Применение алюминия и его сплавов как конструкционных материалов обусловлено их стойкостью к коррозии. Алюминиевые сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии в атмосферных и морских условиях, в щелочных растворах и растворах кислот с малой плотностью, хорошо обрабатываются резанием. Высокая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов в различных средах определяется образованием оксидной пленки, задерживающей коррозионный процесс. Высокая прочность сплавов системы Al – Сu – Mg связана с увеличением искажения кристаллической решетки с повышением содержания меди и магния в твердом растворе. Для повышения коррозионных и механических свойств в алюминиевые сплавы вводят добавки различных металлов. Одной из важнейших характеристик алюминиевых сплавов является теплоемкость. Знание теплоемкости и ее температурной зависимости имеет большое значение в исследованиях сплавов. В настоящей работе проведено изучение температурной зависимости теплофизических свойств и термодинамических функций алюминиевого сплава AlСu4,5Mg1 с церием. В работе применяется метод сравнения кривых охлаждения эталонного и исследуемого образцов с использованием алюминиевого эталона (алюминий А5N) в интервале 300 – 800 К. Впервые исследовано влияние добавки церия на теплофизические свойства и изменения термодинамических функций алюминиевого сплава AlСu4,5Mg1. Установлены математические модели, которые описывают температурную зависимость теплоемкости сплава от содержания церия и изменение термодинамических функций в указанном температурном диапазоне. С ростом температуры теплоемкость, энтальпия и энтропия сплавов увеличиваются, а значение энергии Гиббса уменьшается. Полученные характеристики и термодинамические функции алюминиевых сплавов AlСu4,5Mg1 с церием пополняют базы данных материалов и могут использоваться при проектировании деталей машин из указанных сплавов.

Исследован новый механизм формирования прикраевой фотолюминесценции, обусловленной наличием тонкого поликристаллического слоя CdTe в пленочной гетероструктуре p-CdTe/n-CdS. Рассмотрена возможность регистрации низкоразмерных эффектов в микрокристаллах, линейный размер которых порядка микрона. Обнаружен эффект, заключающийся в возникновении в низкотемпературных спектрах фотолю-минесценции микрокристаллов CdTe доминирующей узкой «супергорячей» полосы излучения из области спектра, расположенной по энергии выше фундаментального края собственного поглощения объемного материала. Развита теоретическая модель, согласно которой аномальная полоса излучения возникает в результате оптических переходов электронов с приповерхностных уровней пространственного квантования в состояния валентной зоны. Показано, что дополнительная подсветка гетероструктуры со стороны прозрачной подложки светом из спектральной области собственного поглощения CdS приводит к тушению аномальной коротковолновой полосы излучения и одновременному возгоранию экситон-поляритонной люминесценции CdTe. Такой эффект находит естественное объяснение, если принять во внимание индуцированную подсветкой генерацию дополнительных носителей заряда, которые компенсируют положительный заряд поверхности микрокристалла и отрицательный объемный заряд акцепторов. В дальнейшем исследования спектров люминесценции пленочных гетероструктур p-CdTe/n-CdS с прозрачными омическими контактами представляют интерес, прежде всего, с прикладной точки зрения с целью создания на их основе новых пленочных солнечных элементов. Такие исследования должны включать в себя более тщательный анализ зависимостей от размера микрокристаллов, толщины слоев CdS и CdTe, метода легирования, температуры, а также спектрального состава и интенсивности освещения. Необходимо разработать метод теоретического расчета спектра супергорячего излучения в условиях приповерхностной квантово-размерной рекомбинации фотоносителей с учетом механизмов слабой локализации фотоэлектронов и кулоновского взаимодействия их со свободными фотодырками валентной зоны.

Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены металлографические исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р19Ю, сформированных в среде азота при многослойной плазменной наплавке порошковой проволокой. Покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. При больших увеличениях детально выявляется карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме₆С по границам зерен твердого раствора с размерами ячеек в пределах 5 – 100 мкм. Сетка окаймлена светлым слоем однородного металла, по-видимому, представляющим собой низколегированный феррит. Мелкие ячейки с характерными размерами 5 – 10 мкм имеют однородную ферритную структуру, а в более крупных формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями мелкоигольчатого мартенсита. В более крупных ячейках формируется внутренняя темная область, имеющая аустенитно-мартенситную структуру с включениями равноосных изолированных карбидов. Поскольку наплавку проводили в среде азота, следует предполагать также образование в ней карбидов, содержащих азот, или карбонитридов. В таких условиях кристаллизации образуются также комплексные карбиды типа Fe₃(W-Mo-N-V)₃С. Возможно также образование нитридов Fe4N. Характерный размер мартенситных игл в ней составляет   1 – 3 мкм. После четырехкратного высокотемпературного отпуска при 560 °С в результате распада остаточного аустенита, образования мартенсита отпущенного и выделения дисперсных карбидов общая микротвердость возрастает от 472 до 528 HV и ее распределение становится более однородным. При этом наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм.

