Наука и технологии 10 Ноября 2021

Металлургия непрерывного действия

10 ноября 1883 года в Саратовской губернии родился Иван Бардин. Начав свою карьеру как простой американский рабочий, он закончил ее всемирно признанным советским академиком, автором прорывной технологии непрерывной разливки стали
Металлургия непрерывного действия
Иван Павлович Бардин — советский металлург. Вице-президент АН СССР. Герой Социалистического Труда. Лауреат Ленинской премии и двух Сталинских премий первой степени
ras.ru

В возрасте 12 лет родители отдали Ивана в Александровское ремесленное училище, содержавшееся за счет городского управления. Здесь воспитанники по шесть часов в день стояли у верстаков.

Но тетка юного ремесленника, которая была сельской учительницей, не хотела, чтобы ее племянник стал слесарем. Она видела его агрономом или землемером, что, по ее мнению, дало бы ему в будущем возможность жить обеспеченно. Бардин поступает в сельскохозяйственное училище, затем в Ново-Александрийский сельскохозяйственный институт. Но пребывание в нем оказалось недолгим. Шел 1905 год. Бардин принял активное участие в студенческом движении. В результате из института его исключили. Он уезжает в Ставропольскую губернию и работает там землемером, нивелировщиком, заведующим опытным участком. Осенью 1906 года с большим трудом ему удается поступить в Киевский политехнический институт. Его все больше влечет техника. Однажды Бардин попал на лекцию известного профессора-металлурга В. П. Ижевского. Через много лет Бардин вспоминал: «Доменный процесс, — говорил он нам, — сказочно красив. Это неслыханно тяжелое, но мудрое и радостное превращение бесформенной породы и руды в металл».

В 1910 году Бардин оканчивает Политехнический институт и, не найдя работы на родине, уезжает в Америку.


ЗАВОД ГЭРИ.jpg
Металлургический завод Гэри — металлургический завод с полным производственным циклом в городе Гэри в США, на южном берегу озера Мичиган. Принадлежит компании «U. S. Steel» и является её крупнейшим металлургическим заводом. В течение десятилетий был крупнейшим в мире металлургическим заводом. Годовая производительность завода составляет 7,5 млн т стали. Основан в 1906 году
Wikipedia

Простой американский рабочий

Но и здесь не удалось получить работу по специальности. Пришлось наняться рядовым рабочим в сборочный цех завода сельскохозяйственных машин. По десять часов в сутки Бардин клепал рычаги для культиваторов. Вскоре он перешел в кузницу. Работа в должности подручного у кузнеца была тяжелой. Однако и заработок стал больше. Через несколько месяцев удалось скопить немного денег, чтобы отправиться в Чикаго и попробовать попасть на крупнейший в то время металлургический завод Гэри.

Диплом русского инженера и здесь не произвел никакого впечатления на хозяев завода. Наконец его приняли рабочим в прокатный цех. Работа была изнурительной. Однако Бардин находил в себе силы, окончив смену, внимательно знакомиться с организацией производства, с передовой по тому времени техникой крупнейшего металлургического завода Америки.

magnifier.png «Доменный процесс сказочно красив. Это неслыханно тяжелое, но мудрое и радостное превращение бесформенной породы и руды в металл»

Тяжелый физический труд быстро подорвал здоровье Бардина. Начались боли в области сердца. Но стоило только заикнуться о переводе на более легкую работу, как последовало увольнение. И в 1911 году Бардин возвращается на родину. Ему удалось устроиться чертежником в техническом бюро Юзовского металлургического завода. Но вскоре ему повезло. Бардин знакомится с выдающимся русским доменщиком Михаилом Константиновичем Курако. «Меня Курако не только сделал опытным металлургом, инженером-доменщиком, но научил также мечтать о высокой металлургической технике», — вспоминал много лет спустя Бардин, который в предреволюционные годы работал на южных металлургических заводах — Юзовском, Енакиевском и др. Под руководством Курако он повышает квалификацию, становится одним из самых опытных специалистов металлургического производства.

