Аннотация: Проведен термодинамический анализ процесса карботермического восстановления фаялита – основного железосодержащего компонента силикатных шлаков черной металлургии – с использованием оксидов кальция и натрия в качестве флюсующих добавок. Показано, что реакция с участием Na2O является экзотермической и обладает более высокой энергетической эффективностью по сравнению с CaO. Сравнительный анализ изменения энергии Гиббса и констант равновесия в диапазоне температур 323–1873 K показал, что при применении Na2O восстановление железа происходит самопроизвольно даже при пониженных температурах. Установлено, что оптимальный температурный интервал составляет 1205–1300 °C с наибольшей эффективностью при значении около 1250 °C. Это обеспечивает устойчивость процесса, разделение жидкого чугуна и силикатного шлака. Также показано, что снижение дозировки Na2O до 1 моль повышает экономическую эффективность без потери термодинамических преимуществ. Полученные результаты представляют практическую ценность для разработки ресурсосберегающих технологий переработки металлургических шлаков с целью извлечения железа.

Аннотация: Рассмотрена адаптивная образовательная модель подготовки инженеров для металлургической отрасли, разработанная и применяемая в Университете науки и технологий МИСИС с 2022 г. Представлен опыт университета по проектированию многотрековых образовательных программ с учетом запросов индустриальных партнеров. В основу концепции реализации таких программ заложено понятие образовательной траектории, предполагающее выбор результата обучения в рамках направления подготовки, спроектированное под текущие и/или перспективные запросы работодателей. Такой подход позволяет в рамках одной образовательной программы по направлению подготовки «Металлургия» предусмотреть возможность углубленной подготовки в области черной и цветной металлургии, литейных технологий, обработки металлов давлением, порошковой металлургии, коррозии металлов и металловедения. Для того чтобы сделать выбор образовательных траекторий более осознанным, в многотрековую образовательную программу «Металлургия» внедрена проектная дисциплина ARTCAD. Проведен анализ структуры образовательной программы, показаны возможности адаптации программы по ходу ее реализации с целью сокращения сроков подготовки специалистов заданной квалификации для выхода на рынок труда. Рассмотрена эволюция адаптивной образовательной модели в условиях изменений в системе высшего образования в связи с переходом от бакалавриата к базовому высшему образованию. Предлагаемые изменения предполагают при выборе образовательного результата дополнительно выбирать продолжительность обучения и уровень квалификации. Рассмотрены особенности перехода от уровня магистратуры к специализированному высшему образованию. Описана возможность применения многотрековой модели для проектирования корпоративных программ магистратуры — представлен пример программы, разработанной под запрос ООО УК «Металлоинвест».

Аннотация: Приведены результаты разработки технологии термического упрочнения муфтовых заготовок из углеродистых и низколегированных сталей 32Г2, применяемых при добыче нефти. Решена задача получения муфтовых заготовок с прочностью не менее группы прочности Л. Установлено, что по существующей технологии на предприятии «Азербору» закалку горячекатаных муфт из стали 36Г2С выполняют в проходной секционной печи с охлаждением с наружной поверхности в спрейере. Однако существующая технология даже при использовании легированной стали не обеспечивает получения однородной структуры и равномерных свойств металла по толщине стенки и по длине муфтовых труб. В связи с этим предложена новая технология термического упрочнения муфтовых заготовок на оборудовании компании ЕМАG (Германия), которая предусматривает индукционный нагрев заготовок под закалку и их ускоренное охлаждение при отпуске. Для отработки технологии изготовления муфтовых заготовок на оборудовании компании ЕМАG в качестве материала использованы углеродистые стали 20 и 40, а также низколегированная сталь 32Г2. Муфтовые заготовки из стали 20 после закалки и отпуска показали низкие механические свойства и неравномерную структуру по толщине стенки труб. Для заготовок из стали 40 после закалки и отпуска обеспечена достаточно высокая прочность, соответствующая группе прочности М. В результате проведенных исследований разработана и освоена технология термического упрочнения муфтовых заготовок различных размеров, которая включает в себя индукционный нагрев заготовок, охлаждение в воде и отпуск.

