Приведены сведения о сферах применения хрома в современной промышленности. Основным сырьём для его получения являют­ся хромитовые руды. Представлены данные по составу, объёму добычи хромитовых руд и производству из них концентратов в 20 странах мира за 2023 г. В 2023 г. произведено 40 759 тыс. т товарного хромитового сырья, из него 48 % с Cr₂O₃/FeO = 1,5 – 1,9 и 67,5 % с 40 – 44 % Cr₂O₃. Отмечено ухудшение качества применяемого сырья. По содержанию Cr₂O₃ требованиям ферросплавной промышленности, применяемым 10 – 15 лет назад, соответствует лишь 28 % всех выпускаемых руд, а по отношению Cr₂O₃/FeO – только 19 %, 18 % не соответствует требованиям даже к «чардж-хрому». Представлены данные по объёмам производства, содержанию Cr₂O₃ и Cr₂O₃/FeO в товарных хромитовых рудах и концентратах, а также планы развития различных месторождений России. Потребности РФ в хромитовом сырье на 65 % удовлетворялись за счёт импорта. Отмечено, что большая часть потребляемого хромитового сырья используется в чёрной металлургии в виде хромовых ферросплавов. Рассмотрено применяемое техногенное сырьё для производства FeCr, сферы применения шлаков, возможности переработки шламов и пыли. В мире более 18 % хромитового сырья получают из шламов и хвостов обогащения. Приведены результаты промышленных испытаний хромитового сырья Аганозёрского и Сопчеозёрского месторождений. Статья содержит сведения о технико-экономических расчётах, проведённых различными компаниями, для руд этих месторождений. Для ликвидации дефицита импортного сырья, а также для развития отечественной отрасли предложено разрабатывать руды этих месторождений. Ещё одним источником хрома могут стать некондиционные руды в освоенных районах их добычи и переработки.

В статье рассмотрены вопросы, связанные с процессом постоянной ускоренной модернизации «Кузнецкого металлургического комбината» в период Великой Отечественной войны. Авторы определили этапы и способы трансформации производства от выпуска металла для гражданской промышленности к массовому производству броневого метала. Эвакуация оборудования промышленных предприя­тий с юго-востока страны на юг Западной Сибири представлена в качестве целенаправленного процесса по сохранению и развитию оборонного производства в труднейших условиях первого военного года. Ввод новых эвакуированных мощностей показан в качестве сложного процесса адаптации по повышению качества и объема производства. На основании анализа научной литературы и периодической печати авторы рассмотрели меры по постоянному улучшению качества стали, изделий военного назначения, сокращения сроков выпуска продукции. Уточняются особенности освоения новых технологий производства, вклада в развитие оборонной мощи страны отдельных подразделений КМК: рельсобалочного, доменного, коксохимического, инструментального, среднесортного и других цехов. Определены и рассмот­рены проблемы роста производительности перед переломом в Великой Отечественной войне в 1942 г., когда ресурсная база предприятия нуждалась в существенной коррекции. Уделено внимание решению кадрового вопроса в условиях дефицита высококвалифицированных кадров благодаря увеличению удельного веса женщин и молодежи на предприятии. Авторы отметили вклад ученых-производственников, инженеров в решение сложных технических задач. Развитие Кузнецкого металлургического комбината имени Сталина рассматривается через призму вклада всей страны, народов Советского Союза в общее дело победы над фашистской Германией и милитаристской Японией, особой роли патриотического воспитания трудящихся.

На данный момент вопросы, касающиеся усталостного разрушения изделий, полученных с использованием аддитивных методов, в литературе встречаются достаточно редко. Особенно, если усталостное разрушение происходит в присутствии дефектов различного рода. Актуальность обусловлена риском преждевременного разрушения деталей под циклическими нагрузками, особенно в ответственных конструкциях (авиация, энергетика), где метод электродуговой наплавки (WAAM) может обеспечить экономию времени изготовления на 40 – 60 %. В данном исследовании оценивается влияние технологических дефектов на усталостную прочность сталей 08ХМФА и 30ХГСА, полученных методом WAAM. В процессе наплавки были изготовлены образцы из сталей 08ХМФА и 30ХГСА. Режимы наплавки варьировались для генерации различных дефектов: макродефекты (поры, непровары, поверхностные концентраторы), микроструктурные дефекты (видманштеттенова структура, разнозернистость и т. д.). Также были изготовлены бездефектные образцы. Для выявления микроструктуры металлов, а также распределения и характера возможных дефектов был проведен металлографический анализ. Травление образцов осуществлялось в 4 %-ном водном растворе HNO₃. Усталостные испытания проводились на специализированном стенде с нагружением образцов по схеме консольного изгиба. Наибольшую усталостную прочность показывают бездефектные образцы обеих сталей. Наличие любого рода дефектов (микроструктурных и макроструктурных) приводит к снижению усталостной прочности. Макроструктурные дефекты (крупные поры и непровары) оказывают более сильное влияние на усталостную прочность материала, чем микроструктурные дефекты материала. Также установлено, что наличие поверхностного концентратора оказывает большее влияние на формирование магистральной усталостной трещины, чем крупные несплавления в центральной области образцов.

