Санкции негативно отразились на экономике России, но металлургическая промышленность сохранила свои возможности благодаря предшествующим крупным инвестициям, в том числе и в обновление технологий, снижение ресурсоёмкости, улучшение экологической составляющей. «Чтобы избежать упадка в металлургической промышленности, необходимо активизировать инновационную деятельность», — доносится призыв на всех отраслевых конференциях. Хорошо, что есть научно-исследовательские учреждения, которые оказывают существенную помощь в модернизации отрасли. «Про Металл» собрал лучшие отечественные разработки, которые появились в последний месяц.
Лазерная сварка
Специалисты Морского технического университета представили научную разработку в области гибридной лазерно-дуговой сварки. Мощный луч позволяет повысить точность изготовления металлоконструкций, что в конечном итоге сказывается на себестоимости продукции. Двигаясь по стальному листу, лазер за секунды сваривает особо прочный металл.
Как отметил инженер-технолог лаборатории СПбГМТУ Александр Ахметов, новая отечественная разработка помогает существенно экономить время и энерговложения в процесс сварки и не имеет аналогов в мире.
Разработанные в 90-х гг. XIX в. газовая и термитная сварки уже в начале XX в. стали широко применяться и временно обогнали в своем развитии электродуговую сварку
Инновационная установка легко управляется с деталями размером до шести метров. При обычной сварке металл деформируется, что поправимо в небольших масштабах, но критично, например, для строительства кораблей. Благодаря лучу шов получается гладким, словно стекло.
Толщина металла, как и его размер, преградой для агрегата не является. Оператор меняет мощность луча исходя из задачи. А значит аппарат этот универсален для любых производств.
Программу, которая управляет практически всемогущим роботом, написали также в Морском техническом университете. Она регулирует мощность лазера, отслеживает координаты передвижения. За точностью работы оператор наблюдает удалённо с помощью видеокамеры.
Уникальность установки, объясняют специалисты Морского технического университета, в том, что вместе с лазером в сварке участвует проволока — так называемая дуга. Как объяснил ректор Глеб Туричин, дополнительный металл позволяет сразу заполнить зазор.
Кроме того, в Северной столице первыми в мире сумели запустить такие приборы в серийное производство. Установки используют на судостроительных заводах Петербурга и Владивостока.
Вслед за этим изобретением в университете готовят ещё одну разработку. Это будет такой же сварочный аппарат, который сможет самостоятельно передвигаться по корпусу корабля.
3D-печать из вольфрама
Учёные НИТУ «МИСиС» впервые в мире предложили технологию, позволяющую создавать тонкостенные 3D-детали сложной формы методом селективного лазерного плавления из вольфрама — самого тугоплавкого металла, известного своей хрупкостью. Разработанный метод позволяет печатать конструкции со стенкой толщиной в 100 микрометров (мкм). Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет до 120 мкм. Предложенная технология может быть использована при изготовлении деталей для экспериментов на российских ускорителях частиц, как строящихся, так и уже запущенных в эксплуатацию.
Особенности вольфрама
Вольфрам — тугоплавкий металл, критически необходимый для успешного функционирования многих современных отраслей науки и промышленности, от металлообработки и аэрокосмоса до двигателестроения и медицины. Температура плавления вольфрама составляет 3422 °C, что позволяет считать его самым тугоплавким из технически востребованных металлов. Он эффективно поглощает радиационное излучение и мало подвержен коррозии, но демонстрирует чрезвычайную хрупкость, из-за чего тяжело поддаётся механической обработке.
Одним из наиболее перспективных способов создания деталей сложной формы из вольфрама является 3D-печать. Учёным НИТУ «МИСиС» впервые удалось получить из вольфрамового порошка деталь сложной формы с толщиной стенки 100 мкм (0,1 мм). Такая печать была реализована методом селективного лазерного плавления —технологии, которую можно упрощённо описать, как плавление порошка лазером в 3D-конструкцию заданной формы.
«Несмотря на тугоплавкость вольфрама, нам удалось подобрать технологические параметры 3D-печати для производства тонкостенных деталей из него по технологии селективного лазерного плавления. Изучение условий формирования ванны расплава для вольфрама при воздействии лазерного излучения позволило увеличить разрешающую способность печати вольфрама до физически возможного предела», — рассказал представитель группы разработчиков, научный сотрудник лаборатории «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС», к.ф.-м.н. Иван Пелевин.
В дальнейшем технология может быть использована для создания нового поколения детектора частиц высоких энергий — калориметра — для экспериментов на Большом адронном коллайдере в CERN и на российских ускорителях частиц. Абсорбер излучения, изготовленный из тонкостенного вольфрама, способен эффективно поглощать частицы высоких энергий и формировать так называемый электромагнитный ливень, который образуется при взаимодействии высокоэнергетических частиц с веществом абсорбера. Калориметр с таким абсорбером позволит увеличить плотность потока частиц в экспериментах и, в перспективе, получить новые знания о свойствах высокоэнергетических частиц.
Из вольфрама изготовляют хирургические инструменты (сплав «амалой»), танковую броню, оболочки торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигателей, контейнеры для хранения радиоактивных веществ
Кроме того, изготовленные из вольфрама 3D-экраны могут быть использованы в качестве антирассеивающей матрицы для протонной лучевой терапии — инновационного метода лечения онкологических заболеваний с помощью выводимого пучка заряженных частиц на медицинских ускорителях. За счёт того, что плотность опухоли отличается от плотности здоровой ткани, станет возможным прицельное неинвазивное воздействие на опухолевую ткань высокоэнергетическими заряженными частицами. Однако существует проблема с рассеиванием этих частиц. При облучении их сложно сфокусировать на нужном участке. Напечатанный из вольфрама учёными НИТУ «МИСиС» экран может позволить сфокусировать поток частиц и более точно направить на опухоль, таким образом повысив эффективность терапии и позволяя избежать негативного воздействия на соседние здоровые ткани.
Авторы разработки отмечают, что в дальнейшем предложенный ими метод тонкостенной печати может быть применён и к другим тугоплавким материалам.
Компьютерное зрение
ПАО «Северсталь» внедрило на коксовой батарее №6 Череповецкого металлургического комбината (ЧерМК, ключевой актив «Северстали») решение на основе компьютерного зрения, которое в онлайн-режиме контролирует состояние дверей коксовых батарей. Программно-аппаратный комплекс предназначен для недопущения газования дверей, что позволяет снизить неорганизованные выбросы в атмосферный воздух.
Модель анализирует данные с четырёх камер видеонаблюдения, расположенных с разных сторон коксовой батареи №6. При обнаружении выброса коксового газа система регистрирует газование и мгновенно оповещает технологический персонал звуковым сигналом. Среднее время устранения газований за период промышленной эксплуатации модели сократилось почти в 2 раза. Также решение автоматически формирует ежесуточный отчёт о продолжительности газований.
«Обеспечить качественный визуальный контроль дверей коксовой батареи довольно трудно, а разные виды освещения, погодные условия и влияние технологических процессов производства только осложняют задачу. Несвоевременное устранение очагов газования может привести к увеличению выбросов вредных веществ и ухудшению состояния рабочих мест. Такой подход отвечает нашей цели по снижению неорганизованных выбросов и благоприятно влияет на экологическую обстановку в Череповце. Кроме того, контроль над газованием коксовой батареи помогает продлить срок службы агрегата. Наконец, после внедрения улучшилась технологическая дисциплина персонала на этом участке: теперь нарушения выявляются и устраняются гораздо быстрее», — прокомментировал генеральный директор дивизиона «Северсталь Российская сталь» и ресурсных активов Евгений Виноградов.