Аннотация: Рассмотрен опыт подготовки металлургов в одном из старейших технических вузов России — Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева. Приведена историческая справка, представлена текущая ситуация и насущные проблемы, условно разделенные на группы: проблемы федерального уровня; проблемы, обусловленные спецификой металлургического производства, и проблемы конкретного вуза. Подробно рассмотрены доказавшие свою эффективность варианты решения указанных проблем. Особо выделены инновации в образовательном процессе.

Аннотация: Переход к технологическому лидерству РФ во многом зависит от эффективности системы подготовки инженерных кадров, в том числе по направлениям, связанным с металлургией, материаловедением и технологиями обработки материалов. Целью данной работы является представление лучших практик подготовки специалистов в разрезе опыта, накопленного вузом на разных исторических этапах своего развития. Противостояние России коллективному Западу определяет основные задачи достижения технологического лидерства промышленностью нашей страной. Для решения данной задачи требуется реформирование высшего образования как важной составляющей развития экономики. Вузовское сообщество в последнее время обсуждает возможность воспроизводства лучших практик советской системы подготовки инженерных кадров как в плане содержания образования, так и в отношении организации новой системы образования с учетом накопленного вузами опыта подготовки бакалавров и магистров.

Аннотация: Проведенным моделированием донной продувки рельсовой стали инертным газом в процессе внепечной обработки в агрегате ковш-печь определены закономерности влияния интенсивности вдувания газа на эффективность перемешивания металла при различных режимах истечения газовых струй. Установлены характер и степень влияния интенсивности продувки рельсовой стали в ковше через донные фурмы на мощность перемешивания и эффективный коэффициент диффузии в различных направлениях переноса. Полученные закономерности использованы при разработке нового режима продувки рельсовой стали в агрегате ковш-печь с выделенным периодом повышенной интенсивности вдувания газа через донные фурмы, использование которого позволяет повысить эффективность удаления неметаллических включений в процессе внепечной обработки за счет интенсификации перемешивания расплава. Опытно-промышленное опробование разработанного режима продувки рельсовой стали в ковше инертным газом в условиях действующего электросталеплавильного цеха подтвердило его эффективность. Установлено снижение отбраковки рельсов, произведенной из стали, обработанной по новому режиму на агрегате ковш-печь, из-за наличия неметаллических включений.

Аннотация: Представлено исследование влияния комплексной технологической добавки на остаточную прочность песчано-жидкостекольных смесей в диапазоне температур от 300 до 1000 °C, что косвенно позволяет оценить выбиваемость литейных форм и стержней в условиях получения тонкостенного и крупногабаритного стального литья. В качестве компонентов комплексной добавки использовали следующие материалы: отработанную кофейную гущу фракцией 0,2–0,4 мм, являющуюся побочным продуктом после экстракции молотых зерен при приготовлении кофе в кофемашинах, огнеупорную глину Берлинского месторождения с содержанием оксида алюминия 28–33 % и металлургическую пыль, образующуюся в процессе очистки газов, отходящих от дуговых сталеплавильных печей и представляющую собой мелкодисперсный порошок фракцией 5–40 мкм с содержанием оксидов железа до 76 %. В результате экспериментов установлено, что применение комплексной добавки в составе песчано-жидкостекольной смеси приводит к значительному разупрочнению испытуемых образцов во всех рассматриваемых температурных интервалах. Кроме того, следует отметить и объемный характер разрушения испытуемых образцов с комплексной добавкой в интервале температур от 800 до 1000 °C, что немаловажно при выбивке стержней из труднодоступных полостей в получаемых отливках. Путем лабораторной апробации добавки в составе песчано-жидкостекольной смеси для получения заданных полостей в стальной отливке детали «корпус нижний» показана возможность использования разработанного состава при более высоких температурах прогрева литейных стержней, достигающих согласно результатам конечно-элементного моделирования, более 1200 °C.