В 1917 году Бардин сразу поддержал революцию. И рабочие избрали его главным инженером Енакиевского завода. Этот завод был единственным предприятием на Юге России, которое не прекращало выплавлять сталь и чугун в течение всей Гражданской войны. В эти годы Бардин восстанавливает производство на Макеевском заводе, потом пускает в ход самый крупный металлургический завод Юга в Каменском (впоследствии г. Днепродзержинск).


НОВОКУЗНЕЦ МЕТ КОМБ.jpg
Кузнецкий металлургический комбинат
novokuzneck.bezformata.com

Кузнецкстрой

Процесс восстановления черной металлургии СССР был тесно связан с ее технической реконструкцией. Задача состояла в том, чтобы не просто заставить работать старые агрегаты, но «омолодить» их, усовершенствовать, сделать более производительными. Бардин был сторонником самых прогрессивных методов труда, применения самых крупных и механизированных агрегатов. Под его руководством, например, на заводе им. Дзержинского создавалась первая в стране 110-тонная мартеновская печь. Многие инженеры «Югостали» и специалисты Урала не верили в успешную работу крупных агрегатов. Они «доказывали» их нерентабельность, говорили о напрасно истраченных деньгах. Но Бардин не испугался и оказался прав.

Наступает эпоха пятилеток. В стране начинается строительство крупнейших металлургических и машиностроительных заводов, угольных шахт и электростанций. Принимается историческое решение о создании на востоке СССР второй мощной угольно-металлургической базы — крупнейших металлургических комбинатов, работающих на железных рудах Урала и коксующихся углях Сибири.

magnifier.png Через несколько месяцев удалось скопить немного денег, чтобы отправиться в Чикаго и попробовать попасть на крупнейший в то время металлургический завод Гэри

В 1929 году Бардина вызывают в Москву и поручают техническое руководство строительством Кузнецкого металлургического комбината — его назначают главным инженером Кузнецкстроя.

«Я был горд и преисполнен радости. Комплексное строительство представляло для меня огромный интерес, — писал он впоследствии в своих воспоминаниях. — Постройка целого завода американского типа у себя на родине — не об этом ли я мечтал всю жизнь, не к этому ли стремилась моя душа инженера!»

Прошло два с небольшим года. Доменная печь Кузнецкого комбината выдала первый чугун. Вскоре вслед за этим вступили в строй сталеплавильные печи и прокатные станы. Завод стал работать по полному металлургическому циклу. А в 1932 году Иван Павлович был избран действительным членом Академии наук СССР по Отделению технических наук и сразу же принял активное участие в ее деятельности.


ДОМНЫ.jpg
Доменный цех металлургического комбината
Борис Клипиницер/Государственный исторический музей Южного Урала

Во главе советской металлургии

В 1937 году Бардина назначают главным инженером Главного управления металлургической промышленности. Год спустя — председателем Технического совета Наркомата тяжелой промышленности СССР, еще через год — заместителем народного комиссара черной металлургии. Работая на этих руководящих постах, ученый заботится о научно-техническом прогрессе металлургической промышленности. Под его руководством на ряде заводов начинается автоматизация и комплексная механизация производства, разрабатываются и внедряются высокоэффективные технологические процессы. Особенно большое внимание он уделяет крупнейшим проблемам будущего металлургии — применению кислорода в доменном и сталеплавильном производствах для интенсификации металлургических процессов, непрерывной разливке стали и многим другим. Он занимается также вопросами использования бедных железом и пылеватых руд, улучшения подготовки сырых материалов перед плавкой и т. д.

magnifier.png Под его руководством на ряде заводов начинается автоматизация и комплексная механизация производства, разрабатываются и внедряются высокоэффективные технологические процессы

Бардин становится во главе Центрального научно-исследовательского института черной металлургии. Во время войны он проводит большую работу по мобилизации природных ресурсов восточных районов СССР на нужды обороны. Возглавляемые им экспедиции тщательно обследуют Урал, Западную Сибирь и Казахстан, выявляя новые резервы топлива, металлургических руд и других полезных ископаемых.

