21 июля отмечается важный для Южного Урала профессиональный праздник — День металлурга. Эта сфера промышленности считается одной из ключевых в Челябинской области. Здесь работает более 150 предприятий, занимающихся добычей и переработкой природного сырья. О том, какие специалисты нужны для развития этой области, рассказал декан Факультет материаловедения и металлургических технологий Политехнического института ЮУрГУ Михаил Иванов.
— В каком направлении развивается сегодня металлургия?
— В ближайшие годы металлургию ждут большие перемены, связанные с ужесточением требований к снижению загрязнений окружающей среды, а также с необходимостью преображения рабочей среды. Понятие «Белая металлургия», введенное группой ЧТПЗ, меняет отношение производства к человеку и человека к производству, поэтому новые предприятия строятся с акцентом на человека, на его комфорт. Металлургические предприятия региона активно переоснащаются. За последние 10 лет построены новые производства мирового уровня, такие как «Стан-5000» на ММК, цех «Высота 239» и «Железный озон 32» в группе ЧТПЗ, рельсобалочный стан на «Мечеле». Такие высокотехнологичные производства требуют нового поколения металлургов, способных как осваивать производство, так и разрабатывать для него новые металлургические технологии. Металлургия сегодня — это автоматизированное современное производство, управление которым осуществляется с компьютеризированных систем. Кроме того, уделяется большое внимание экологической безопасности производства. Это направление развития получило название «Зеленая металлургия».
— Что означает термин «Зеленая металлургия»?
— Мировая металлургическая промышленность ежегодно демонстрирует прирост объемов производства готовой продукции. Это влечет за собой не только увеличение количества извлеченного из земли исходного сырья, но и рост отходов в виде отвальных шлаков и выбросов CO2. В России ежегодно производится около 7 млрд. тонн твердых промышленных отходов, при этом количество жидких и газообразных токсичных отходов, попадающих в атмосферу и источники питьевой воды, не подлежит учёту в глобальном масштабе. Не является исключением и Челябинская область, где за последние десятилетия скопились сотни миллионов тонн отвальных промышленных отходов. В то же время многие твердые металлургические отходы, при правильном подходе, могут стать ценным сырьем для изготовления востребованных продуктов.
В Южно-Уральском государственном университете разработан комплекс решений по снижению экологической нагрузки, реализуемый в рамках одной из программ развития Политехнического института ЮУрГУ -— «Зеленая металлургия».
В нашем представлении «Зеленая металлургия» – это не только технологии, позволяющие снизить выбросы, но и технологии, способные обеспечить переработку уже накопленных отходов. Одним из подобных решений является очистка питьевой воды от катионов тяжелых металлов при помощи специальных материалов – сорбентов, которые поглощают тяжелые металлы, надежно связывая их в своем объеме. Другим примером комплексного решения проблемы складирования твердых отходов является переработка шлаков медеплавильного и доменного производств с получением двух востребованных продуктов — чугунных шаров, используемых в качестве мелющих тел, и пропантов, применяемых в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин при гидроразрыве пласта.
— Какие направления развития металлургии требуют изменения в программе обучения будущих металлургов?
—В июле 2017 года на уровне правительства РФ принята программа «Цифровая экономика». Металлургические предприятия России далеко не в 2017 году стали серьезно задумываться на эту тему. Высокотехнологичные современные агрегаты — а именно таким оборудованием оснащены передовые металлургические предприятия России — позволяют управлять ими мышкой компьютера, находясь в кондиционируемом комфортабельном помещении. Наличие высокой степени автоматизации и компьютеризации позволяет таким предприятиям задумываться о цифровых двойниках производства и искусственном интеллекте при принятии оперативных и экстренных решений. Именно эта философия станет одним из трендов развития предприятий на ближайшие годы, и выпускники вузов должны к этому и психологически, и профессионально быть готовы. Кафедра «Процессы и машины обработки металлов давлением» в этом году открывает проектную магистерскую программу «Цифровые технологии в прокатном производстве», которая призвана дать выпускникам эти знания и компетенции.
