Современное оборудование для контактной стыковой сварки железнодорожных рельсов имеет огромное количество технологических параметров (входных факторов), влияющих на качество получаемого сварного соединения. Такое количество параметров не позволяет в полной мере подобрать оптимальные режимы сварки. Изучение процессов, протекающих в искровом промежутке (образование микроконтактов, увеличение или уменьшение их площади поперечного сечения, взрыв образовавшихся микроконтактов), позволит определить количество и равномерность вложенного тепла при сварке рельсов. Полученные знания сократят количество влияющих факторов на качество сварного стыка. С использованием большого количества статистических данных исследованы процессы, протекающие в искровом промежутке при контактной стыковой сварке железнодорожных рельсов типа Р65 категории ДТ350 на рельсосварочной машине К1000. При изучении влияния характера перемещения подвижной плиты сварочной машины во время оплавления на силу сварочного тока, определено, что зависимости между данными величинами нет. Предположительно, распределение силы сварочного тока имеет случайный характер, изменяющегося в результате процессов образования, существования и взрыва большого количества мельчайших электрических контактов. Исходя из анализа распределения частот определено, что распределение сопротивления искрового промежутка не соответствует нормальному закону распределения. При увеличении выборки отклонение от него усиливается, визуально гистограмма описывает гамма-распределение. С помощью закона гамма-распределения смоделирована сила сварочного тока при контактной стыковой сварке оплавлением. Результаты исследований планируется применять для моделирования тепловых процессов и формирования структуры металла шва и зон термического влияния сварного соединения железнодорожных рельсов.

Процесс Ромелт с точки зрения металлургической теплотехники является перспективным для переработки отходов произ­водства, бедных руд и вторичных металлов без их предварительной подготовки и применения кокса. Но одним из основных недостатков процесса является высокий удельный расход кислорода и топлива на производство 1 т первичного металла. Особенность процесса Ромелт заключается в том, что основное количество теплоты, необходимой для осуществления технологического процесса, подается в барботажный слой из надслоевого пространства за счет дожигания отходящих газов техническим кислородом. Передача теплоты осуществляется по радиационно-конвективному механизму. Любые изменения процесса дожигания возможны, если они не влекут за собой недопустимого изменения температуры в зоне горения. В работе проведено исследование снижения удельного расхода кислорода на 1 т первичного металла, за основу приняты данные плавки на передельный чугун смеси шламов доменного и конвертерного производств. В работе изучена возможность снижения удельного расхода кислорода, подаваемого в надслоевое пространство печи для дожигания отходящих из барботажного слоя газов, в процессе Ромелт. При использовании подогрева дутья, подаваемого на нижние фурмы, и подогрева кислорода, подаваемого в зону дожигания, возможно сокращение удельного расхода кислорода на 1 т чугуна на 11 % без снижения производительности печи. В зоне дожигания рекомендуется использовать подогретый в рекуператоре до 400 °С кислород с  одновременной подачей на нижние фурмы подогретого до 600 °С дутья.

В исследовании представлена методика расчета распространения пылевых и аэрозольных частиц, поступающих во внешнюю воздушную среду в результате техногенных выбросов предприятий металлургического цикла. В работе предложен способ прогнозирования степени загрязнения зон влияния предприятий посредством построения географических карт-схем промышленных регионов с нанесением на них областей с повышенным содержанием пылевых частиц. Метод базируется на определении времени седиментации частиц пыли разных фракций в атмосферном воздухе с помощью закона Стокса (движение твердых частиц в жидкой или газообразной средах), высоты вылета частиц пыли из дымовой трубы и скорости преобладающего ветра за исследуемый период времени. Необходимые для анализа данные (направление ветра, количество выбрасываемой пыли, ее фракционный и химический составы) найдены в открытых источниках, отчетах предприятия, статистических данных региона и металлургической промышленности. Проведен оценочный расчет распространения пылевых выбросов на примере предприятия ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в течение различных годовых сезонов. Обнаружено, что влияние деятельности металлургического предприятия России может пагубно сказываться на городах и жителях соседних государств, которые находятся в зоне седиментации твердых пылевых частиц. Рассмотрен вопрос переноса серной и азотной кислот частицами пыли, которые образуются в порах частиц аэрозоля. Рассчитано количество кислоты, которое может быть вынесено в зоны влияния предприятия в порах твердых пылевых частиц. Рассматриваемая модель расчета позволяет относительно быстро и просто оценить зону влияния предприятия, оценить риски и принять меры по модернизации, оптимизации производственного процесса или систем аспирации.

