ВЕСТНИК МАГНИТОГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. Г. И. НОСОВА

Постановка задачи (актуальность работы). Урал уже несколько веков является металлургическим центром России и здесь накопились большие объемы шлаков. Изучение вещественного состава шлаков является актуальной задачей, так как прежде чем их утилизировать, надо оценить их минеральный состав. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно дополнительно переработать. Цель работы. Изучение вещественного (минерального) состава борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов, полученных при производстве ферробора. Используемые методы. Химический состав породообразующих и рудных минералов шлака установлен на электронно-зондовом микроанализаторе CAMECA SX 100 с пятью волновыми спектрометрами (ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург). Для анализа использовались полированные петрографические шлифы, вырезанные из кусочков шлака. Новизна. Изучение вещественного состава шлаков проводилось с точки зрения классической минералогии и с использованием современной обязательной номенклатуры Международной минералогической ассоциации. Результат. Впервые изучена минералогия борсодержащих шлаков Ключевского завода ферросплавов. Установлено, что они сложены хибонит-Ca-Al-оксиборатовым агрегатом со значительным содержанием шпинели, корунда и присутствием различных боридов, а также хромферида и хлоралюминатов кальция и калия. Данные шлаки являются отходами ферроборного производства, а температура их образования оценивается в узких пределах - 1350-1460°С. Практическая значимость. Изученные нами шлаки можно пускать в дополнительную переработку, так как породообразующие шпинель и хибонит, а также акцессорный гексаборид кальция являются хорошим абразивным материалом, а попутно выделяемые бориды марганца и железа (они легко выделяются магнитной сепарацией) можно далее использовать в металлургическом переделе.

Работа выполнена с целью выявления наиболее перспективных направлений совершенствования процессов сгущения и обезвоживания отходов флотации углей. Показано, что актуальность этой темы связана с тенденцией к увеличению объёма углей, обогащаемых флотацией, и содержания в них тонких частиц породных минералов, в том числе глинистых, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества образующихся отходов флотации и возрастанию трудности их обезвоживания. С другой стороны, требования по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов обусловливают целесообразность работы углеобогатительных фабрик с замкнутым водно-шламовым циклом, обеспечивающим получение осветлённой чистой воды для повторного использования на фабрике и твёрдой фазы обезвоженного осадка для последующего транспортирования и складирования в сухом виде. В статье приведены сведения о составе и физико-химических характеристиках отходов флотации, влияющих на показатели процессов сгущения и обезвоживания. Рассмотрены процессы сгущения суспензий отходов флотации в сгустителях: радиальных, цилиндроконических, в том числе пастовое, и пластинчатых. Показана целесообразность применения радиальных сгустителей со взвешенным слоем и осадкоуплотнителем для получения слива с возможно более низким содержанием твёрдой фазы и концентрированной сгущённой суспензии. Приведены сведения о процессах обезвоживания отходов флотации: фильтрованием на ленточных и камерных фильтр-прессах, вакуум-фильтрах, осадительных центрифугах. Указаны достоинства и недостатки рассмотренных методов обезвоживания. Показано, что перспективными способами интенсификации процессов сгущения и обезвоживания отходов флотации являются: совместное применение коагулянтов и флокулянтов; оптимизация значений расхода флокулянтов и режима их перемешивания с суспензией, в том числе дробная подача; рециркуляция части слива в процессе сгущения.