— Каких специалистов этой отрасли готовят на факультете материаловедения и металлургических технологий?
— На факультете будущие бакалавры проходят подготовку по следующим направлениям: «Металлургия», «Материаловедение и технологии материалов», «Машиностроение» (по профилю «Оборудование и технология сварочного производства»), а также «Технологические машины и оборудование» (по профилю «Инжиниринг технологического оборудования»).
В магистратуре реализуются направления: «Металлургия» (по профилям «Высокоточное интеллектуализированное литье», «Комплексная переработка шлаков медеплавильного производства», «Технологии и цифровые модели термической и термомеханической обработки», «Цифровые технологии в прокатном производстве и их металловедческое сопровождение»), «Машиностроение» (по программе «Цифровое проектирование и производство сварных конструкций из высокопрочных сталей»), также осуществляется обучение на английском языке «Welding engineering». Есть также направление «Технологические машины и оборудование» — программа «Машины и агрегаты металлургического производства».
В аспирантуре реализуется направление «Технология материалов» и «Машиностроение».
К преимуществам факультета можно отнести возможность обучения в Национальной высшей инженерной школе ENISE (Ecole Nationale d'Ingénieurs de Saint Etienne) города Сент-Этьен во Франции, для магистрантов и аспирантов факультета МиМТ — участие в Международных инженерных кейс-чемпионатах MetalCup, CASE-IN, для бакалавров 2 курса — включенное обучение совместно с Чжецзянским океаническим университетом Китая в течение 1 семестра на английском языке. В рамках образовательной программы Группы ЧТПЗ «Будущее Белой металлургии» реализуется проект «Стажеры» для студентов старших курсов, которые проходят оплачиваемые стажировки во всех подразделениях компании: производственном, техническом, коммерческом.
— Насколько важен практико-ориентированный подход в обучении будущих специалистов в сфере металлургии? Как он реализуется на факультете?
— Осваивать сложные для понимания специальные дисциплины становится существенно проще, если использовать проектно-ориентированное обучение. Суть проектного подхода заключается в том, что студенты, объединенные в творческие команды, работают над решением актуальных задач в области металлургии. Важным плюсом, по сравнению с традиционным подходом, здесь является то, что студенты получают не только теоретические знания, но и учатся применять их на практике. Обеспечивается глубокая интеграция и погружение в производство, так как у студентов есть реальная задача и дополнительный куратор от предприятия.
В этом году стартуют проекты «Цифровые технологии прокатного производства и их материаловедческое сопровождение» (рук. заведующий кафедрой «Процессы и машины обработки металлов давлением», доц., к.т.н. Людмила Радионова), «Технологии и цифровые модели термической и термомеханической обработки» (рук. профессор кафедры материаловедения и физико-химии материалов, д.ф.-м.н., Сергей Рущиц), «Высокоточное интеллектуализированное литье» (рук. заведующий кафедрой «Литейное производство», проф., д.т.н., Борис Кулаков), «Комплексная переработка шлаков медеплавильного производства» (рук. заведующий кафедрой «Пирометаллургические процессы», к.т.н., Павел Гамов), «Производство технически сложных и уникальных сварных металлоконструкций из высокопрочных сталей» (рук. доцент кафедры «Оборудование и технологии сварочного производства», к.т.н., Александр Тиньгаев)
Магистранты кафедр «Процессов и машин обработки металлов давлением» и «Мехатроника и автоматизация» приняли участие в работе выставки ИННОПРОМ-2018 с автоматизированным лабораторным прокатным станом. В октябре 2018 года в университете прошел финал конкурса Metal Cup -2018, участие в финале приняли 15 команд, команда факультета заняла 2-е место. В рамках программы «УМНИК-2018» поддержаны работы магистранта Старикова А.Ю. «Разработка функциональных кристаллических материалов на основе гексаферрита бария», аспиранта Жлудова М.А. «Разработка типовой фактографической автоматизированной системы сбора, хранения и обработки информации о технологическом процессе для цехов трубопрокатного производства». На реализацию проектов выделено 500 тыс. руб. на 2 года.
