Аннотация: Целью работы было экспериментальное изучение возможности формирования функционально-градиентной структуры в качественной малоуглеродистой стали при холодной штамповке. Разработаны три технологических режима обработки: режим средней деформации, режим максимальной деформации и режим минимальной деформации. Полученные механические испытания показали, что по мере усиления пластической деформации предел прочности и твердость образцов заметно увеличиваются, тогда как относительная пластичность и ударная вязкость снижаются. Так, при максимальной деформации предел прочности достигал порядка 670 МПа, а при минимальной деформации со снятием остаточных напряжений – около 400–410 МПа. Аналогично твердость росла до 96 HRB в режиме максимального штамповочного растяжения, тогда как в режиме минимальной деформации она снижалась до ~ 60 HRB, при этом ударная вязкость, наоборот, повышалась до ~ 112 KCV. Микроструктурные снимки продемонстрировали четкий градиент по толщине стенки: при средних и максимальных режимах на наружной поверхности зерна и фрагменты ферритных субзерен ориентированы и вытянуты вдоль направления перлита, в то время как в средней части стенки зерна феррита значительно деформированы и сильно измельчены. Напротив, при минимальном деформировании с окончательным отжигом структура стали оказалась практически однородной по толщине: зерна равноосные как на наружной, так и на внутренней стенке. Таким образом, установлена прямая связь между режимом пластической обработки, развитием микроструктуры и эксплуатационными свойствами материала: повышение интенсивности штамповки ведет к существенному фрагментированию зерен, росту плотности дефектов и, как следствие, к упрочнению стали.

Аннотация: Представлены результаты комплексного анализа химического и минералогического состава интегрированных шламов, образующихся на разных участках в процессе производства окисленных окатышей, получения железа прямого восстановления и брикетирования металлизованного сырья в валковых прессах. Проанализированы источники образования шламов, показано, что интегрированный шлам с процессов окомкования и металлизации будет представлять собой смесь шламов и пылей различного химического состава, характерных для каждого участка производственной цепочки. Данные химического анализа показывают достаточное количество железа как в шламе окомкования, так и в шламе металлизации, которое обуславливает возможность их возвращения в технологический процесс или переработку в иных металлургических агрегатах. В то же время, исследование гранулометрического состава показывает, что частицы шлама имеют достаточно высокую крупность, что ограничивает возможность их возврата на стадию окомкования. Данные минералогического анализа, в свою очередь, показывают, что железо в шламах находится в основном в виде немагнитного гематита, что делает невозможным их возврат на стадию измельчения, поскольку гематит не будет извлекаться имеющимся оборудованием для магнитной сепарации. Таким образом, выполненная комплексная оценка металлургических свойств шламов окомкования и металлизации позволяет рекомендовать для переработки шламов данной группы процесс холодного брикетирования или вакуумной экструзии с добавлением связующих материалов. В данном случае будет иметься возможность, путем изменения пропорции шламов окомкования и металлизации в смеси, поддерживать стабильный состав брикетов, что облегчает их последующую утилизацию в металлургических агрегатах.

Аннотация: Статья посвящена разработке термостойких пленочных покрытий для лазерной маркировки металлических изделий, подвергающихся воздействию повышенных температур до 1100 °С, когда применение керамических и полимерных покрытий оказывается ограниченным. Целью исследования являлось обоснование состава термостойких лазерочувствительных композиционных покрытий на основе кремнийорганических эмалей Certa для формирования контрастных и стабильных QR-кодов на стальных шильдах. В качестве подложек использовались коррозионно- и жаростойкие стали 12Х17, 08Х18Н10Т и 15Х25Т, поверхность которых предварительно обрабатывалась волоконным лазером для повышения адгезии. Базовая полиорганосилоксановая матрица была модифицирована фотоинициаторами на основе оксидов фосфина (TPO, Irgacure 819), реактивными акрилатными разбавителями (TPGDA), углеродными нанотрубками, а также нанодисперсными частицами SiC, h-BN и TiO2 (для белых составов). Отверждение осуществлялось комбинированным УФ- и ИК-нагревом, а термостойкость и работоспособность маркировки оценивалась по потере толщины покрытия, адгезионной прочности и сохранению считываемости QR-кодов после выдержки при 1100–1200 °С. Показано, что оптимизированные составы композиций черного и белого цвета с содержанием порошковых нанодобавок формируют каркас, обеспечивающий минимальную деградацию покрытия и сохранение контраста маркировки. Разработанные фотоотверждаемые термостойкие пленочные материалы могут применяться для высокотемпературной идентификации изделий в металлургической, энергетической и машиностроительной отраслях.

