Научная деятельность

Научно-исследовательская деятельность кафедры направлена на решение фундаментальных задач теории производства стали и ферросплавов, моделирования металлургических процессов, а также прикладных задач в области автоматизации и управления процессами получения стали, совершенствования конструкций металлургических агрегатов и проектирования цехов и мини-заводов.

На кафедре функционирует лаборатория холодного моделирования процессов продувки жидкой стали в кислородном конвертере, ковше и циркуляционном вакууматоре.

На кафедре создана учебно-научно производственная база «Тёплый стан», имеющая в своём распоряжении современное плавильное оборудование спецэлектрометаллургии — вакуумно-индукционные печи, печи электрошлакового переплава, печь с холодным тиглем и т.д. На УЧНБ «Теплый стан» осуществляются выполнение НИР и ОКР, проведение практических занятий для студентов и аспирантов, разработка учебных моделей и тренажёров и изготовление малотоннажных партий специальных сталей и сплавов для внешних заказчиков.

Основные направления научных работ кафедры:
  • Теория и технология производства стали и сплавов в различных металлургических агрегатах;
  • Разработка и оптимизация технологий внепечной обработки и разливки стали;
  • Теория и технология производства сложнолегированных сталей и сплавов методами современной спецэлектрометаллургии;
  • Развитие ресурсосберегающих технологий производства ферросплавов;
  • Автоматизация управления процессом выплавки стали в дуговых электропечах и конвертерах;
  • Математическое и физическое моделирование сталеплавильного производства;
  • Разработка проектов металлургических цехов, агрегатов и мини-заводов;
  • Совершенствование систем и методов контроля качества металлопродукции;
  • Рациональное природопользование и экологические аспекты металлургического производства;
  • Исследование и экспертиза коррозионной стойкости элементов строительных металлоконструкций;
  • Новые технологии модернизации состояния поверхности лёгких конструкционных материалов и сталей, замещающие традиционные методы.
Кадровый потенциал кафедры

На кафедре работают:

  • 12 — профессоров;
  • 20 — доцентов;
  • 2 — старших преподавателя;
  • 1 — ассистент преподавателя;
  • 7 — научный сотрудник;
  • 16 — аспирантов;
  • 5 — инженеров;
  • 3 — учебных мастеров.

Из них: 1 член-корр РАН, 12 докторов технических наук, 17 кандидатов технических наук.

Основные научные и технические результаты в 2016 году

Закончен проект: «Разработка сталей нового типа, в том числе легированной азотом, применительно к условиям Арктики для использования при добыче, хранении и транспортировке газа и нефти», уникальный идентификатор RFMEFI57514X0071. ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014-2020 годы».

Проведены исследовательские испытания коррозионной стойкости новых экспериментальных сталей, легированных азотом, 1А, 2А, 3А, а также 6А и выплавленной на тоже шихте стали типа Х18Н9 к различным видам коррозии в морской воде. Скорость общей коррозии в морской воде всех исследованных экспериментальных сплавов меньше требуемых техническим заданием значений(не более 0,01 мм/год). Разработанные новые экспериментальные стали 1А, 2А и 3А не подвержены образованию питтингов в морской воде и в растворе хлорида железа (III) и более стойки к общей коррозии в морской воде, в том числе при кавитационном воздействии на поверхность, чем классическая коррозионностойкая сталь Х18Н9. Получен патент RU 2584310 C1 на конструкционную криогенную аустенитную высокопрочную коррозионно-стойкую, в том числе в биоактивных средах , свариваемую сталь и способ её обработки.

Проведены систематические теоретические и экспериментальные исследования фазовых и структурных превращений в многокомпонентных азотсодержащих сплавах систем Fe-Mn-Al-C-N в жидком и твердом состояниях. Высокомарганцевые (с 25 % Mn) с содержанием Al до 5–7 % сплавы могут рассматриваться как высокопрочные хладо- и теплостойкие с термически и механически стабильным аустенитом вплоть до содержания углерода ~1,5 %. Стали могут выполняться как литейными, так и деформируемыми. Дополнительное легирование 5 % никеля повышает пластичность при холодной деформации и усиливает эффекты старения при температурах теплой деформации. Легирование азотом проявляется за счет измельчения структуры в результате выделения нитридов (AlN), растворимость азота в таких сплавах <10-4 %, поэтому введение азота в сплав должно быть ограничено. Поданы 2 заявки на изобретения №№ 2016146523 и 2016146524 от 28.11.2016.

Проведен дисперсный и химический анализ пыли ДСП и вакууматора получено, что содержание цинка и свинца в пыли ДСП равно 16,3 и 1,3 %, соответственно, а пыли вакууматора — 4,61 и 1,61 %. Степень их извлечения из металла в ДСП составляет 99,5 и 97,5 %, в вакууматоре — 87 и 70 %, соответственно. Дисперсный анализ пыли показывает (подтверждает), что в дуговой сталеплавильной печи ультрадисперсная фракция пыли формируется в результате воздействия дугового разряда и струи кислорода, что отсутствует в вакууматоре.

