстроиться под производственные потребности предприятий и технологические возможности оборудования, в линии которых планируется внедрять SBR-процесс.

Аннотация: Современные металлургические предприятия и водоочистные сооружения городов, в которых они расположены, являются одними из крупнейших потребителей природной воды, а их системы водоснабжения и водоотведения относятся к наиболее важным элементам, так как от качества их работы зависит экологическая обстановка в агломерации и качество жизни ее жителей, в том числе работников предприятий черной металлургии. Для повышения качества очистки воды (природной, оборотной и сточной) от тонкодисперсных (класс –5 мкм), взвешенных веществ и тяжелых металлов, а также от болезнетворных бактерий и водорослей, предложено использование комплексного акустического метода (КАМ) в системах водоподготовки и водоотведения предприятий черной металлургии. Принципиальными отличиями КАМ являются: отсутствие реагентов; низкое энергопотребление (0,5–5,0 Вт/м3 воды); автономность (не требуется присутствие оператора); использование одного и того же комплекта гидроакустических излучателей и усилителей мощности с набором съемных цифровых носителей информации для одновременного решения спектра прикладных задач не только в области водоснабжения и водоотведения, но и обеспечения качественной оборотной водой. При этом КАМ можно применять как самостоятельно, так и в цепи существующих на предприятии систем водоснабжения и водоотведения. Приведены новые результаты применения КАМ для повышения качества очистки воды (природной, оборотной и сточной) от тонкодисперсных взвешенных веществ, тяжелых металлов (марганца), болезнетворных бактерий и водорослей как в северных (Архангельская, Мурманская области и др.), так и в южных (Астраханская, Ростовская области и др.) регионах.

Аннотация: Рассмотрен способ правки и упрочнения нежестких цилиндрических деталей на основе обкатки на плоских клиновых плитах. Первый этап данного процесса заключается в правке и обкатке локального участка заготовки на узком заходном участке плит. Основными геометрическими параметрами заходного участка клиновых плит являются длина, ширина и угол подъема, обеспечивающие условие захвата заготовки. Представлены результаты теоретического расчета и компьютерного моделирования влияния основных этих параметров на напряженное состояние заготовки из конструкционной упругопластической стали 3 на базе программного комплекса Ansys Workbench. В результате расчета установлено, что величина относительного обжатия заготовки находится в прямой зависимости от угла подъема и угла поворота заготовки на заходном участке. Теоретически определены диапазоны значения угла подъема заходного участка (0–5,7 град.) и максимальная допустимая величина абсолютного обжатия (4,4 %). Для выполнения условия захвата заготовки при совершении одного поворота на заходном участке величина угла подъема не должна превышать 4 град. В процессе обкатки заготовки интенсивность рабочих напряжений растет при увеличении угла подъема заходного участка и превышает предел прочности материала после полного оборота при величине угла подъема 4 град. В центре поперечного сечения заготовки компоненты напряжений имеют положительное значение, что характеризуется растягивающими напряжениями, а в зонах контакта заготовки с плитами формируются сжимающие напряжения. Результаты компьютерного моделирования напряженного состояния подтверждают теоретический расчет предельного значения относительного обжатия. Установлены рациональные геометрические размеры заходного участка клиновых плит для правки цилиндрической заготовки на локальном участке. Для обеспечения условия прочности заготовки она должна совершать один полный оборот (φ = 360 град.) при величине угла подъема заходного участка 2 град.

Аннотация: В себестоимости чугуна, производимого АО «Уральская Сталь», доля затрат на кокс составляет 33 %. В связи с этим выполнены исследования по поиску оптимальных для условий доменного цеха предприятия мероприятий, позволяющих сократить удельный расход кокса в доменных печах и увеличить их производительность. В результате анализа научной литературы и данных технических отчетов коксохимического производства, агломерационного и доменного цехов предприятия в качестве приоритетных мероприятий для достижения поставленной цели выбраны следующие: оптимизация гранулометрического состава кокса и повышение эффективности его грохочения; оптимизация гранулометрического состава агломерата и повышение эффективности его грохочения; увеличение расхода шихтовых материалов с высоким содержанием железа; повышение температуры дутья; замена двухконусного загрузочного устройства на бесконусное загрузочное устройство; установка системы регулирования расхода воздуха дроссельного типа на патрубке фурменного прибора доменной печи; применение цельнолитых медных фурм; оптимизация газодутьевого режима доменной печи. Рассчитана экономическая эффективность от внедрения указанных мероприятий для снижения удельного расхода кокса в доменном цехе АО «Уральская Сталь».