Рассмотрена проблема, возникающая в системах с множеством последовательных отдельно управляемых технологических контуров и агрегаты. Эти контуры на входе и выходе имеют технологические связи с соседними, но на уровне управления их интеграция в производство предусматривает только передачу информационных параметров оператору всего технологического комплекса. Оператор, зачастую, не успевает обработать весь поток поступающей информации и правильно принять корректирующие решения. Это приводит к проблемам взаимного влияния контуров и агрегатов друг на друга, которое снижает эффективность управления, качество готовой продукции и может приводить к внеплановым простоям и аварийным ситуациям. В качестве решения предлагается возложить некоторые функции управления производством на основную АСУ ТП, выделив специальный технологический контроллер и подсеть для управления локальными системами управления и регулирования. С помощью специальных подсистем (агентов) можно ввести корректирующие воздействия в технологические уставки и параметры каждого контура так, чтобы минимизировать отклонения заданных значений готовой продукции всего комплекса. В случае современного производства роль таких агентов играют цифровые советчики, но они выдают только возможные варианты решений и оставляют выбор за человеком (оператором). При достаточной эффективности отлаженных советчиков, построенных на базе физико-химических, балансовых, технологических, статистических, нейросетевых, экспертных (или комбинированных) натурно-математических и физико-химических моделей, предлагается их перевести из советующего в автоматический режим. В качестве примера приведена схема комплекса технических средств АСУ ТП главного корпуса обогатительной фабрики «Шахта № 12». В качестве сложности реализации такого решения отмечена закрытость локальных систем управления, особенно зарубежных, в качестве решения предложено применение методов комплексного реверс-инжиниринга.

На основании комплексных исследований, проведенных с использованием методов оптической и электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, определена природа характерных металлургических дефектов железнодорожных рельсов производства АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». Дефекты, являющиеся причиной отбраковки железнодорожных рельсов при ультразвуковом контроле их качества, преимущественно представляют собой расслоения со скоплениями неметаллических включений в виде оксидов кремния и алюминия, алюмосиликатов и сульфидов марганца. Расслоения локализуются в шейке рельсовых профилей, вытянуты в направлении прокатки, имеют длину до 2 мм. На основании статистических исследований, проведенных с использованием методики множественного регрессионного анализа для выборки из 200 плавок рельсовой стали марки Э76ХФ, установлено, что повышение длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом при обработке на агрегате ковш-печь, уменьшение окисленности стали на выпуске из дуговой электропечи, снижение содержания серы, фосфора, меди и олова в готовой стали обуславливают уменьшение отбраковки рельсов по внутренним дефектам. Анализ относительной степени и механизмов влияния каждого из перечисленных параметров на вероятность образования внутренних дефектов рельсов позволил установить, что основное влияние на отбраковку рельсов по дефектам металлургического происхождения оказывают окисленность стали на выпуске из печи и параметры (длительность и интенсивность продувки инертным газом) ее продувки инертным газом в ковше. Металлографическими исследованиями проб расплава рассматриваемой рельсовой стали после внепечной обработки и проб, отобранных от непрерывнолитых заготовок, подтверждено, что снижение содержания кислорода в стали на выпуске из печи совместно с увеличением длительности и интенсивности продувки расплава инертным газом в сталеразливочном ковше значительно снижают загрязненность жидкой стали и непрерывнолитых заготовок оксидными, силикатными и сульфидными неметаллическими включениями, то есть потенциально уменьшают интенсивность образования внутренних дефектов рельсов.