Электронно-пучковая обработка поверхности является способом модификации материалов, который обеспечивает улучшение механических свойств металлических материалов. За счет высокоскоростного нагрева, испарения, рекристаллизации, а также пластической деформации в поверхности происходит образование дислокаций с высокой плотностью и, как следствие, наблюдается увеличение показателей различных физико-механических свойств, таких как твердость, износостойкость и др. Поскольку в настоящее время высокоэнтропийные сплавы являются относительно новым классом материалов, эффект влияния импульсной электронно-пучковой обработки на дислокационную субструктуру еще не был установлен, в настоящей работе поверхностной обработке с  помощью высокоинтенсивного импульсного электронного пучка с плотностью энергии 30 Дж/см² был подвергнут неэквиатомный высокоэнтропийный сплав системы Co – Cr – Fe – Mn – Ni, изготовленный с помощью проволочно-дугового аддитивного производства. Методом исследования тонких фольг с помощью просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что обработка не оказывает влияния на химический состав сплава, однако приводит к серьезным изменениям дислокационной субструктуры. Выявлено немонотонное изменение скалярной плотности дислокаций, достигающее максимального значения 5,5∙1010  см^–2 на расстоянии 25  мкм от поверхности облучения. Показано, что на этом расстоянии от поверхности формируется неразориентированная ячеистая дислокационная субструктура с размерами ячеек от 400 нм до 600 нм. При дальнейшем удалении от поверхности на расстояние до 45  мкм происходит изменение дислокационной субструктуры от ячеистой к ячеисто-сетчатой. На расстоянии 120 – 130 мкм воздействие высокоинтенсивного импульсного электронного пучка не наблюдается – субструктура соответствует субструктуре исходного сплава с  хаотическим распределением дислокаций.

Исследованы природа и кинетика подвижных фронтов локализованной деформации, которые формируются на упруго­пластическом переходе в материалах с дислокационным и мартенситным микромеханизмами реализации пластического течения при активном растяжении с различными скоростями. Для регистрации и количественного описания движения фронтов использована методика корреляции цифровых изображений. Обсуждение полученных результатов проведено в рамках синергетического подхода. Деформируемый объект рассматривается как открытая, далекая от равновесия система – активная среда, содержащая распределенные источники потенциальной энергии, которые представляют собой микроконцентраторы напряжений. В ходе внешнего воздействия эти концентраторы релаксируют путем реализации микросдвигов и вызывают формоизменение самого объекта. Каждый микроконцентратор может рассматриваться как активный элемент, который имеет два состояния: метастабильное упругонапряженное и стабильное релаксированное. В результате внешнего воздействия переход возможен только из первого состояния во второе. Такие элементы характеризуются как триггерные, а активная среда как бистабильная. В бистабильных средах распространяются автоволны переключения, представляющие собой подвижные границы, которые разделяют метастабильное и стабильное состояния. В рамках этой концепции рассматриваемые фронты локализованной деформации можно интерпретировать как автоволны переключения. Результаты исследования показали, что форма и кинетические параметры фронтов локализованной деформации не зависят от химического состава, структуры и  микромеханизма деформации, что подтверждает их автоволновую природу. С другой стороны, кинетика автоволн переключения должна определяться параметрами внешнего воздействия. Действительно, скорость фронтов локализованной деформации возрастает с ростом скорости растяжения. Установлено, что зависимость скорости этих фронтов от скорости деформирования нелинейная параболическая с  показателем степени меньше единицы и одинакова для всех исследованных материалов.

На основе диаграмм состояния двухкомпонентных силикатных систем SrO – SiO₂, BaO – SiO₂, CaO – SiO₂ определены активности компонентов в инвариантных (эвтектических и монотектических) точках рассматриваемых систем. Процессы кристаллизации в инвариантных эвтектических точках l₁ и l₂ рассматриваются как химические реакции ж_e1(KSiO₂(ж) + lMeO(ж)) → CSiO₂(тв) + α(MeO·SiO₂ )(тв), ж_e2(mSiO₂(ж) + nMeO(ж)) → (MeO·SiO₂)(тв) + b(2MeO·SiO₂)(тв), для которых определяются значения ΔG^°_T и константы равновесия. При заданных температурах и известных значениях активностей компонентов в равновесных с шлаком металлических расплавах определены значения a_MeO в шлаках. В гомогенных шлаковых расплавах активности оксидов щелочноземельных металлов (ЩЗМ) определялись из констант равновесных реакций восстановления этих металлов из шлаков кремнием железокремниевых металлических расплавов. В области гомогенных шлаковых расплавов построены зависимости a_SiO2 = f (x_(SiO2 )) при температурах 1600 и 1700 °С, а при использовании данных по активностям ЩЗМ (Sr, Ba, Ca) в металлических высококремнистых расплавах определены зависимости lga_(SrO) = f (x_(SiO2 ), x_(Si)) при 1493 °С и lga_(BaO) = f (x_(SiO2 ), x_(Si)) при 1450 °С. На трехпараметрической диаграмме в координатах a_[Si] – a_(SiO2 ) – a_(MeO) (для щелочноземельных металлов) построены зависимости a_(SrO) = f (a_[Si], a_(SiO2 )) при 1493 °С и a_(BaO) = f(a_[Si], a_(SiO2 )) при 1450 °С. Показано, что низкие равновесные значения a_(SrO) и a_(BaO), lga_(SrO) = f (a_(SiO2 ), a_[Si]) ≤ (–4) и lga_(BaO) = f (a_(SiO2 ), a_[Si]) ≤ (–3), могут достигаться при равновесных значениях активности кремния в металлических расплавах a_[Si] > 0,5 при восстановлении стронция и a_[Si] > 0,7 при восстановлении бария.