Аннотация: различными способами. Для анализа путей дальнейшего решения данной проблемы целесообразно моделирование теплового состояния фурм. Исследовано тепловое состояние фурмы в ходе ее взаимодействия с жидким чугуном при использовании различных видов ее теплоизоляции. В рамках исследования проведено компьютерное моделирование и выполнена экспериментальная оценка. Для компьютерного моделирования применена вычислительная среда конечно-элементного анализа DEFORM-3D. По результатам моделирования оценено изменение температуры различных частей фурмы с использованием опции Point tracking (трассируемые точки) из меню Post-processor DEFORM-3D. Изучено влияние толщины и теплофизических свойств керамики в виде сектора с нанесенным на него шликерным покрытием в качестве защиты от прогара воздушной фурмы доменной печи. Получены экспериментальные результаты, показывающие необходимость сочетания теплозащитной керамики в виде сектора для защиты верхней поверхности наружного стакана и части рыла от воздействия чугуна и наплавку оставшейся рыльной части износостойким материалом от абразивного износа пылеугольным топливом. Показано, что применение кремнеземной ткани в качестве теплоизоляции наружной поверхности фурмы позволяет значительно снизить тепловые потери с охлаждающей водой. При этом с увеличением толщины ткани увеличивается ее стойкость.

Аннотация: Показаны результаты исследования надежности привода при использовании пальцевой муфты с эластичным элементом дискового типа и анализ повышения эффективности усовершенствованной валковой дробилки, применяемой в агломерационном производстве для фракционной подготовки твердого топлива. Рассмотрено влияние динамических нагрузок, возникающих в процессе дробления, на эксплуатационные характеристики и срок службы отдельных узлов и механизмов оборудования. Проведен анализ на усталостную прочность при многоцикловой нагрузке узла привода и приводного валка дробилки. Результаты математического моделирования, выполненного с помощью метода конечных элементов с применением программного комплекса SolidWorks, указывают, что в условиях применения пальцевой муфты с эластичным элементом дискового типа в приводе дробильной машины обеспечивается необходимое условие надежности при минимальном значении коэффициента нагрузки, равном 1,88. При этом математически установлено, что в усовершенствованной дробильной машине наблюдается снижение неравномерности перемещения подшипниковых опор — перекос валка меньше в 3,05 раза. В ходе производственного эксперимента в условиях агломерационного цеха Алчевского металлургического комбината ООО «ЮГМК» установлено, что срок службы отдельных деталей и узлов привода дробилки ДЧГ 900×700 при использовании пальцевой муфты с эластичным элементом дискового типа увеличивается в среднем в 1,24 раза, а неравномерность перемещения приводной и неприводной подшипниковых опор валка в процессе дробления снижается в 4,68 раза, что позволило уменьшить содержание в готовом продукте фракции –0,5 мм на 9 %, а +3,0 мм — на 34,5 %.

Аннотация: Рассмотрены защитные свойства фторопластовых покрытий с целью возможности их применения в качестве внутренних покрытий магистральных газопроводов, с учетом специфичных условий эксплуатации. Проведенные исследования на стойкость к воздействию воды, растворителя и соляного тумана показали высокие защитные свойства покрытия. По результатам изучения сплошности покрытия электроискровым методом установлено отсутствие пропусков в покрытии при толщине, соответствующей требованиям нормативно-технической документации. Исследование покрытия на стойкость к воздействию низких температур показало сохранение внешнего вида без следов растрескивания. По результатам работы сделаны выводы, что рассматриваемые фторопластовые покрытия обладают высокими защитными и диэлектрическими свойствами, а также требуемой для низкотемпературных климатических зон Крайнего Севера хладостойкостью. Таким образом, покрытия на основе фторопластовых полимеров можно рекомендовать в качестве внутренних защитных покрытий магистральных газопроводов, в том числе расположенных в районах Крайнего Севера.