Проведены экспериментов по извлечению цветных металлов из пыли электросталеплавильного производства. Результаты показали, что при её обработке плазменным способом достигается степень извлечения цинка и свинца до 99 и 97 %, соответственно (при отсутствии значительных потерь Fe). Получено, что образующийся конденсат состоит в основном из PbO и ZnO, а спёк — в основном из Fe иFeO. Разработаны рекомендации по реконструкции вещественного состава пыли с использованием программы «Terra», которая может быть использована для определения наличия в пыли оксидов и других соединений. Также может быть использована в учебном процессе для определения полного состава пыли или в качестве экспрессного метода для выбора условий анализа при определении вещественного качественного и количественного состава образца по известному химическому составу.

Разработана технологическая инструкция выплавки сложнолегированного сплава на основе системы Ni-Cu-Mn с уменьшенными интервалами легирования, оптимальными литейными свойствами, минимальным содержанием примесей, неметаллических включений и растворенных газов.

Разработана технологическая схема переработки никелевых гальваношламов карботермическим твердожидкофазным способом с получением ферроникеля.

Разработаны способ горячего ремонта футеровки вакуумных индукционных печей в процессе их эксплуатации и способ получения лигатуры на медно-никелевой основе.

Разработаны высокопроизводительные способы получения методом плазменно — электролитической обработки (ПЭО) износостойких и антикоррозионных декоративных покрытий на алюминиевых и титановых сплавах. Выявлены:

  1. Составы алюминиевых сплавов и природы электролитов, концентрации компонентов в них, влияющих на свойства формируемых покрытий;
  2. Механизмы влияния катодной составляющей переменного тока на фазовый состав и свойства формируемых покрытий;
  3. Условия протекания процессов ПЭО в основном по механизму оксидирования металлической основы или по механизму электролиза с последующей термохимической обработки осажденных полианинов или анионов на участках покрытия, близко расположенных к плазменным микроразрядам, или одновременный рост покрытий по этим механизмам;
  4. Кинетические особенности роста покрытий на алюминиевых и титановых сплавах на различных временных участках проведения процессов ПЭО;
  5. Условия проведения процессов ПЭО, соблюдения которых позволяют получать износостойкие покрытия с небольшой толщиной их внешнего пористого слоя.

Кафедра Металлургии стали и ферросплавов активно сотрудничает в научно-технической сфере с ведущими металлургическими предприятиями России — ПАО «Северсталь», ОАО «НЛМК», ОАО «Магнитогорский Металлургический Комбинат», ОАО «Металлургический завод «Электросталь», ОАО «Композит» и др.