Аннотация: Cталь Гадфильда (110Г13Л) представляет собой высокомарганцовистую сталь, отличительным свойством которой является высокое сопротивление износу (истиранию) при больших давлениях или ударных нагрузках. Механические и эксплуатационные свойства изделий, получаемых из стали Гадфильда (110Г13Л), определяются параметрами микроструктуры, которые формируются в процессе первичной кристаллизации в виде дендритов твердого раствора. Дендритная структура является наиболее серьезным препятствием для актуального прогнозирования и, как следствие, для управления литейными процессами. Это связано с морфологической сложностью дисперсной системы стволов и ветвей дендритов, непрерывно изменяющихся в результате коалесценции кристаллизующегося сплава. Несмотря на многочисленные исследования дендритной структуры, до сих пор продолжается поиск адекватной реализации как экспериментального, так и компьютерного анализа ее эволюции. Зачастую модели структурно-фазовых превращений содержат размер вторичных междуосных промежутков 2 в качестве базового параметра, принимая его неизменным в ходе затвердевания. В данной работе проведено сравнительное исследование и выполнена оценка влияния скорости охлаждения на параметры дендритной микроструктуры стали Гадфильда (110Г13Л) и продемонстрирована методика анализа результатов металлографических исследований.

Аннотация: В статье рассмотрена деятельность П. П. Аносова в контексте развития Златоустовского горного округа в 1817 – 1847 гг. Карьерный взлет П. П. Аносова пришелся на этап становления Златоустовского горного округа (период «коммерческого права»), а расцвет деятельности – на то время, когда он был директором Златоустовской оружейной фабрики и начальником Златоустовского горного округа. Во второй период Златоустовский округ работал в соответствии со «Штатами» 1829 года. Эффективность заводов определялась не столько увеличением выпуска продукции, сколько сокращением издержек. Его исследовательская работа была подчинена интересам производства. Она была нацелена на решение ключевых проблем. Первой проблемой было повышение качества продукции. В рамках данного направления Аносов разрабатывал технологии изготовления тигельной стали, булатной стали, холодного оружия, кос, ствольного железа. Другим направлением было сохранение высокого уровня добычи золота (геологоразведка, методы извлечения золота из породы).

Аннотация: В условиях цифровой трансформации инновационный потенциал становится ключевым фактором обеспечения устойчивого развития и повышения конкурентоспособности металлургических корпораций. В статье рассматриваются теоретические и методические проблемы оценки эффективности реализации инновационного потенциала с учетом специфики цифровизации металлургической отрасли России. Проведен анализ динамики инновационной активности в экономике и металлургии за 2020–2024 гг., выявлены отраслевые диспропорции инновационного потенциала и системные ограничения его реализации. Показано, что традиционные методы оценки инновационного потенциала обладают ограниченной применимостью в условиях цифровизации, поскольку недостаточно объективно учитывают нематериальные активы, временные лаги инновационной отдачи, динамический характер инновационных процессов и ряд других параметров. В работе предлагается комплексная методика, включающая индекс финансовой реализации инновационного потенциала (ИФРИП) с min–max нормализацией и с учетом весовых коэффициентов и показателя инновационного рычага (Lинн), определяемого как отношение прироста экономического эффекта к приросту инвестиций в НИОКР. Эмпирическая апробация выполнена на данных ПАО «Северсталь» за 2020–2024 гг. Полученные результаты свидетельствуют о цикличности реализации инновационного потенциала и наличии устойчивой связи между инновационными инвестициями и финансово-экономическими результатами деятельности корпораций. Предложенный инструментарий может быть использован в системе стратегического управления инновационной деятельностью металлургических корпораций и при разработке программ цифровой трансформации отрасли.