В работе описаны особенности формирования структуры жаропрочного сплава Inconel 625 (аналог ХН75МБТЮ), полученного методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ПЭЛАП), а затем подвергнутого закалке при 1200 °С и двухступенчатой закалке 1200 – 1000 °С. Термообработка проводилась в вакуумной печи в среде низкого вакуума (–1 Бар), для ускоренного охлаж­дения использовали продувку инертным газом (Ar). С использованием высокоточного аналитического оборудования авторы провели исследования микроструктуры, фазового состава и механических свойств образцов в сечениях вдоль и поперёк направления печати. При исследовании образца в сечении вдоль направления печати выделены три характерных зоны: основная, повторного нагрева и зона смены кристаллизационного фронта. Они имеют разную структуру и, как следствие, различие в структурно-чувствительных механических характеристиках. Установлено, что в процессе печати в зоне основного слоя из-за низкой теплопроводности материала происходит аккумуляция тепла, приводящая к выделению орторомбической фазы δ-Ni₃(Nb, Mo) в междендритном пространстве. Выбранная температура закалки позволила исправить дендритную морфологию с образованием крупного зерна размером 0,3 – 0,5 мм и полным растворением δ-фазы в γ-Ni матрице. Двухступенчатая закалка сопровождается изотермическим выделением δ-фазы по границам и внутри зерен, приводя к дисперсионному упрочнению сплава. Авторы провели испытания на одноосное растяжение при комнатной температуре, получены численные значения предела прочности (σ_в), предела текучести (σ_т) и относительного удлинения (δ₅). Установлено, что наилучшее сочетание механических характеристик получено при двухступенчатой закалке сплава.

В условиях НПЦ «Сварочные процессы и технологии» Сибирского государственного индустриального университета проведена наплавка разработанных порошковых проволок системы Co – Cr – Fe – Mn – Ni методом автоматической дуговой сварки под слоем флюса. Атомно-эмиссионным методом на спектрометре ДФС-1 и рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF-1800 определен химический состав образцов наплавленных покрытий. Результаты исследований указывают на возможность получения покрытий, состоящих из 60 – 70 % железа и 30 – 40 % легирующих элементов. С использованием металлографического микроскопа МЕТАМ РВ-34 и программного комплекса NEXSYS ImageExpert проведены микроструктурные исследования образцов. В наплавленных образцах встречаются оксиды точечные балла 2а, силикаты недеформирующиеся балла 4а и 4б. По сравнению с подложкой (сталью 09Г2С) полученные наплавленные слои образцов заметно чище, однако образец К4 имеет меньшую загрязненность. Микроструктура первых наплавленных слоев представлена игольчатым мартенситом, что подтверждается результатами измерения микротвердости. Последующие слои наплавленных образцов представлены аустенитной кристаллической структурой. Причем структура имеет вытянутое (дендритное) строе­ние, что присуще структурам, полученным методом дуговой наплавки. С помощью микротвердомера HVS-1000 по Микро-Виккерсу ГОСТ 9450 – 76 проведены исследования распределения микротвердости. Результаты указывают на получение сплава с твердостью, немного выше чем у используемой подложки, при этом стоит отметить, что в наплавленном слое присутствуют зоны с повышенной в два раза твердостью. Чаще всего повышение твердости наблюдается на первых наплавленных слоях.

Авторы исследовали образцы из феррито-перлитного серого чугуна СЧ15 в литом состоянии (σ_в = 121 ± 7 МПа). Растяжение цилинд­рических образцов диаметром 20 мм осуществляли на испытательной машине Н50КТ. Испытания чугуна на статическую трещино­стойкость проводились при температурах 20, –70 и –196 °С на призматических образцах толщиной 10 и 20 мм по схеме трехточечного изгиба на установке Instron 8801. Авторы оценивали выполнение условий плоской деформации (ПД) по критерию t/(K_Q/σ_0,2)² ≥ 0,6, указанному в ГОСТ 25.506 – 85, а также по критерию h_max/t < 10^–2, где h_max – максимальная глубина пластической зоны под поверхностью изломов, t – толщина образца. Глубину пластических зон под поверхностью изломов определяли рентгеновским методом. Испытание на кручение цилиндрических образцов с диаметром рабочей части 10 мм и длиной 50 мм проводили при температуре 20 °С на установке МК-50. Авторы исследовали микрорельеф поверхности изломов с помощью растрового микроскопа SIGMA фирмы «ZEISS». Испытания чугуна на статическую трещиностойкость показали, что условие ПД по ГОСТ 25.506 – 85 соблюдается только в образцах толщиной 20 мм при температуре –70 °С. Однако, согласно критерию h_max/t, условие ПД соблюдается для всех образцов, независимо от толщины и температуры испытания. Таким образом, полученные значения статической трещиностойкости (20,6 ± 1,5 МПа·м^1/2) соответствуют K_1С. В области статического разрушения, независимо от толщины образцов и температуры испытания, разрушение чугуна происходило по механизмам межзеренного хрупкого разрушения и скола. Результаты испытания на кручение показали, что зарождение трещин происходит на графитовых включениях вблизи поверхности образцов. Дальнейшее разрушение произошло под некоторым углом к сечению образца по механизму скола.