В годы войны перед наукой и практикой металлургии встали десятки сложных задач. Нужно было, например, освоить производство многих марок качественных сталей и выплавлять их не в маленьких электропечах, а з больших мартенах, обеспечивающих высокую производительность. Для получения высококачественных сталей нужны были ферросплавы. Под руководством ученых металлурги Магнитогорского, Нижне-Тагильского, Серовского и других заводов научились выплавлять их в доменных печах. Вопреки всем старым канонам прокатчики успешно производили броню на блюмингах, которые, казалось бы, совсем для этого не приспособлены. В годы войны на Урале, в Сибири, Средней Азии и Закавказье ни на один день не прекращалось строительство крупных металлургических заводов, доменных и сталеплавильных печей, мощных прокатных станов.

Еще в начале войны, в 1942 году, Иван Павлович избирается вице-президентом Академии наук СССР. На этом посту он оставался в течение 18 лет, до последних дней своей жизни.


БАРДИН В ЛАБ.jpg
Иван Павлович Бардин – председатель Уральского филиала АН СССР (1937 – 1953 гг.) в лаборатории УФАН, 1942 г.
uran.ru

Прикладной академик

После войны Бардин уходит с административных постов, переходит на работу в Академию наук и становится общепризнанным руководителем советской металлургической науки. Он по-прежнему руководит двумя крупнейшими научно-исследовательскими институтами в области металлургии, возглавляет Уральский филиал Академии наук СССР, поддерживает активную связь с промышленностью. Его интересует все более широкий круг научных проблем, главным образом комплексных, предусматривающих решение не отдельных, частных вопросов производства, а создание новых высокоэффективных технологических процессов, направленных на глубокую перестройку целых отраслей промышленности.

Все эти проблемы можно решить только при тесном союзе науки и практики. Бардин борется за расширение влияния металлургической науки на производство, за создание крупных исследовательских институтов и заводских лабораторий, за строгое разграничение их функций. Ученый выступает за развитие большой науки, которая «смотрит вперед, намечает перспективы развития техники, определяет основы и зародыши техники будущего. Всякая наука вообще, следовательно, и теоретическая металлургия, должна идти впереди техники, освещая последней пути развития, подготовляя принципиальные решения новых задач для их технического осуществления».


Вместе с тем Бардин стремится поднять роль заводских лабораторий в решении частных научных задач и пристально следит за работой таких лабораторий, помогает им, способствует распространению их опыта. По-прежнему его особым интересом пользуется доменное производство. Его интересует здесь всё — начиная с, казалось бы, отвлеченных вопросов теории доменного процесса до самых мелких, частных деталей конструкции отдельных механизмов доменных печей. Он выступает за более широкое агломерирование руд, за применение дутья повышенной постоянной влажности, за работу при повышенном давлении газа на колошнике доменной печи. Эти мероприятия имели огромный экономический эффект. Они привели к значительному росту производительности доменных печей, снижению расхода руды и топлива, к повышению качества металла.

Бардин, большой энтузиаст широкого применения кислорода в доменном и сталеплавильном производстве, вместе с другим советским металлургом академиком Михаилом Павловым еще в предвоенные годы ставит первые опыты по использованию кислорода сначала в лабораториях, а потом в более крупных производственных масштабах. Принимает активное участие в работах специального Технического совета по внедрению кислорода в народное хозяйство.