Аннотация: В настоящее время набирает популярность технология электродуговой наплавки (WAAM) для получения заготовок из конструкционных сталей. Из таких заготовок можно получить полноценные детали, которые будут работать в условиях крайнего севера. При эксплуатации может возникать явление хладноломкости. Исследование направлено на оценку температуры вязко-хрупкого перехода биметаллических заготовок из сталей 09Г2С и 03Х24Н13Г2С, полученных методом WAAM. Данным методом были изготовлены биметаллические образцы и образцы без добавления второго материала. Наплавка заготовок осуществлялась с использованием сварочных проволок ER70S-6 (09Г2С) и ER309LSI (03Х24Н13Г2С) по оптимизированным режимам наплавки (сила тока: 100–120 А, напряжение: 20–26 В). Для проведения испытаний на ударный изгиб были изготовлены стандартные образцы с U-концентратором из монометаллических заготовок и биметаллические образцы по 3 схемам, отличающимся расположением концентратора. В ходе металлографического исследования установлено, что структура обоих компонентов биметалла равномерна по высоте образца и отличается сравнительной мелкозернистостью. Диффузионная зона на границе сплавления двух разнородных металлов практически не выделяется. Подтверждается возможность применения WAAM при изготовлении бездефектных биметаллических заготовок. В ходе испытаний на ударный изгиб установлено, что на значения ударной вязкости и характер вязко-хрупкого перехода существенное влияние оказывает материал зоны зарождения трещины. Так, резкий вязко-хрупкий переход не выявлен для чистой стали 03Х24Н13Г2С и биметаллического материала с концентратором, нанесенным перпендикулярно границе сплавления двух материалов и расположенным со стороны стали 03Х24Н13Г2С.

Аннотация: Рассмотрены вопросы, связанные с процессами дробления и измельчения на обогатительных фабриках, которые служат подготовительными операциями перед обогащением руд с целью разъединение зерен различных минералов, содержащихся в руде, тесно переплетенных и сросшихся между собой. Отмечено, что использующиеся в промышленности валковые дробилки имеют более простую конструкцию и пониженный удельный расход электроэнергии по сравнению с дробилками других типов. Одним из перспективных направлений является реконструкция схем рудоподготовки с применением валковых дробилок с вертикальными конусообразными валками, в которых разгрузочная щель непрерывно сокращается в осевом направлении, позволяет реализовать дробление раздавливанием с присутствием эффекта дробления истиранием. В статье предложена методика определения размеров валков в валковых дробилках с вертикальными конусообразными валками, которые применяются на стадии мелкого дробления. Впервые получена зависимость длины рабочей части конусных валков в валковой дробилке с вертикальными конусообразными валками от степени дробления и угла конуса валка. Даны рекомендации по выбору минимального и максимального диаметров рабочей части конических валков. Установлена зависимость расстояния между осями конусных валков валковой дробилки с вертикальными конусообразными валками от степени дробления и начального диаметра рабочей части валка. Методика определения размеров валков и межосевого расстояния между валками использована при разработке физической модели валковой дробилки с вертикальными конусообразными валками, на которой планируется проведение экспериментальных операций дробления с целью выявления отличий дробленых продуктов от полученных известными традиционными дробильными устройствами, такими как щековые, конусные, горизонтальные валковые и молотковые дробилки, и последующего изучения полноты раскрытия минералов, характера разрушения продуктов дробления, гранулометрического состава и энергетической эффективности.

Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования комбинированной схемы обогащения железомарганцевой руды, включающей гравитационное обогащение методом отсадки, низкотемпературный магнетизирующий обжиг гравитационных концентратов в среде водорода и ступенчатую магнитную сепарацию обожженного продукта. Минеральный состав исходной руды представлен гематитом, марганцевыми минералами – гаусманитом, браунитом, родонитом, и нерудными минералами – кварцем, кальцитом, каолинитом, альбитом. Отсадка по классам крупности –2,5+1,0 мм (крупный класс) и –1,0+0,5 мм (мелкий класс) обеспечила получение гравитационных концентратов с содержанием Mn 31,81 % и 28,72 %, Fe – 20,25 % и 20,48 %, при извлечениях Mn 80,59 % и 76,37 % и Fe 90,81 % и 85,39 % соответственно. Магнетизирующий обжиг проводили в среде водорода при 350 °C в течение 30 и 60 мин, после чего обожженные продукты подвергали ступенчатой магнитной сепарации в полях с индукцией 0,1; 0,2 и 0,6 Тл. Установлено, что при продолжительности обжига от 30 до 60 мин обеспечивается получение в последующей магнитной сепарации содержания Mn в немагнитной фракции до 43,5 %–46,80 % (для крупного класса) при отношении содержаний Mn/Fe, 26,1–63,9 соответственно. Целевые технологические показатели – содержание Mn ≥ 36 % и соотношение Mn/Fe ≥ 6,5 в марганцевом концентрате, а также получение железного концентрата как самостоятельного товарного продукта достигнуты. Рентгенофазовый анализ подтвердил селективное превращение гематита в магнетит при сохранении структуры марганцевых минералов. Замена углеродсодержащих восстановителей на водород обеспечивает существенное снижение энергопотребления и исключает прямые выбросы CO2.

Аннотация: Аустенитная сталь 15–15Ti и мартенситная сталь T91 рассматриваются в качестве перспективных конструкционных материалов для жидкометаллических теплообменников реакторов на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем эвтектического состава PbBiэ. Изучено коррозионное поведение образцов 15–15Ti и Т91 стали при воздействии жидкометаллического теплоносителя свинец-висмут эвтектического состава PbBiэ в статических условиях при температуре 500 °С и временах выдержки 200, 300 и 400 часов. Проведено металлографическое исследование микроструктуры поперечного сечения образцов, полученных после испытаний на коррозию с помощью оптического микроскопа Neophot-32. Коррозионное поведение изучено путем определения толщины и морфологии оксидного слоя и диффузионной зоны границы раздела сталь/PbBiэ. Установлено, что марка стали существенно влияет на механизм коррозионного разрушения. Интерфейс аустенитная сталь 15–15Ti/PbBiэ обнаружил признаки локальной межкристаллитной коррозии ввиду интенсивного смачивания и проникновения PbBiэ по границам зерен на значительную глубину; в PbBiэ наблюдалось формирование прерывистого слоя, содержащего фрагменты металла и оксидов, способствующее жидкометаллическому охрупчиванию стали. Интерфейс мартенситная сталь T91/PbBiэ продемонстрировал преобладание процессов растворения и взаимной диффузии легирующих элементов, сопровождающихся образованием более равномерного оксидно-диффузионного слоя на поверхности, который частично препятствовал дальнейшему проникновению расплава PbBiэ в сталь. Сравнение коррозионного поведения образцов стали 15–15Ti и Т91 при воздействии жидкометаллического теплоносителя PbBiэ позволяет заключить, что именно межкристаллитное проникновение расплава PbBiэ, а не только диффузионные процессы, является ключевым фактором, определяющим склонность материала к жидкометаллическому охрупчиванию и его пригодность как конструкционного материала для жидкометаллических теплообменников ядерных реакторов. Полученные результаты могут быть использованы при выборе оптимальных конструкционных материалов для теплообменников и уточнении требований к условиям эксплуатации контуров с свинцово-висмутовым теплоносителем эвтектического состава PbBiэ.