Деформационное упрочнение сталей – эффективный подход к изменению структурно-фазового состояния и свойств. Понимание механизмов образования структурно-фазовых состояний и свойств перлитной стали при пластической деформации имеет решающее значение для управления процессом деформационного поведения. Важность знаний в этой области обусловлена серьезными проблемами в области физического материаловедения, а также практическими последствиями применения перлитной стали, широко используемой в железнодорожной отрасли. В настоящее время существует большой интерес к пониманию общих зависимостей, характеризующих деформационное упрочнение. Этот интерес связан с возможностью разработки комплексной теории этого явления и исследования дислокационных механизмов, обусловливающих наблюдаемые кривые напряжение – деформация. Примечательно, что были достигнуты успехи в области физики прочности, в частности, в понимании дислокационной структуры бейнитных и мартенситных сталей. Эти достижения способствовали расширению понимания явлений деформационного упрочнения. В настоящей работе методом просвечивающей электронной микроскопии изучена эволюция структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры рельсовой стали при одноосном сжатии до степени 50 %. Полученные данные легли в основу количественного анализа механизмов упрочнения рельсовой стали при степенях деформации сжатием 15, 30 и 50 %. Проведена оценка вклада в упрочнение, обусловленного трением решетки матрицы, дислокационной субструктурой, наличием карбидных частиц, полями внутренних напряжений, твердорастворным и субструктурным упрочнением, перлитной составляющей структуры стали. С использованием принципа адаптивности, предполагающего независимое действие каждого из механизмов упрочнения, оценена зависимость прочности рельсовой стали от степени пластической деформации сжатием. Проведен сравнительный анализ кривых напряжение – деформация σ(ε), полученных экспериментально и рассчитанных теоретически.

Исследована стадийность и кинетика развития очагов локализованной пластической деформации в поликристаллическом медно-никелевом сплаве МНМц40-1,5 в температурном интервале 173 – 297 К. В настоящее время медно-никелевые сплавы используются в различных отраслях промышленности в силу того, что обладают высокими антикоррозионными свойствами и имеют хорошую пластичность. Ранее локализация пластического течения при примесном упрочнении материалов с применением основных положений автоволновых моделей пластичности практически не исследовалась. Известно, что локализация пластического течения нередко является причиной разрушения материалов в ходе технологических процессов, связанных с большими пластическими деформациями. Для выявления характера эволюции автоволн локализованной пластичности в образцах методом двухэкспозиционной спекл-фотографии исследовали пространственно-временные распределения локальных деформаций непосредственно в процессе растяжения через каждые 0,2 % общей деформации. Диаграммы растяжения в исследуемом температурном интервале относятся к диаграммам параболического типа. Показано, что температурные зависимости механических свойств свидетельствуют о высоком уровне прочности и пластичности отожженного сплава при сравнительно низких температурах. Данные анализа дифракции обратно рассеянных электронов показали, что после отжига в текстуре сплава отмечается более 80 % кубической составляющей. Наблюдаемые картины распределений локализованной деформации содержат важную информацию о характере пластического течения. Формы наблюдаемых при пластической деформации картин локализации однозначным образом соответствуют действующим на разных стадиях законам деформационного упрочнения. Выявлено изменение пространственного периода и скорости автоволн локализации пластической деформации при понижении температуры.

Атмосфера анодных газов алюминиевых электролизеров ЭкоСодерберг содержит соединения фтора, оксиды серы и ванадия, вызывающие интенсивную газовую коррозию элементов газосборного колокола. Коррозия чугунных секций газосборного колокола приводит к сокращению срока их службы. Следовательно, появляется необходимость более частых ремонтов, что является причиной снижения сортности первичного алюминия по примесям железа. Проведено исследование коррозионной стойкости низколегированного хромо-кремнистого чугуна (3,06 % Si, 0,71 % Cr) в среде анодных газов алюминиевых электролизеров. Исследования проведены в промышленных условиях. Из экспериментального чугуна выполнены полнопрофильные секции газосборного колокола. Продолжительность эксплуатации секций составила 24,32 месяца. Потери массы вследствие коррозии составили 13,5 %, средние удельные потери массы – 0,128 ·10^–3 г/(см²·ч). Удельные потери массы штатно используемого высокопрочного чугуна марки ВЧ с шаровидным графитом 50 почти в 4,8 раза выше и составляют 0,614 ·10^–3 г/(см²·ч). Основа экспериментального низколегированного хромо-кремнистого чугуна ферритная, выделения графита имеют форму близкую к сферической, коррозионные процессы развиваются по границам зерен феррита. Твердость чугуна 140 – 149 НВ. Повышенная коррозионная стойкость чугуна основана на способности хрома и кремния формировать на поверхности металла защитные пленки, препятствующие диффузии окислительных газов. Кремний способствует повышению точки образования и стабильного существования в продуктах коррозии вюститной фазы FeO до температуры 900 °С, формирует слой Fe₂SiO₄ · SiO₂, обладающий повышенными защитными свойствами, который замедляет процессы высокотемпературной газовой коррозии. Экспериментальный состав чугуна рекомендуется к промышленному применению.