Аннотация: Рассмотрен опыт подготовки бакалавров-металлургов в Сибирском государственном индустриальном университете, основанный на практико-ориентированном проектном подходе и вовлечении индустриального партнера в процесс разработки и реализации образовательных программ. Представлены образ выпускника инженерного бакалавриата, модель учебного плана, логистика образовательного процесса и полученный опыт формирования ресурсного обеспечения. Рассмотрена последовательность проектных модулей, указаны их тематики, логическая связь и особенности совместной реализации с предприятиями-партнерами. Приведены используемые в университете подходы, обеспечивающие студентам возможность получения дополнительных квалификаций в рамках освоения программы бакалавриата. Дана характеристика основным программным продуктам «Витрина проектов» и «Фабрика проектов», разработанным и используемым в Сибирском государственном индустриальном университете для организации, сопровождения и оценки проектной деятельности. Указаны инструменты формирования кадрового состава, обеспечивающего реализацию «Инженерного бакалавриата», представлены модель компетенций преподавателя и система оценки педагогических работников, реализуемые конкурсным советом университета. Описаны используемые механизмы работы с потенциальными абитуриентами для подготовки мотивированных, ориентированных на инженерию абитуриентов посредством реализации проектов «Предуниверсариум», «Инженерные классы», «Ресурсные центры» для обучающихся школ г. Новокузнецка и других городов южной агломерации Кемеровской области-Кузбасса.

Аннотация: Рассмотрен успешный опыт разработки в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого на базе Института машиностроения, материалов и транспорта новой мультитрековой модели подготовки инженеров-исследователей в области металлургии и материаловедения в рамках интеграции образования, науки и потенциала промышленного партнера ПАО «Северсталь». Раскрыты содержание инженерной подготовки и структура разработанной образовательной программы. Представлена педагогическая система профориентационной работы со школьниками и обучающимися разных уровней обучения в рамках тесного взаимодействия с промышленным партнером. Представлены ожидаемые результаты квалифицированного партнерства СПбПУ Петра Великого и ПАО «Северсталь».

Аннотация: Контроль качества рабочих валков стана холодной прокатки из стали марки 8Х3СМФ направлен на выявление дефектов металлургического происхождения, его проводят ультразвуковым и металлографическим методами. Представлены результаты сравнительного изучения микроструктуры и кристаллического строения образцов, отобранных от рабочих валков реверсивного прокатного стана из стали 8Х3СМФ из дефектной и бездефектной областей по данным ультразвукового контроля (УЗК) до закалки. Дефекты идентифицированы УЗК как несплошности с отражающей способностью, эквивалентной диаметру 5,0–7,5 мм. В результате металлографического исследования средствами сканирующей электронной микроскопии (EDS- и EBSD-анализ) обнаружены неметаллические включения размером ~5-30 мкм четырех типов: MnS; (MnS + Al2O3 + CaO); (MnS + V + Ti) и (MnS + Ti). Металл, отобранный из дефектной области бочки валка, имел неметаллические включения (MnS + V + Ti) и (MnS + Ti), что свидетельствует о неусвоении легирующих присадок титана и ванадия. Металл, отобранный из дефектной области бочки валка, также имел более крупное зерно, меньшее число малоугловых границ, большую текстурированность материала и неоднородность упругих характеристик. Следовательно, наличие дефектов, которые идентифицируются УЗК как несплошности с отражающей способностью, эквивалентной диаметру 5,0–7,5 мм, способствует возникновению внутренних трещин в металле при закалке и не допустимо при заключении о соответствии требованиям качества.