Наиболее крупные проекты в 2016 году:
  1. Государственный контракт 14.578.21.0023 от 05.06.2014 «Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий производства сложнолегированных марок сталей и сплавов с заданными свойствами для деталей и узлов авиакосмической техники»;
  2. ФЦП 14.578.21.0128 Разработка технологии производства тонкодисперсных и сфероидизированных порошков прецизионных сплавов фракционным составом менее 10 мкм с целью изготовления миниатюрных технических устройств и электронных компонентов с использованием аддитивных и MIM технологий;
  3. Государственное задание Федерального автономного учреждения «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве». «Исследования навесных фасадных систем с определением ресурса фактической безопасной эксплуатации».
Основные научно-технические показатели в 2016 году:
  • Общее количество публикаций: 74. Из них статей — 43 (в том числе, статей в Web of Science — 15, Scopus — 32, в журналах, рекомендованных ВАК, — 42);
  • Количество подготовленных докторских диссертаций — 1;
  • Количество сотрудников и аспирантов (включая заочных), защитивших кандидатские диссертации — 5 чел.;
  • Количество зарегистрированных патентов, ноу-хау и заявок в год — 5 шт.;
  • Количество выставок, на которых были представлены экспонаты или стенды научных разработок с участием сотрудников кафедры — 1;
  • Количество конференций, организованных кафедрой — 1;
  • Количество конференций, в которых участвовали сотрудники кафедры — 18.
Основные публикации:
  1. Дуб А.В., Волкова О.В. Методики оценки и прогнозирование коррозионной стойкости строительных металлоконструкций в различных климатических зонах // Новости материаловедения. Наука и техника. 2016. № 6 (24). С. 2.
  2. Волкова О.В., Дуб А.В., Ракоч А.Г., Гладкова А.А. Модельные представления о возникновении, развитии и репассивации питтингов на алюминиевых сплавах // Научный взгляд в будущее. 2016. Т. 8. № 4. С. 50-53.
  3. Doub A.V. Synthesis and characterization of yttria-stabilized zirconia (YSZ) nano-clusters for thermal barrier coatings (TBCS) applications./Tailor S., Doub A.V., Singh M.//Journal of Cluster Science. 2016. Т. 27. № 4. С. 1097-1107.
  4. Doub A.V. Nanostructured 2024AL—SICP composite coatings./ Tailor S., Sharma V.K., Soni P.R., Doub A.V., Mohanty R.M.//Surface Engineering. 2016. Т. 32. № 7. С. 526-534.
  5. Dub A.V. Elimination of coarse-grain property in steel 25KHN3MFA after overheating to different temperatures./Borisov I.A., Dub A.V.//Metal Science and Heat Treatment. 2016. С. 1-6.
  6. Doub A.V. Wear behavior of plasma sprayed nanostructured Al—SiCp composite coatings: a comparative study/ Tailor S., Doub A.V., Mohanty R.M., Soni P.R.// Transactions of the Indian Institute of Metals. 2016. Т. 69. № 6. С. 1179-1191.
  7. Дуб А.В. Статистическое моделирование реалистичной оценки радиационного охрупчивания корпусных материалов ВВЭР-1000./Дуб А.В., Скоробогатых В.Н., Аносов Н.П., Гордюк Л.Ю., Зубченко А.С., Шамардин В.К.// Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. Выпуск 2, 2016, с. 24-41.
  8. Dub A.V. Experimental investigations of the nickel alloy laser melting parameters influence on porosity and surface roughness of the complex geometry products during the process of their three-dimensional formation/ Dub A.V., Beregovskiy V.V., Tretyakov E.V., Shchurenkova S. A.// Non-Ferrous Metals, 2016, № 2, pp. 29-33.
  9. Михайлов А.М., Зубарев К.А., Котельников Г.И., Семин А.Е., Григорович К.В. Модель испарения компонентов никелевых сплавов при плавке в вакуумной индукционной печи //Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 1. С. 35-38.
  10. Титова К.О., Котельников Г.И., Зубарев К.А., Григорович К.В. Анализ процесса восстановления железа из футеровки при выплавке никель-медных сплавов в вакуумных индукционных печах // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 12. С. 864-869.
  11. Павлов А.В., Римошевский В.С. Способы утилизации отработанных молибденсодержащих катализаторов нефтехимического синтеза // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 1. С. 5-10.
  12. Котельников Г.И., Зубарев К.А., Мовенко Д.А., Павлов А.В., Семин А.Е. Построение кривой раскисления железа кальцием // Электрометаллургия. 2016. № 6. С. 10-18.
  13. Kotel’nikov G.I., Zubarev K.A., Movenko D.A., Pavlov A.V., Semin A.E. Curve of calcium deoxidation of iron // Russian metallurgy (Metally). 2016. Т. 2016. № 6. С. 530-536.
  14. Ивлев С.А. Фундаментальные свойства алюмосиликатных шлаков, применяемых при непрерывной разливке стали // Черная металлургия. 2016. № 11 (1403). С. 41-49.
  15. Симонян Л.М., Алпатова А.А. Прогнозирование поведения цинка и свинца при выплавке электростали // Металлург. 2016. № 7. С. 36-37.
  16. Алпатова А.А., Симонян Л.М., Исакова Н.Ш. Изучение процесса пылеобразования при дуговом нагреве оцинкованной стали // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 5. С. 293-299.
  17. Симонян Л.М. К вопросу о допустимой плотности тока в графитовых электродах //Электрометаллургия. 2016. № 11. С. 13-16.
  18. Турсунов Н.К., Санокулов Э.А., Семин А.Е. Исследование процесса десульфурации конструкционной стали с использованием твердых шихтовых смесей и рзм // Черные металлы. 2016. № 4 (1012). С. 32-37.
Награды студентов и аспирантов:
  1. Аспирант кафедры Римошевский Владислав получил Стипендию Президента РФ на обучение за рубежом 16/17 и выиграл Конкурс научных проектов НИТУ «МИСиС»- Госкорпорация «РОСАТОМ»;
  2. Аспирант кафедры Щукина Людмила стала победителямем конкурса «Молодые учёные» на 22-ой международной промышленной выставке МЕТАЛЛ-ЭКСПО’2016;
  3. Аспирант кафедры Предеин Н является победителем программы «Участник молодёжного научно-инновационного конкурса» («УМНИК»);
  4. Студент группы МКМ-15-1 Холодков Никита стал победителем в конкурсе молодежных проектов по инновационному развитию бизнеса «ТЕХНОКРАТ».
Защищенные кандидатские диссертации:
  1. Хассан Абдельрхман Ибрахим Абдельмоати Мохаммед «Исследование технологии плавки металлизованного сырья с различным содержанием фосфора в ДСП с целью повышения эффективности производства стали» Диссертация к.т.н;
  2. Лысенкова Елена Валерьевна «Повышение точности расчетов растворимостей азота и нитрида титана в расплавах на основе железа. Применение к сталям, легированным азотом и титаном». Диссертация к.т.н;
  3. Зубарев Кирилл Александрович Исследование процессов рафинирования сплавов на основе железа и никеля в вакууме с целью совершенствования технологии плавки в вакуумной индукционной печи. Диссертация к.т.н;
  4. Алпатова Анна Андреевна «Исследование процессов пылеообразования при дуговом нагреве металла и свойств пыли с целью ее утилизации». Диссертация к.т.н;
  5. Ткачев Александр Сергеевич «Исследование и оценка эффективности применения трубчатых электродов с целью снижения энергетических затрат при выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах малой и средней вместимости». Диссертация к.т.н.