С использованием математического моделирования выполнен комплексный анализ экспериментальных данных по исследованию особенностей поведения 350-т конвертерной ванны в характерные периоды верхней продувки при  высокой скорости обезуглероживания расплава и на заключительном этапе операции. Разработанные и адаптированные математические модели и проведенные численные исследования позволили дополнительно описать макрофизические явления при движении газометаллической, газошлаковой и многокомпонентных фаз в рабочем пространстве конвертера. Установлено, что общая  динамика и циркуляция газошлакометаллической среды в целом определяется процессами в  реакционной зоне и уровнем вспененного шлака. При продувке расплава через верхнюю фурму в режиме заглубленных газовых струй и различном количестве шлака в рабочем пространстве определены количественные характеристики относительных величин газосодержания в шлаке по отношению к средней плотности и концентрации газа в эмульсии. Полученные данные позволяют дополнить представления о гидродинамике металлической и шлаковой фаз в конвертере в характерные периоды плавки и использовать полученную информацию при разработке рациональных параметров дутьевого режима конвертерной операции.

Отмечается недостаточная изученность относительно новых в российской и мировой практике явлений цифровых экосистем и бизнес-экосистем. Представлены результаты исследования понятийного аппарата, используемого в описании формирования и функционирования банковских экосистем в РФ. Анализ базировался на данных открытой для исследователей и научных организаций платформы The Lens. Было проанализировано более 2000 источников, что стало возможным благодаря проведению кластерного анализа связей ключевых терминов («key words»). Данный вид библиометрического исследования выполнен с помощью программного инструмента VosViewer. Полученные результаты представлены в виде карты связей выбранных областей исследования (цифровые экосистемы, бизнес-экосистемы и бизнес-модели) и интерпретированы по связующим элементам. Протяженность анализируемого периода и общее количество исследуемых публикаций на платформе позволяют сделать вывод о репрезентативности полученных результатов. На основе анализа базовых определений и практики функционирования банкоцентричных экосистем в РФ было сформулировано обобщающее определение банковской экосистемы и выявлены основные ее признаки. Показана эволюция концепций бизнес-экосистем. В ходе исследования установлено, что формирование методологических основ развития экосистем в российской и зарубежной научной мысли еще находится на стадии становления. Определена сущность и ключевые признаки банкоцентричной экосистемы. Проанализированы цифровые технологии, внедряемые в настоящее время в практику функционирования банкоцентричных экосистем. Результаты исследования могут быть использованы в изучении теоретических основ экосистемного подхода к организации бизнеса и в целях формирования нормативной базы для регулирования деятельности банковских экосистем.

Определены условия обеспечения социально-экономической безопасности как личности в частности, так и государства в целом. Показано, что социальная безопасность является условием достижения экономической безопасности. Выделены факторы социальной безопасности, характеризующие экономическую безопасность (уровень социально-демографического развития государства, социальная стабильность и устойчивость социально-экономического развития). Отражены показатели, способствующие оценке социально-экономической безопасности государства, представленные в российских и зарубежных научных изданиях, позволяющие на постоянной основе осуществлять мониторинг социально-экономической безопасности государства. Отмечена важность грамотного установления пороговых значений показателей, адекватных социально-экономической ситуации конкретного государства. Социально-экономическая безопасность определена как интегральная категория, отражающая комплекс социально-экономических отношений, формирующихся между отдельными субъектами, обществом в целом и государством. Описан механизм формирования социально-экономической безопасности, включающий нормативно-правовые основы обеспечения социально-экономической безопасности и совокупность экономических, политических и социальных мер, определяющих основные направления деятельности и способы воздействия субъектов управления социально-экономической безопасностью на ее угрозы с целью их предотвращения. Обозначены структурные элементы механизма формирования социально-экономической безопасности, позволяющие обеспечить эффективное функционирование системы обеспечения социально-экономической безопасности государства. Отмечено, что элементы такой системы взаимосвязаны, взаимозависимы, взаимодействуют друг с другом в определенной иерархической подчиненности, при этом функционально уникальны.  Определены ключевые нормативно-правовые документы, формирующие информационную подсистему системы обеспечения социально-экономической безопасности. Проанализированы имеющие место в Российской Федерации меры социально-экономической поддержки граждан в период пандемии, а также меры, введенные с 1 января 2023 г.