Аннотация: С использованием сканера STRESSVISION методом магнитной анизотропии (ММА) установлены напряжения, остающиеся в тонком (до 0,5 мм) поверхностном слое пластин из трубных сталей 08пс, 20 и 17ГС после их электролитического наводороживания в напряженном состоянии в 5%-ном растворе H2SO4 с добавлением 1,5 г/л CS(NH2)2, как в процессе, имитирующем инкубационную стадию стресс-коррозии магистральных газопроводов. Обнаружено, что воздействие водорода на пластины всех анализируемых сталей оказывает такой же эффект, как и их растяжение при трехточечном изгибе и одноосном растяжении, т. е. приводит к увеличению сигнала ММА. Это позволило заключить, что наводороживание сопровождается появлением в металле растягивающих напряжений, величина которых (до 50 МПа) близка к описанной в литературе (от 40 до 70 МПа). Согласно данным металлографических исследований, причиной возникновения указанных напряжений являлись изменения в структуре поверхностного слоя сталей. Исходя из результатов магнитно-анизотропных измерений и металлографического анализа, проведенных на фрагменте трубы размером 63×5 мм из стали 35Г2Ф с дефектами после эксплуатации, свойственными стресс-коррозии, установлено, что структура металла на участках внешней поверхности фрагмента, характеризующихся пониженными значениями остаточных сжимающих напряжений, отличается увеличенной долей светлой составляющей — феррита, а также снижением микротвердости (от ~350 до ~320 HV), что соответствует процессу обезуглероживания ферритно-перлитной стали при стресс-коррозии. Сделан вывод о возможности использования ММА для регистрации напряжений, возникающих в поверхностных слоях трубных сталей в результате наводороживания, и, как следствие, разработки заключения об изменениях, происшедших в структуре материала трубы в результате стресс-коррозии.

Аннотация: Высокая производительность и снижение отходов при непрерывной разливке стали обеспечили приоритетное использование этой технологии в металлургическом производстве. Однако проявление химической неоднородности, в частности микроликвационных процессов, может снижать качество получаемой непрерывнолитой заготовки (НЛЗ) за счет возможных дефектов макроструктуры после термообработки. С целью оценки влияния на этот процесс внешних воздействий исследованы особенности развития дендритной ликвации при отливке НЛЗ из стали 26ХГМФА с применением электромагнитного перемешивания (ЭМП). Выявлено постоянство содержания химических элементов в осях дендритов по радиусу заготовки, а также возрастание их концентрации в зоне различно ориентированных глобулярных дендритов, что обусловлено огрублением структуры в этой области. Опытная заготовка характеризуется более благоприятной структурой со смещением осевой рыхлости ближе к центру, что обусловливает повышение выхода годного наряду с повышением качества металла. С целью совершенствования технологии применения ЭМП при непрерывном литье заготовок необходимо выявление значений технологических параметров и электрических характеристик процесса, обеспечивающих возможность контролируемого развития в НЛЗ микроликвационной неоднородности

Аннотация: В лабораторных условиях изучено влияние атмосферы воздуха и аргона на угар титана при заливке жидкой стали в ковш в процессе ее легирования. Выплавку стали проводили в лабораторной индукционной печи мощностью 20 кг в магнезитовом тигле. В качестве компонентов шихты использованы отходы легированной стали, феррохром ФX10, металлический никель и 70%-ный ферротитан (измельченный до размеров 3–10 мм). Расплавление шихты в печи выполняли в обычной атмосфере, нагрев печи доводили до 1700 °C, раскисление стали проводили ферросилицием ФС75 и осуществляли корректировку химического состава расплава. Рассмотрено влияние атмосферы ковша в процессе легирования на угар легирующего элемента. Потери легирующих элементов и металла со шлаком изучено в условиях выплавки в электродуговой печи. С этой целью проведена статическая оценка результатов анализа по потери металла и легирующих элементов при удалении шлака из печи и ковша. Наиболее эффективное условие легирования стали обеспечено при изоляции облицовки ковша от внешней атмосферы. При этом достигнуто усвоение до 78 % титана металлом, что соответствует результатом обработки в среде аргона. Для повышения качества строительной стали проведена ее вакуумная обработка в ковше в жидком состоянии. Установлено, что при увеличении количества титана в стали содержание азота и кислорода в ней монотонно снижается вследствие образования нитрида и оксида титана, которые переходят в шлак при внепечной обработке жидкой стали в ковше.