Постановка задачи (актуальность работы). Разработка простых методов критериальной оценки возможности селективной дезинтеграции на стадии мелкого дробления является актуальной задачей в связи с вовлечением в переработку небольших партий горно-металлургических отходов, значительно отличающихся по структурно-технологическим, физико-механическим и химическим свойствам. Стадия мелкого дробления часто является первым приемом дезинтеграции в схемах переработки техногенного сырья, уже частично разрушенного в первичном процессе добычи и обогащения, то есть является стадией формирования продукта, в которой по возможности должны быть вскрыты гетерофазные сростки. Для быстрой прогнозной оценки, позволяющей сделать обоснованный выбор способа мелкого дробления, обеспечивающего наибольшую селективность дезинтеграции, подходящим инструментом может быть балльная оценка. Цель работы. Обоснования пунктов и критериев балльной оценки для центробежно ударного способа измельчения на основании наших многолетних исследований минералогических, структурно-текстурных особенностей и закономерностей дезинтеграции металлургических отходов. Используемые методы. Системный подход к формированию ключевых показателей, влияющих на эффективность селективности разрушения, на основе комплексного анализа вещественных и технологических характеристик металлургических шлаков, специфических особенностей их состава, строения и свойств, полученных ранее данных об их корреляции с эффективностью разрушения техногенных сростков материала по поверхности раздела фаз при ударном способе дезинтеграции. Новизна. Впервые сделана попытка обоснования состава ключевых показателей для определения значения интегративного критерия прогноза возможности селективной дезинтеграции техногенного сложноструктурного сырья в аппаратах центробежно-ударного действия на основе балльной оценки. Результат. Предложена система критериев оценки, состав ключевых показателей и шкала оценки и интерпретации результатов. Практическая значимость. Обоснованный выбор способа мелкого дробления на основании разрабатываемого критерия позволит снизить потери в процессах обогащения.

Актуальность и цель исследования. Увеличение ресурсного потенциала страны зависит от расширения освоения природных и техногенных золотоносных россыпей Дальневосточного региона, большая часть которых представлена глинистой составляющей с повышенным содержанием мелких фракций. Особое значение приобретает развитие более совершенных систем, обеспечивающих разрушение микроструктурных связей глинистых минералов. Развиваются теоретические исследования и методы расчета для проектирования установок, инициирующих разрушение структурных связей минеральной составляющей в гидросмесях и работающих на основе модулирования гидродинамических воздействий с инициированием ударных нагрузок. Цель работы. Разработаны технические решения, обеспечивающие повышение технологического уровня добычи полезного ископаемого при переработке высокоглинистых песков россыпей за счет снижения потерь мелких и тонких частиц ценных компонентов путем встраивания в технологический цикл активизирующих микродезинтеграцию установок с обеспечением образования гидродинамических эффектов, способствующих усилению осцилляций посредством изменения скоростного режима. Результаты. На основе аналитического расчета получены данные по изменению массовой гидродинамической мощности и термодинамического потенциала системы в процессе деструкции минеральной составляюей гидросмеси в предлагаемой автором установке, моделирующей гидродинамические эффекты с учетом объемного расхода гидросмеси. В статье предлагается технологическая схема переработки с использованием аппарата новой конструкции для микродезинтеграции с последующим извлечением ценных минералов в тонкослойных потоках гравитационно-динамическим способом и выщелачиванием. Расчетами установлены параметры управления процессом микродезинтеграции минеральных частиц на первой ступени турбулизации в генераторе. Определяющую роль играет изменение гидродинамической силы струи, выходящей из сопла при варьировании объемного расхода гидросмеси и скорости потока гидросмеси. Изменение удельной межфазной поверхности глинистых минеральных частиц зависит также от удельной поверхностной энергии и термодинамического потенциала системы. Расчетами установлено, что при использовании центробежного насоса ПР 12,5/12,5-СП с объемным расходом гидросмеси 12 м3/ч термодинамический потенциал системы значительно увеличивается, стимулируя увеличение удельной межфазной поверхности системы частиц на пять порядков по сравнению с исходными значениями. Выводы. Развитие исследований по проектированию гравитационных установок нового типа позволит адаптировать их к использованию на природных высокоглинистых и техногенных объектах россыпей с высоким содержанием мелкого золота. Применение гидродинамического генератора, активизирующего микродезинтеграцию в гидродинамических потоках, сократит потери тонких частиц ценных компонентов и улучшит эксплуатационные показатели по обслуживанию комплекса.