Аннотация: В настоящее время для изделий из сталей типа 18-10 предъявляют высокие требования к прочностным характеристикам. В отечественных стандартах требования к временному сопротивлению металла горячедеформированных изделий являются высокими, ввиду чего необходимо искать способы повышения этого параметра. Применяемая в настоящее время технология производства горячепрессованных труб не позволяет проводить обработку на ультрамелкое зерно, которая включает в себя значительную деформацию при комнатной температуре, приводящую к образованию мартенсита. При последующей термической обработке мартенсит деформации претерпевает распад с образованием мелких аустенитных зерен. Требования действующей нормативной документации ограничивают максимальное содержание карбидообразующих элементов в стали 08Х18Н10Т, вследствие чего карбодисперсное упрочнение не может быть широко применено в промышленности. Таким образом, наиболее доступный способ повышения прочностных характеристик связан с изменением параметров прессования — скорости или температуры. Результаты исследования металла труб, отпрессованных по двум режимам, отличающихся скоростью при сопоставимой температуре, позволили определить, что снижение скорости прессования приводит к увеличению доли мелких зерен (не крупнее 45 мкм) на 30 % по максимальному значению. Согласно результатам сканирования на электронном микроскопе, значительная ликвация легкоплавких компонентов по сечению образцов не выявлена. Таким образом, установлено, что снижение скорости деформации приводит к росту уровня микротвердости аустенитной матрицы, обусловленному повышением уровня микронапряжений, а не ликвацией основных химических элементов (хрома и никеля).

Аннотация: Манси (вогулы) являются одним из древнейших коренных народов Урала, и изучение и сохранение мансийских исторических культурных артефактов является актуальной темой многих исследователей различных направлений. Однако металловедческие исследования мансийских орудий охоты и труда до настоящего времени не проводили. Данная работа выполнена с целью изучения характеристик материала, из которого изготовлены исторические мансийские железные и стальные артефакты, обнаруженные в северных районах Свердловской области. Определены фазовый и элементный состав, в том числе поверхностных коррозийных слоев, микроструктура, твердость, установлен характер дефектов и шлаковых включений в металле мансийских наконечников стрел и копий. В результате проведенных исследований металла мансийских артефактов установлено, что он получен по различным технологиям, и источником руды для них служили разные железорудные месторождения, в том числе находящиеся за пределами Урала. Показано, что манси использовали в своем быту не только мягкое железо, но и стальные изделия, а также медь. Полученные данные способствуют более полной атрибуции мансийских артефактов и пониманию уровня технологического развития народа манси, а также полезны для корректного сравнения мансийских орудий охоты с аналогичными изделиями близких народов. Работа является междисциплинарным исследованием и может быть отнесена к направлениям археометалловедения и археометаллургии.

Аннотация: Представлены результаты лабораторных экспериментов по исследованию влияния инжекции пара в слой спекаемой шихты на показатели агломерационного процесса, качество агломерата и состав отходящих газов при спекании железорудных материалов Курской магнитной аномалии. Установлено, что введение пара с температурой 200 °С в слой спекаемой шихты в исследуемом диапазоне расходов (1,5–4,5 нм3/т шихты) способствует повышению вертикальной скорости спекания, удельной производительности и холодной прочности агломерата. С увеличением расхода пара при спекании «холодной» шихты показатели спекания и качества агломерата изменяются по кривой с экстремумом, достигая наилучших результатов при инжекции пара в середине процесса спекания в течение 5 мин при удельном расходе 3,0 нм3/т шихты. При этом содержание СО и NOх в отходящих газах снижается пропорционально повышению расхода водяного пара в шихту. Полученные результаты обусловлены влиянием пара на кинетику горения топлива, тепловые условия спекания и скорость нагрева шихты. Снижение эффективности использования пара с увеличением его расхода при спекании «холодной» шихты связано с увеличением влажности шихты в зоне переувлажнения, снижением структурной прочности слоя и ухудшением его газопроницаемости. Поэтому полное использование потенциальных возможностей инжекции пара в слой спекаемой шихты возможно только при спекании предварительно подогретой шихты (температурой более 60 °С). Результаты лабораторных спеканий предварительно нагретой до 70–80 °С агломерационной шихты с подачей водяного пара в слой с расходом 1,08 нм3/ч, начиная с 10-й минуты от начала спекания, при поддержании температуры пара на уровне 200 °С подтвердили высокую эффективность совмещения технологии агломерации с предварительным подогревом шихты и введением в слой водяного пара.