Под непосредственным руководством Бардина проводятся эксперименты по использованию кислорода в сталеплавильных печах московского завода «Серп и Молот», в конверторах завода «Динамо», Кузнецкого металлургического комбината и на других предприятиях. Они дали положительные результаты. Широкая дорога кислороду в металлургическое производство была проложена. Иван Бардин и его коллеги за эти работы были дважды удостоены Государственной премии.

magnifier.png Непрерывная разливка стали оказалась крупнейшим достижением советской металлургической науки. Лицензию на эту технологию приобрели у СССР Япония и Южная Корея, что было достаточно редким событием в то время

Особенность металлургической науки состоит в том, что ее эксперименты невозможно проводить в лаборатории. Их приходится проводить непосредственно на производстве, что сопряжено с большим риском, но именно тот факт, что Бардин был выдающимся практиком металлургического производства, которое он досконально знал, позволяло ему идти на такой риск и получать выдающиеся научно-технические результаты.

В 1959 году, незадолго до смерти, он выдвигает задачу получения стали или на первых порах полуфабриката непосредственно в горне доменной печи. Он предлагает подавать сюда кислород, при этом «горн доменной печи будет представлять собою не сборник металла — продукта плавки, а активную часть печи с окислительной атмосферой, обеспечивающей выгорание кремния, серы и частично (до 2%) углерода».

Задумываясь над будущим металлургического производства, Бардин представлял его как единый, непрерывный, автоматизированный производственный процесс, у истоков которого осуществляется подготовка сырья и топлива и который завершается автоматической упаковкой и отгрузкой готовой продукции потребителю. О таком чудо-заводе непрерывного действия ученый неоднократно говорил в своих докладах и статьях.


МАРТЕН.jpg
Мартеновский цех
Владислав Микоша/МАММ/МДФ

Но для этого необходима была комплексная механизация процессов производства металла, автоматизация отдельных звеньев металлургической промышленности. Анализируя технологию производства стали, Бардин обратил внимание на процесс разливки металла, который оставался, пожалуй, наиболее архаичным: научная мысль занималась им, по-видимому, меньше всего. Многие годы сталь, выплавленная в любом агрегате — в мартеновской или электрической печи, в конверторе или в печи высокой частоты, — выливалась в ковш, сделанный из огнеупорного материала, а оттуда переливалась для охлаждения в массивные чугунные сосуды — изложницы. Процесс разливки и затвердевания металла является ответственной стадией металлургического производства. Многие пороки стального изделия — газовые пузыри и пустоты, трещины и загрязнения, химическая неоднородность и неполноценная кристаллическая структура — объясняются несовершенством процесса разливки и остывания стального слитка.

Академик Бардин возглавил работу большой группы ученых и производственников, занявшейся исследованием процессов разливки и созданием специальных устройств, упрощающих эти процессы и гарантирующих отличное качество металла. В результате появились высокопроизводительные механизмы для непрерывной разливки стали. Непрерывная разливка стали оказалась крупнейшим достижением советской металлургической науки. Лицензию на эту технологию приобрели у СССР Япония и Южная Корея, что было достаточно редким событием в то время.

Бардин также активно занимался разработкой новых марок жаропрочных сталей и других материалов для новейшей техники, изыскание способов получения титана из отечественного сырья и т. д.

Выдающийся советский металлург умер 7 января 1960 г.


Использованная литература

Федоров А. С. Творцы науки о металле. М.: Наука, 1968.

Мезенцев В. Бардин. М.: Молодая гвардия, 1970.

Еще по теме:
30.11.2021
Науке известно более миллиона астероидов, в том числе 27 тысяч сближающихся с Землей. Но «пришельцы», подобные Челябинск...
29.11.2021
В России намерены создать уникальный для отечественного рынка процессор «Нейро-Б» по технологиям 5‒7 нанометров. Сейчас ...
26.11.2021
Рожь уникальна по набору витаминов и микроэлементов, но использовать ее на корм скоту не позволяет отсутствие у сельскох...
25.11.2021
На днях состоялось онлайн-собрание Научного совета РАН «Науки о жизни» на тему «Вакцины и новые методы лечения COVID-19:...
Наверх