Актуальность. В современных условиях промышленные предприятия нашей страны сталкиваются с необходимостью модернизации производственных процессов. Причины этого заключены в необходимости совершенствовать качество продукции, повышать ее технологические и конструктивные параметры и пр. В этой связи, особенно с учетом нестабильности экономической среды, наибольший эффект могут принести мероприятия в рамках технологического реинжиниринга. Анализ литературы показал, что большинство исследователей придают значение реинжинирингу административно-управленческих процессов в современных компаниях, не считая важным трансформацию производственных процессов. Именно это определяет актуальность исследуемой темы. Цель работы. В рамках данного исследования целью работы является анализ особенностей организации и проведения реинжиниринга технологических процессов на промышленном предприятии и разработка авторской методологии проведения реинжиниринга технологических процессов. Используемые методы. В статье используются общенаучные методы, прежде всего подходы и методы системного анализа и общей теории систем, анализ и синтез, а также сравнения и обобщения. Использование представленных методов позволило провести критический анализ точек зрения на особенности применения иерархических нейросетевых методов в контроле качества. Новизна. Представлена авторская методология проведения технологического реинжиниринга на промышленном предприятии. Результаты. Необходимость повышения качества изделий приводит к тому, что промышленные предприятия должны проводить технологический реинжиниринг. Ввиду отсутствия на данный момент единой точки зрения на методологию ее проведения была предложена авторская схема алгоритма процесса технологического реинжиниринга на промышленном предприятии. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы на промышленных предприятий в рамках проведения реинжиниринга с целью повышения качества производимых изделий.

При обогащении ценных минералов отбраковывают породу, не соответствующую требуемому качеству. Глубокая переработка таких отходов диспергированием позволит наиболее полно их использовать в других отраслях. На сегодня процесс разъединения минералов достигается только поэтапным дроблением, а традиционные способы не обеспечивают однородность дисперсных частиц. Это объясняется тем, что у таких пород сложное трехосное напряженное состояние, а разрушение при диспергировании может происходить либо по плоскостям напластования, либо по плоскостям с критическим значением комбинаций напряжений, характерных для данного минерала. Анизотропная структура среды может быть трансверсальной и ортотропной со своими характерными топологическими картинами тензоров напряжений. Поэтому при диспергировании для каждого вида текстуры среды желателен свой конкурирующий механизм разрушения. А поскольку у анизотропных материалов нет предсказуемости в формировании «сетки» трещин, то при использовании традиционных методов диспергирования невозможно управлять размером дисперсных частиц. В реальном твердом теле всегда существует система пространственных микро- и макродефектов, статически распределенных в массиве тела и частично выходящих на его поверхность. Такие дефекты обладают высокой подвижностью и способны к коагуляции и аннигиляции из-за теплового движения молекул и механических напряжений. Следовательно, процесс деформации тела сводится к увеличению размеров и количества макро- и микродефектов. Новая концепция размерного диспергирования хрупких сред обоснована повышением объемной геометрической однородности получаемых дисперсных частиц. Это можно достигнуть путем введения в зону разрушения материала комплексного управляемого вибрационного воздействия в виде принудительных амплитудно-модулируемых колебаний рабочего органа конусной дробилки для одновременного формирования разветвленной сети глубоких и поверхностных трещин. Такой подход управления трещинообразованием позволит единовременно добиваться квазиоднородности дисперсного продукта, а однородная крошка способствует реализации воксельного (селективного) принципа укладки дисперсных частиц, применяемых в композитах, так как они теснее укладываются.

Постановка задачи (актуальность работы). Среднегодовой объем рынка металлообрабатывающего инструмента в России составляет 21 млрд руб. При этом современная ситуация характеризуется тем, что потребность в металлорежущем инструменте возрастает. Однако наблюдается негативная тенденция в снижении доли отечественного инструмента в общем объеме рынка. Если в 2017 году доля отечественного инструмента составляла 42%, то за 2022 год она снизилась до 25%. При этом существенной проблемой является контроль качества инструмента. Причем проблема усугубляется сжатыми сроками на подготовку производства. Также следует отметить, что организация крупных инструментальных производств требует очень больших материальных затрат и не всегда оправдана. Поэтому необходимо совершенствовать организационные и технологические аспекты в условиях мелких серий. Выходом в данной ситуации является использование экспресс-испытаний непосредственно при изготовлении инструмента. Цель работы. Cнижение сроков постановки на производство опытных партий монолитного осевого режущего инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Используемые методы. В работе использованы методы технологии машиностроения, испытаний на стойкость инструмента, нанесения износостойких покрытий. Рассматривается полный технологический процесс изготовления монолитного режущего инструмента, включая контроль качества и предварительные испытания. В работе рассматривается инструмент в диапазоне размеров (по диаметру) от 6 до 16 мм. Новизна. Разработан новый метод исследования - экспресс-испытания монолитного режущего инструмента, кроме того, получены новые данные в результате экспресс-испытаний. Результат. Разработанная методика экспресс-испытаний монолитного режущего инструмента, который позволяет повысить контроль качества монолитного режущего инструмента в условиях мелкосерийного производства. Практическая значимость. Разработанный метод экспресс-испытаний позволяет существенно сократить сроки технологической подготовки производства монолитного режущего инструмента за счет исключения необходимости производственных испытаний с последующей доводкой образцов. Кроме того, определены оптимальные режимы испытаний, которые обеспечивают сочетание адекватности результатов (по отношению к производственным испытаниям), а с другой - минимальное время испытаний.

