Ассистент кафедры «Металлургия и литейное производство» Семён Салихов представил проект «Разработка сквозной энерго- и ресурсосберегающей технологии прямой переработки кусковой сидеритовой руды в сталь» (научный руководитель – профессор В.Е. Рощин). Проект – часть работы кафедры, которая занимается технологиями переработки руд и получения из них стали. Основываясь на теории механизмов восстановления, разработанной на кафедре, молодой ученый придумал способ получить из сидерита готовую сталь, а также дополнительный продукт – высокомагнезиальный шлак, который может быть использован в огнеупорной промышленности.
– Современная переработка руды в мире – двухстадийная: сначала получают чугун, а из него уже сталь, – объясняет Семён Салихов. – Новизна нашей технологии в том, что мы из руды сразу получаем сталь, минуя процесс коксохимического и аглодоменного производства. В Челябинской области есть Бакальское месторождение сидеритовой руды. Запасы большие – около миллиарда тонн, примерно на сто лет работы крупному металлургическому предприятию. Технологий переработки этой руды пока нет, потому что она имеет определенные особенности.
Сейчас на кафедре проводятся эксперименты с помощью методов моделирования и на практике – в лабораторных печах. В планах ученого – получить по разработанной технологии несколько десятков тонн материала и провести эксперимент на промышленном оборудовании.
Ещё один победитель конкурса, магистрант первого курса кафедры «Металлургия и литейное производство» Раниль Габбасов, представил на суд жюри новые технологические решения, повышающие качество литья из интерметаллидных сплавов. Тема его проекта – «Разработка материалов и технологии производства ответственных литых деталей на основе титан-алюминиевых интерметаллидов» (научный руководитель – профессор В.К. Дубровин). Титан-алюминиевый интерметаллид – это сплав, обладающий высокой удельной прочностью при небольшой плотности. Он может применяться на предприятиях авиационного моторостроения, в частности как материал для компрессорных лопаток перспективного авиационного двигателя ПД-14 пятого поколения, который недавно был представлен Президенту РФ Владимиру Путину в Нижнем Тагиле. Кроме того, у сплава есть большие перспективы для использования в космическом двигателестроении.
– На сегодняшний день в авиастроении традиционно используются жаропрочные никелевые сплавы, плотность которых составляет примерно 8,9 г/см3. Плотность интерметаллидного титан-алюминиевого сплава – всего 3,9 г/см3, а температура эксплуатации – 750˚С, что позволяет уменьшить массу компрессора авиационного двигателя на 15–20%, достичь экономии топлива и повысить удельную мощность двигателя, – рассказывает Раниль Габбасов. – Разработка огнеупорных составов для плавки титан-алюминиевых сплавов в установках типа Titancast позволит заменить импортные дорогостоящие тигли на тигли собственного производства. При разработке формовочных смесей замена этилсиликата на водные кремне- и алюмозоли позволит снизить затраты на изготовление форм и улучшит санитарно-гигиенические условия в литейных цехах. Проектирование литниковых систем на основе компьютерного моделирования дает возможность максимально сократить или исключить натурные эксперименты, а значит, снизить затраты на изготовление и монтаж оснастки, опытную плавку и заливку, анализ экспериментальных отливок. С учетом высокой стоимости сплава это позволит добиться экономии материальных ресурсов и сократить в четыре – шесть раз время внедрения в производство новых изделий.
По словам научного руководителя проекта, профессора Виталия Константиновича Дубровина, интерметаллидные титан-алюминиевые сплавы уже получены, но технологии литья до сих пор не отработаны из-за высокой химической активности данных сплавов в процессе плавки и литья, их низкой жидкотекучести и значительной объемной усадки.
В процессе выполнения проекта Раниля Габбасова планируется оценить технологические свойства интерметаллидного титан-алюминиевого сплава, поведение материалов тиглей и форм при высоких температурах в различных атмосферах, исследовать процессы взаимодействия сплава с тиглем и литейной формой. На основе этих данных будут получены составы керамических композиций для огнеупорных керамических тиглей и термохимически стойких литейных форм, применяемых при плавке химически активных сплавов. На завершающем этапе проекта будет произведено компьютерное моделирование условий формирования отливки с помощью системы ProCAST. На это также нацелена магистерская диссертация Раниля. Сейчас ученые кафедры занимаются разработками в данном направлении и ожидают ответа от предприятия-партнера.
Каждый победитель конкурса «УМНИК» получил право на заключение государственного контракта с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере на выполнение НИР в рамках заявленной темы проекта на сумму 400 тысяч рублей.