В статье рассматривается основная проблема повышения качества стальных листов для сварных труб, описываются основные причины, снижающие качество стальных листов для сварных труб, полученных на станах толстолистовой прокатки. Существует возможность улучшения качества стальных листов, используя технологические ресурс установки совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. Поставлена и решена задача определения напряженного состояния металла в очаге циклической деформации. В работе приводятся результаты получения листовой стали марки 09Г2С на опытно-промышленной установке непрерывного литья и деформации. Напряжения в очаге циклической деформации при получении на установке стальных листов были определены для сварных труб. Авторы представляют результаты экспериментального исследования процесса получения стальных листов на опытно-промышленной установке совмещенного процесса непрерывного литья и деформации. В статье рассматриваются результаты исследования микроструктуры, определения микротвердости и микроанализа химического состава исследуемой стали в  различных зонах поперечного сечения полученной полосы. Интерпретировано развитие структурной неоднородности в  ферритно-перлитной стали по толщине листа в условиях комбинированной термомеханической обработки металла, затвердевшего в  кристаллизаторе. В центральной светлой прослойке полосы образуется преимущественно ферритная микроструктура по сравнению с основным металлом, характеризующаяся резким снижением в ней концентрации углерода. Существует возможность возникновения подобного структурообразования на первой стадии кристаллизации в ходе ковки низкоуглеродистой стали, когда избыточная фаза высокотемпературного феррита, которая затвердевает первой, располагается в основном по центру полосы. Размер зерен перлита в светлой прослойке соизмерим с зеренной структурой перлита в основном металле полосы, и не образует выделений реечной морфологии, повышающих склонность стали к хрупким разрушениям.

В последнее время большое внимание исследователи уделяют вопросу влияния внутренних и внешних факторов на напря­женное состояние оболочковой формы (ОФ). К внутренним факторам следует отнести ее морфологическое строение, виды, связи между контактирующими слоями. К внешним факторам следует отнести все виды силового и температурного воздействий на внешнюю поверхность оболочковой формы. В работе установлено влияние эффекта скольжения контактируемых между собой внутренних слоев на уровень напряженного состояния ОФ. Представлена математическая модель по определению напряженно-деформированного состоя­ния  (НДС) в многослойной ОФ при ее заливке жидким металлом. Оболочковая форма выполнена таким образом, что ее слои могут скользить друг относительно друга с наличием трения. Рассматриваемые вопросы являются продолжением последних работ авторов, в которых дана оценка влияния опорного наполнителя (ОН) и макроструктуры ОФ на ее НДС. При этом слои ОФ имеют одинаковые физико-механические свойства. В работе ставилась задача определить силовое влияние ОН и нагрузки в верхней части ОФ на НДС в ее сечениях. Влияние ОН оценивалось по величине трения между наружными поверхностями ОФ и ОН. Для решения задачи использовалась линейная теория упругости, уравнения теплопроводности, численные методы. На контакте наружной поверхности ОФ с поверхностью ОН решалась контактная задача. Твердая фаза в жидком металле при остывании определялась из уравнения межфазового перехода. Результаты расчетов представлены в виде графиков и эпюр. Отсутствие трения между слоями понижает трещиностойкость многослойной  ОФ.

Наметившийся рост промышленного и гражданского строительства в России, внедрение новых технологий вызвали необходимость увеличения производства строительного проката и, особенно, арматуры. Одним из путей увеличения производства арматуры на действующих станах в кратчайший срок без серьезных капитальных вложений является использование технологии прокатки  –  разделения. Приведены условия осуществимости успешной реализации процесса прокатки – разделения. Получены новые зависимости для определения продольной силы, обеспеченной резервом сил трения при формировании сочлененного профиля, которые учитывают форму профиля и условия формоизменения.