Постановка задачи. В статье представлены результаты моделирования процесса холодного газодинамического напыления порошковых покрытий. Этот процесс заключается в формировании покрытия за счет деформации металлических частиц при высокоскоростном столкновении с твердой поверхностью. Сложность взаимодействия частиц и подложки при варьировании параметров процесса холодного газодинамического напыления обуславливает необходимость использования математического моделирования для прогнозирования возможности формирования покрытий. Цель работы. Разработать математическую модель потока газа и движения частиц при холодном газодинамическом напылении с учетом специфики существующих областей газового потока и размера частиц порошка. Используемые методы. Для расчета параметров газа внутри сопла Лаваля использованы изоэнтропийные формулы; расчет параметров напыляемых производили с учетом значений числа Маха и числа Рейнольдса. Новизна полученных результатов. Разработана математическая модель движения потока газа в процессе холодного газодинамического напыления. Данная модель позволяет точно рассчитывать расход газа в коротких хорошо профилированных соплах со сходящимся дозвуковым потоком. Разработана математическая модель для расчета параметров напыляемых частиц и определения их напыляемости. Теоретически показано, что параметры напыления в процессе холодного газодинамического напыления могут быть рассчитаны с учётом нормированных параметров скорости или энергии частиц. Практическая значимость. На основании разработанных математических моделей произведен расчет параметров холодного газодинамического напыления, влияющих на свойства получаемых покрытий для частиц размером от 5 до 45 мкм. Получены закономерности, определяющие возможность нанесения порошка определенной фракции, а также зависимости скорости и температуры частиц от их размера. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования параметров холодного газодинамического напыления материалов с низкой температурой плавления.

Постановка задачи (актуальность работы). Для технологии получения горячедеформированных труб на трубопрокатных установках с раскаткой труб способом продольной прокатки на короткой оправке в диапазоне номинальных диаметров к толщине стенке D/S = 25-35 характерно появление продольных концевых дефектов. Попадание труб с данными дефектами после автоматического стана (или тандемного стана) в дальнейшие станы сопровождается ростом энергосиловых параметров процессов, а следовательно, ударными нагрузками на элементы клетей и привода станов. Цель работы. Оценка характера нагрузок, возникающих при разглаживании продольных концевых дефектов труб в обкатных машинах, посредством выполнения математического моделирования данного процесса, которое позволило определить нагрузки в течение процесса и получить окончательное формоизменение трубы после выхода из обкатной клети в зависимости от режимов обкатки. Используемые методы. Для объемной постановки задачи по определению напряженно-деформированного состояния материала трубы в очаге деформации используется программный комплекс трехмерного моделирования DEFORM, основанный на применении метода конечных элементов для задач пластического течения. Новизна. Разработка математической модели процесса обкатки труб после автоматического стана способом поперечно-винтовой прокатки на конической оправке, которая учитывает геометрию дефектного заднего конца трубы, образованного при раскатке на предыдущей стадии и напряженно-деформированном состоянии заготовки перед обкаткой, а также позволяет варьировать режим обкатки, выполнять моделирование для различных материалов (в том числе сталей групп повышенной прочности). Результат. Впервые получены данные по нагрузкам на инструмент для всех стадий процесса - от задачи заготовки в рабочую клеть, при установившемся режиме, а также в момент выхода трубы с попаданием дефектного конца между валками и оправкой, что приводит к пиковому возрастанию нагрузок. Практическая значимость. Модель может быть использована для получения новых данных о процессе обкатки.