Приведен один из механизмов государственного экономического регулирования работы организаций-природопользователей. Для предприятий, осуществляющих хозяйственную деятельность, предусмотрена плата за негативное воздействие на выбросы в окружающую среду. Деятельность угледобывающих предприятий характеризуется значительными выбросами метана (газа), являющегося загрязняющим веществом, за которое предусмотрена плата. Произведен расчет платы за выбросы метана, проведен анализ полученных значений. Сделаны выводы, что предприятия, использующие технологии по снижению выбросов метана, сокращают операционные затраты и впоследствии способны управлять рисками, связанными с увеличением платы за негативное воздействие на окружающую среду. Отмечено, что помимо экономической нагрузки на предприятия, выбросы метана оказывают негативное возденйствие (парниковый эффект), приводящее к изменениям климата. Приведены мировые и российские научные исследования по направлению актуализации учета и снижения выбросов парниковых газов в горнодобывающей отрасли. Актуальность направления углеродного регулирования и снижения парниковых выбросов подтверждается развитием законодательной базы в Российской Федерации, обязательной отчетностью о выбросах парниковых газов для предприятий и реализующимся пилотным проектом системы торговли квотами на выбросы парниковых газов на Сахалине. Показаны основные источники выбросов парниковых газов на угольных шахтах: горные выработки и трубопроводы, предназначенные для отвода метана из шахты; факельные установки для сжигания метана; выбросы от сжигания топлива на котельных для обогрева горных выработок и административно-бытовых помещений; выбросы от сжигания топлива транспортными средствами на предприятии. Сделаны выводы, что выбросы метана составляют наибольшую часть выбросов парниковых газов на угольных шахтах. Управление этими выбросами позволит предприятиям соответствовать курсу страны на декарбонизацию экономики и реализацию механизмов углеродного регулирования (система торговли квотами) по всей стране.

Показана значимость для успешного существования кафедры постепенно накапливаемого опыта выработки научной продукции и постоянного воспроизводства научных кадров. Научная работа позволяет кафедре как научной школе планировать на ближайшие годы виды работ по решению актуальных научных задач, связанных с технологическим оборудованием, и готовить для этой сферы научной деятельности научных сотрудников. Все это вселяет уверенность в то, что научная школа, которая зародилась в далекие тридцатые годы XX века, неуклонно развивалась и, сформировавшись, заняла достойное место в научном сообществе нашей страны, успешно продолжит свою деятельность. Задачи, решаемые кафедрой как научной школой в последние десятилетия, могут быть обозначены как задачи теории и практики, нацеленные на формирование сложных технических и социально-технических систем требуемой работоспособности. Подчеркивается, что технические и производственные комплексы в настоящее время изучаются сотрудниками кафедры как сложные, взаимосвязанные, работающие синхронно энергетические системы. Научная школа кафедры занимается выработкой знаний, которые позволят в итоге формировать производственные комплексы, обладающие рациональной компоновкой и требуемой в настоящее время работоспособностью.

Рецензируемая монография представляет собой комплексное научное издание, включающее аналитические, исследовательские и производственно-технические разделы. В главах 1 – 6 критически проанализирована, систематизирована и обобщена новейшая информация о существующих технологиях кислородно-конвертерной выплавки стали, конструкциях агрегатов, применяемых футеровках оборудования и способах ремонтов, типах используемых огнеупорных материалов. Рассмотрены вопросы организации «горячих» ремонтов футеровки, применяемые дутьевые устройства, агрегаты и материалы. Представлена информация по современным методам контроля и анализа стойкости футеровки при эксплуатации. В монографии использован значительный по объему (239 источников) список отечественных и зарубежных публикаций, что свидетельствует о достаточно глубоком и всестороннем анализе решаемой научно-практической проблемы.

Особую научную ценность монографии представляет авторский материал собственных исследований и разработок, обобщающий работы в рассматриваемой области, проведенные в последние 30 лет, который описан в главах 7 – 11. 

Монография является специализированным научным изданием, выполненным на высоком профессиональном уровне. Работа посвящена вопросам повышения стойкости футеровки кислородных конвертеров посредством применение различных способов, методов и технологий «горячих» ремонтов, значительное количество которых являются авторскими разработками. Книга содержит 11 разделов, рационально объединенных в представлении актуального для металлургии материала.

Глава 1. Особенности и тенденции развития мирового производства стали – представлена общая современная ситуация развития различных способов производства стали, краткий экскурс в историю возникновения кислородно-конвертерного способа, перспективы и направления его совершенствования.

Глава 2. Современные варианты технологии конвертерной плавки и особенности эксплуатации огнеупорной футеровки – посвящена анализу вариантов технологий (верхняя, донная, комбинированная продувки) конвертерной ванны и особенностям их влияния на футеровку.