Аннотация: Статья посвящена обсуждению актуальной задачи повышения стойкости оправок прошивных станов, которые являются критически важным элементом процесса винтовой прокатки. Основное внимание уделено малоизученному аспекту – влиянию калибровки оправки на ее износ и ресурс работы. Проанализированы различные типы калибровок и видов рабочих поверхностей оправок (сферические выпуклые/вогнутые, конические, со специальной профилировкой). Ключевая идея исследования – сопоставить характер и величину износа оправки с распределением частных степеней деформации (ЧСД) заготовки-гильзы по очагу прошивного стана и оценить их влияние на стойкость. Авторы разделили очаг деформации на два участка (прокатки сплошной заготовки и раскатки на оправке) и провели расчеты ЧСД. Результаты показали, что максимальный износ оправки соответствует максимальным значениям ЧСД, а использование оправки со специальной профилировкой рабочей поверхности позволяет снизить максимальное значение ЧСД и сместить его в сторону более массивного и устойчивого к износу калибрующего участка оправки. Таким образом, показано, что изменение калибровки рабочей поверхности оправки – наиболее управляемый параметр для оптимизации процесса прошивки. На примере четырех вариантов оправок (классической, с уменьшенным диаметром носка, с конической и специальной калибровкой рабочей поверхности) продемонстрировано влияние профиля на распределение ЧСД. Сделан вывод, что стойкость оправки повышается при снижении максимального значения ЧСД, расширении области их распределения и смещении пика деформации к массивной части оправки. Для подтверждения выявленных зависимостей запланировано продолжение исследований в части компьютерного моделирования и промышленных испытаний.

Аннотация: В целом черная металлургия России с 1860 по 1910 год преодолела кризис отставания от других промышленно развитых стран, обеспечив своей продукцией национальные потребности и существенно снизив уровень импорта черных металлов, ставшего некритичным. Многократно увеличились объемы выплавки стали (с 8,3 тыс. т до 3,3 млн т), выпуск стальной продукции (с 186 тыс. т до 2,8 млн т). Созданы новые центры черной металлургии в новых Южном и Юго-Восточном горно-металлургических районах. Проведена системная смена устаревших технологий металлургического передела на новые технологии бессемеровского конвертирования и мартеновских плавок в старых горно-металлургических округах (Уральском, Северном, Центральном и Польском), а в новых районах они использовались изначально. Произошел уход от использования древесного угля в качестве металлургического топлива с переходом исключительно на каменный угль. Начата добыча легирующих материалов – марганцевых (до 739 тыс. т/год), хромовых (до 26,4 тыс. т/год), кобальтовых (до 1217 т/год) и никелевых (до 468 т/год) руд. Проблемой являлась необходимость внешнего снабжения чугуном (привоз и импорт) стратегически важных металлургических предприятий Северного горно-металлургического района (Ижорский, Обуховский и Путиловский заводы).

Аннотация: В работе приводятся результаты по упрочняющей обработке методом ионного азотирования нержавеющей стали 08Х17Т. Исследования проведены с целью выявления пригодности этой стали в качестве материала для лейнера биметаллических насосно-компрессорных труб (НКТ) скважинных насосов. НКТ работают в условиях интенсивного абразивного износа, воздействия коррозионно-активных компонентов (сероводород, углекислота, минерализованная вода), а также знакопеременных и ударных нагрузок. Показано влияние режимов обработки на формирование азотированного слоя и коррозионную стойкость стали 08Х17Т в исходном состоянии и после холодной радиальной ковки с различной степенью укова. Установлено, что ионное азотирование стали 08Х17Т обеспечивает получение упрочненных слоев в соответствии с требованиями по качеству внутренней поверхности НКТ. Рассмотрено влияние активности газовой среды (ПN2) как основного технологического параметра, влияющего на качество диффузионного слоя. Показано, как плотность потока азота (ПN2) влияет на твердость поверхности, глубину слоя и фазовый состав. Установлено, что при высоких значениях плотности потока азота, с увеличением степени деформации увеличивается поверхностная твердость. Исследованы структура и свойства полученных слоев. Проведен анализ фазового состава поверхности всех исследуемых образцов. Проведены сравнительные испытания коррозионной стойкости азотированных слоев, полученных на сталях 08Х17Т и 38Х2МЮА. Установлено, что скорость коррозии деформированных азотированных сталей (08Х17Т и 38Х2МЮА) соответствует одному уровню стойкости.