— В каких лабораториях и научно-образовательных центрах могут практиковаться студенты?
— Это НОЦ «Нанотехнологии», НИИ «Опытное машиностроение», лаборатория механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий, лаборатория автоматизированных и роботизированных способов сварки» лаборатория высокотемпературных твердофазных процессов и другие, в ЮУрГУ работают более 40 учебных и научных лабораторий. Выпускные квалификационные работы магистры и бакалавры выполняют путем компьютерного моделирования исследуемых технологических процессов и конструкций с привлечением ресурсов Суперкомпьютерного центра ЮУрГУ.
— Какие разработки и открытия, сделанные студентами и сотрудниками факультета, Вы могли бы привести? В чем их ценность?
— Одним их основных направлений работы факультета МиМТ является разработка новых материалов. Так, на факультете создан уникальный материал, способный решить проблемы мировой экологии — сорбент с активными наноцентрами. Сорбент блокирует распространение радиоактивных веществ и катионов тяжелых металлов по открытым и подземным гидрогоризонтам, что позволяет использовать его для очищения русел рек и озер Челябинской области.
Продолжением материаловедческого направления работы факультета является создание функциональных монокристаллов на основе гексаферрита бария совместно с НОЦ «Нанотехнологии». Путем целенаправленного изменения на атомарном уровне структуры кристалла возможно радикальное изменение свойств исходного материала. Так, путем частичного замещения железа алюминием, можно создавать материалы для электроники, поскольку частичное замещение железа титаном приводит к снижению частот резонанса, повышает поглощение материала.
Студенты факультета в ходе учебного процесса осваивают и отрабатывают технологии 3D-печати различных деталей и узлов технологических машин из пластиков. В дальнейшем в рамках проектного обучения в магистратуре по программе «Аддитивные технологии» решают задачи, связанные с отработкой технологий 3D-печати, лазерной наплавки, детонационного напыления металлических деталей. Бурное развитие технологий 3D-печати за последние 5 лет сделало эти технологии привлекательными для промышленного применения. Однако многие вопросы, связанные обеспечением требуемого качества изделий, до настоящего времени не решены, например, нет четких рекомендаций по выбору технологических режимов в зависимости от формы получаемого изделия и материала, из которого они изготавливаются.
Во всех работах активное участие принимают студенты факультета. Так, каждая девятая научная статья и каждый выходит патент на факультете МиМТ выходит при участии или за авторством студентов.
— С какими металлургическими предприятиями сотрудничает факультет? Где могут работать выпускники факультета? Каких успехов они добиваются?
— На сегодняшний день факультет тесно взаимодействует с такими металлургическими гигантами, как ПАО «ЧТПЗ», SMS Group, АО Трубодеталь, ПАО Мечел (ЧМК), ПАО «ЧКПЗ», АО «Конар», ПАО Камаз, АО Государственный ракетный центр им. Макеева, АО Выксунский металлургический комбинат, ОАО «ЧМЗ», ПАО «ММК», ОАО РосНИТИ и др. В 2018 году ЮУрГУ и ЧТПЗ подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве между предприятием и вузом в сфере профессионального образования и научно-исследовательской деятельности, а также воспитания нового поколения «Белых металлургов». Выпускники факультета МиМТ работают инженерами-технологами, инженерами-конструкторами, металловедами и материаловедами, специалистами по планированию производства, а лучшие выпускники достигают должностей: главный металлург, главный технолог, главный сварщик, технический директор, управляющий директор, директор по производству ведущих металлургических предприятий.
Предприятиям нужны металлурги – профессионалы своего дела. Такие ребята быстро достигают карьерных высот и начинают определять техническую политику металлургического производства.