В работе представлено усовершенствование базовой методики энергосилового расчёта процесса горячей прокатки, основанной на упругопластической модели очага деформации, путём повышения точности определения усилий указанного процесса за счёт уточнения зависимости упругих свойств полосы от температуры её нагрева. Для оценки снижения упругих свойств материала полосы от температуры прокатки были построены графические зависимости изменения модуля упругости для сталей марок 30ХГСА и 50ХФА. Данные графические зависимости автор получил путём анализа классической справочной литературы по изменению механических свойств сталей при обработке давлением. Проверка эффекта от применения новых зависимостей на точность определения усилий была осуществлена путём вычислительного эксперимента для технологических режимов горячей прокатки в чистовой группе действующего непрерывного широкополосного стана двумя способами. В первом способе расчёта усилий используется полученная ранее общая зависимость модуля упругости от температуры для низкоуглеродистых сталей, в то время как во втором способе используются новые адекватные регрессионные зависимости, определенные из графиков изменений для каждой из исследованных сталей 30ХГСА и 50ХФА. В ходе экспериментальных расчетов была определена погрешность между расчетными и измеренными значениями усилий прокатки, и затем эти погрешности были сопоставлены. В результате автор пришел к выводу, что применение новых зависимостей изменения модуля упругости полосы от температуры горячей прокатки, в сравнении с применением общей зависимости для низкоуглеродистых сталей, дает повышение точности расчёта усилия прокатки только для стали 50ХФА. Снижение погрешности расчёта усилий с использованием такой зависимости было подтверждено путём статистической оценки сопоставления расчётных и измеренных значений усилий для 10 технологических режимов прокатки конструкционной легированной стали 50ХФА.

Совершенствование процесса прошивки заготовки на станах поперечно-винтовой прокатки тесно связано с изучением характера формоизменения металла в очаге деформации. Параметры истинного очага деформации определяются совокупностью факторов: калибровкой инструментов деформации и их позиционированием в очаге деформации, формой контактной поверхности, условиями протекания процесса (в особенности в неустановившейся его стадии) и т. д. Вследствие этого, точно определить параметры истинного очага деформации, опираясь лишь на геометрическое представление очага деформации, достаточно сложно. Указанные трудности аналитического описания характера формоизменения металла в очаге деформации не позволяют с высокой точностью определить ширину контактной поверхности по фактической геометрии очага деформации, а вместе с ней и площадь контактной поверхности, а следовательно – оценить энергосиловые параметры процесса. В работе проводились исследования процесса поперечно-винтовой прошивки заготовки с применением метода конечно-элементного (МКЭ) моделирования с целью корректировки расчетных параметров геометрического очага деформации для оценки энергосиловых параметров процесса. В статье представлены результаты применения методики оценки формоизменения заготовки при поперечно-винтовой прошивке с применением программы МКЭ моделирования. Методика позволяет учитывать сложный характер течения металла в очаге деформации и корректировать расчетные параметры для оценки энергосиловых параметров процесса. Результаты расчетов показали сходимость значений моментов прокатки с графиком момента прокатки, полученного с пульта управления прошивным станом в ТПЦ-1 АО «Северский трубный завод» при прошивке заготовки диаметром 360 мм в гильзу размером D×S = 433×26 мм из стали марки Д.