Постановка задачи (актуальность работы). В настоящее время усиливается тенденция замены традиционных конструкционных материалов на композиционные. Высокие удельные механические свойства композитов позволяют проектировать легкие и надежные конструкции. Перспективным научным направлением является разработка композиционных материалов, повышающих механические характеристики за счет совершенствования внешней структуры и технологии изготовления. Технология изготовления композитов Al-Steel с волнообразными контактными поверхностями между алюминием и сталью позволяет обеспечить повышенную прочность соединения слоев. Для проектирования конструкций из композиционных материалов широкое распространение получили интегрированные пакеты конечно-элементных расчетов, позволяющие моделировать влияние различных нагрузок, геометрических размеров и материалов элементов в каждом слое на жесткость композитов. Цель работы. Целью работы является исследование влияния волнового профиля на деформирование слоистого композиционного образца. Используемые методы. С использованием программного комплекса SIMULIA/Abaqus получены кривые прогиба, а также распределения деформации и напряжений вдоль оси Z деформированной сетки по длине образца композита при различных схемах деформирования. Новизна. Впервые проведено моделирование процесса изгиба слоистого композита АМг3-08сп с плоской и волнообразной границами раздела. Результат. Установлено, что создание волнообразной границы раздела сталеалюминиевого композита позволяет обеспечить повышение жесткости изделия. На основании расчетных данных о распределении деформации и напряжений Мизеса в различных слоях композита показано, что причиной снижения величины деформации в композите с волнообразной границей раздела является перераспределение напряжений. Практическая значимость. Результаты исследования позволяют проектировать композиционные материалы с повышенной жесткостью.

Актуальность работы. При проведении анализа и совершенствования системы менеджмента качества организации важно учитывать результаты оценки качества предоставляемых услуг. Внедрение мероприятий по оценке качества услуг в систему менеджмента качества (СМК) организации позволяет получить необходимые данные для анализа и принятия управленческих решений, направленных на улучшение качества оказываемых услуг. Одним из широко распространённых методов оценки качества услуг является метод «SERVQUAL». Цель работы. Определение возможности применения метода «SERVQUAL» при оценке качества услуг в области обеспечения единства измерений (ОЕИ). Используемые методы. В работе проведена апробация метода «SERVQUAL» для оценки качества услуг в области ОЕИ. Новизна. Получены эмпирические данные о применении метода «SERVQUAL» для оценки качества услуг в области ОЕИ, проведен анализ полученных данных. Результат. На основе разработанных анкет для проведения оценки качества услуг в области ОЕИ определены значения критериев оценки качества оказания услуг с применением метода «SERVQUAL», проведено сравнение ожиданий и восприятий потребителя от оказания услуг, приведена интерпретация полученных данных. Авторами даны практические рекомендации по использованию данного метода для организаций, осуществляющих деятельность по оказанию услуг в области ОЕИ. Проведен SWOT-анализ для оценки возможности применения метода «SERVQUAL». Практическая значимость. Полученные в ходе исследования данные могут быть применены организациями, оказывающими услуги в области ОЕИ при разработке и внедрении мероприятий по оценке качества услуг в области ОЕИ в СМК организации.

Теория случайных процессов имеет обширное поле инженерных приложений. Особое место в этой науке занимают так называемые процессы гибели и размножения. Несмотря на биологическое происхождение данной терминологии этой теории, она с ходу вписывается в существующие технологические процессы. Статья представляет собой продолжение исследований, направленных на инженерное и технологическое приложение теории вероятностей и случайных процессов с целью построения эффективной системы менеджмента качества опасных производственных объектов металлургического предприятия. При анализе эксплуатации металлургических кранов различают несколько состояний - эксплуатация, авария, ремонт и др. В условиях металлургического производства стали становится невозможным прерывание производственного цикла, то есть если кран выходит из строя, его необходимо практически сразу заменить. Для обоснования технологических решений используется метод псевдосостояний процессов гибели и размножения. На основании известных подходов и моделей построена система дифференциальных уравнений Колмогорова, рассчитаны характеристики случайного процесса, математическое ожидание и дисперсия. Показано, что вероятности нахождения крана в стационарном режиме в псевдосостояниях распределены по закону Пуассона. Это показывает независимость распределения интервалов между событиями поступающих на замену кранов. Приведен абстрактный модельный пример расчета характеристик случайного процесса числа эксплуатационных единиц и их временных характеристик. Показано, что вероятность нахождения эксплуатационного состава металлургических кранов в течение года сохранится с вероятностью 0,9985. Предложенный подход может быть использован в текущей повседневной деятельности не только на металлургическом предприятии, но и на других, а также может найти отражение в нормативно-технической документации.