В статье рассматривается вопрос оценки эффективности корпоративной системы менеджмента качества (КСМК) металлургической компании. Особую сложность представляет оценка эффективности КСМК в крупных вертикально интегрированных холдингах, где классические подходы, основанные на достижении установленных критериев, часто не учитывают отраслевую специфику, многоуровневую структуру и влияние неопределенностей. Объектом исследования выступает вертикально интегрированная КСМК крупного металлургического холдинга, объединяющая более 10 производственных площадок. Авторы отмечают, что традиционные методы оценки, используемые в компании, не позволяют в полной мере учесть остаточные риски недостижения целевых значений критериев эффективности. В качестве решения предлагается модифицированная методика на основе алгоритма Такаги–Сугено, которая интегрирует в расчет не только фактические показатели эффективности процессов и их весовые коэффициенты, но и оценку остаточного риска для каждого критерия. Проведено сравнение существующей методики оценки эффективности КСМК металлургической компании с предлагаемой методологией, в которой реализован алгоритм бинарных нечетких множеств Такаги–Сугено. Расчеты для каждого метода реализованы в модели, основанной на информационной системе AnyLogic. Расчеты с использованием разработанной модели позволили объективно оценить эффективность процессов. Оценка эффективности КСМК на основе каждого метода подтвердила, что система эффективна. Значение эффективности КСМК компании по существующей методологии составило 0,81, по предлагаемой – 0,92. Использование показателя остаточного риска невыполнения процесса позволяет более точно оценить эффективность КСМК. Разработанная модель выявила процессы, чья эффективность была завышена или занижена при стандартном подходе, что свидетельствует о влиянии рисковых факторов.

В статье рассмотрено напряженно-деформированное состояние нежестких цилиндрических деталей при комбинированном процессе правки и упрочнении плоскими клиновыми плитами. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения геомет­рической точности и эксплуатационной надежности длинномерных маложестких валов, которые подвержены значительным деформациям в процессе изготовления и термообработки. Разработан новый способ для правки и упрочнения нежестких цилиндрических деталей типа валов и осей в одной технологической операции, предназначенной в основном для обработки деталей из пластичных металлов и сплавов. Цель работы заключается в определении допустимых геометрических значений искривленных цилиндрических деталей и рациональных технологических параметров процесса правки и упрочнения плоскими клиновыми плитами. В ходе исследования была разработана теоретическая модель, позволившая определить критические условия захвата и стабильного вращения цилиндрической заготовки между рабочими поверхностями плоских клиновых плит. На основании теоретического расчета определено допустимое значение исходного прогиба заготовки, которое не должно превышать 4 мм на длине 200 мм. Для верификации теоретических данных было проведено компьютерное моделирование в программном комплексе ANSYS. Использование метода конечных элементов позволило уточнить границы устойчивого протекания процесса. По результатам моделирования установлено, что для обеспечения прямолинейности оси заготовки без повреждения ее поверхности значение исходного прогиба не должно превышать 3,5 мм на длине 200 мм. Оценка распределения остаточных напряжений и пластических деформаций показала, что рациональная степень относительного обжатия находится в пределах 1,3 – 1,5 %. Полученные результаты могут быть использованы при разработке эффективных технологий обработки нежестких цилиндрических деталей, способствующих повышению их эксплуатационных характеристик и точности изготовления.

Качество выпускаемого металлургической промышленностью листового проката зависит от правильного выбора и соблюдения технологических режимов. Нагрев металла перед прокаткой обычно осуществляют в методических печах. В процессе нагрева в рабочем пространстве печи происходят сложные явления, для моделирования которых необходимо использовать средства CFD. Характер горения топлива и движения продуктов сгорания, определяющие подачу теплоты к поверхности нагреваемого металла, определяются конструкциями используемых горелок. В печах с плоским сводом применяют плоскопламенные горелки. В работе с помощью Ansys Fluent моделируются процессы, происходящие во фрагменте рабочего пространства нагревательной печи, оснащенной плоскопламенными горелками.

В статье представлена математическая модель для оценки наполнения и опорожнения горна доменной печи жидкими продуктами плавки – чугуном и шлаком. Разработанный алгоритм основан на интеграции данных материального баланса, химического состава шихтовых материалов и истории выпусков, что обеспечивает высокую точность расчетов как в реальном времени, так и при анализе исторических данных. Модель применена к доменной печи полезным объёмом 2000 м³ с учётом геометрических параметров горна. Учтены физические свойства материалов, включая плотность чугуна и кажущуюся плотность вспененного шлака, а также порозность коксовой насадки. Алгоритм включает в себя несколько этапов: запрос данных о последних шести выпусках, обработку пропущенных значений методом импутации средними, валидацию временных интервалов и расчёт динамики наполнения и опорожнения горна. Расчёт выполняется с шагом дискретизации 5 мин с использованием одномерной модели, учитывающей поступление железа с рудой и золой кокса, а также объёмы выпущенных продуктов. Особое внимание уделено коррекции результатов с учётом допустимых уровней наполнения и временной задержки начала выпуска шлака. Модель позволяет прогнозировать уровни чугуна и шлака в любой заданный момент времени, что делает её полезным инструментом для технологов. Результаты визуализируются в виде 3D-профилей заполнения горна. Разработанная система способствует повышению безопасности, стабильности и эффективности доменного процесса, предотвращая переполнение горна и оптимизируя режим выпусков. Модель может быть интегрирована в цифровые двойники доменных печей.