| 21681190 23552 13350 920 1сокопроизводительные двухванные печи.
Начиная с сер. 50-х гг. непрерывно расширяется произ-во стали в кислородных конвертерах. Н. -и. работы по использованию кислорода в конвертерных процессах в широких масштабах были осуществлены ещё в 40-х гг. под рук. И. П. Бардина. В 1956 на з-де им. Петровского был пущен первый в СССР кислородно-конвертерный цех. Применение конвертеров на кислородном дутье обеспечивает высокое качество выплавляемой стали и по сравнению с мартеновским произ-вом экономит капиталовложения на 20 - 25%, повышает производительность труда на 25-30% и снижает себестоимость металла на 2 - 4%.
Большие успехи были достигнуты в электросталеплавильном производстве. Создание в СССР авиационной, автомобильной и др. новых отраслей пром-сти обусловило высокие темпы развития электрометаллургии. Уже в 1935 СССР по выплавке электростали вышел на 1-е место в Европе. В нач. 70-х гг. в СССР работали сотни дуговых печей, в т. ч. 13 ёмкостью 100 и 200 т. Важное направление научно-технического прогресса - увеличение удельной мощности электропечей, в связи с чем заметно повысилась мощность печных трансформаторов. Разработано много науч. и технич. усовершенствований, обеспечивающих интенсификацию электрометаллургич. произ-ва и повышение качества выплавляемого металла: электромагнитное перемешивание металла в ванне печи, автоматич. регулирование положения электродов, совмещение процессов расплавления шихты и окисления примесей, применение кислорода для ускорения процесса плавки и частичного обезуглероживания металла, обработка стали в ковше синтетич. шлаками, аргоно-кислородная продувка металла в ковше и др.
Большое внимание уделяется проблеме рафинирования расплавл. стали после выпуска её из печи. Ещё в 1940-41 под рук. А. М. Самарина были разработаны принципы дегазации металла в ковше под вакуумом. В дальнейшем внепечная вакуумная обработка расплавл. металлов прочно вошла в практику металлургич. и маш.-строит, з-дов, позволяя в 2- 3 раза уменьшить содержание водорода, кислорода, азота и неметаллич. включений в слитках, идущих для произ-ва изделий ответств. назначения.
Развитие науки и техники позволило в 60-х гг. использовать в электрометаллургии новые процессы - плавку стали и сплавов в высокочастотных индукц. печах, дуговую и индукц. плавку в условиях вакуума, электрошлаковый переплав (разработанный в СССР учёными Ин-та электросварки им. Е. О. Патона), а также комбиниров. процессы. Разработаны и внедрены в пром-сть прогрессивные способы получения высококачеств. сталей и спец. сплавов - переплав в электроннолучевых и плазменнодуговых печах. Металл, полученный этими способами, характеризуется высокой однородностью, низким содержанием серы и неметаллич. включений, что повышает срок службы и степень надёжности изготовленных из него изделий.
Всё шире применяется процесс непрерывной разливки стали, имеющий очевидные преимущества перед разливкой в изложницы; разработка этого процесса осуществлялась в 40-х гг. под рук. И. П. Бардина. Получает распространение совмещение процессов непрерывного литья и прокатки. Наряду с совершенствованием доменного процесса ведутся работы по созданию и внедрению пром. способов прямого получения железа. Большое значение для развития чёрной металлургии имеет проводимая в СССР разработка непрерывных металлургич. процессов и агрегатов для их осуществления.
Заметных достижений добилась ферросплавная пром-сть, созданная за годы Сов. власти. Сооружён ряд з-дов, постоянно расширяется сортамент выпускаемой продукции, совершенствуется технология произ-ва ферросплавов, улучшается их качество. Разработаны и построены закрытые дуговые печи, внедрено различное вспомогат. оборудование. В результате усовершенствования технологич. процессов, их интенсификации снизился удельный расход электроэнергии при выплавке различных сплавов, улучшилось использование установл. мощности. Значит, работы проведены на ферросплавных заводах по механизации трудоёмких процессов. Механизирована загрузка шихты в печи, на ряде заводов установлены разливочные машины ленточного типа.
А. С. Фёдоров.
Цветная металлургия - одна из ведущих отраслей пром-сти, в значительной мере определяющая технич. прогресс всего нар. х-ва. История добычи руд и получения из них цветных металлов в районах Урала, Алтая и Сибири насчитывает много столетий. Сов. цветная металлургия зародилась одновременно с разработкой плана ГОЭЛРО. Восстановление разрушенных Гражд. войной и интервенцией предприятий цветной металлургии, в первую очередь по произ-ву меди, свинца, цинка, сопровождалось их реконструкцией на основе достижений науки и техники, с использованием науч. трудов А. А. Байкова, В. Я. Мостовича, Г. Г. Уразова и др. Отражат. плавка медных концентратов, шахтная плавка свинцовых руд, электролиз металлов были осн. направлениями развития технологии произ-ва в цветной металлургии.
В годы довоен. пятилеток в СССР были созданы алюминиевая, никель-кобальтовая, вольфрамомолибденовая, твердосплавная, магниевая подотрасли цветной металлургии. Ведущую роль в проектировании и стр-ве новых предприятий по производству цветных металлов на основе прогрессивных технологич. схем выполнили организованные в 20-30-е гг. н.-и. и проектные институты Механобр, Гинцветмет и Гипроцветмет. В дальнейшем было создано около 40 специализированных институтов цветной металлургии.
На технич. прогресс в медной, свинцово-цинковой, вольфрамомолибденовой промышленности решающее влияние оказало развитие флотац. метода обогащения руд с получением медных, свинцовых, цинковых, вольфрамовых и молибденовых концентратов, а также развитие процессов агломерации концентратов и обжига их в кипящем слое перед металлургич. переработкой. Разработка технологии и проектирование новых заводов по произ-ву меди, свинца, цинка проводились ин-тами Гипроцветмет, Гинцветмет, Унипромедь, ВНИИцветмет, Казгипроцветмет. Большой вклад в развитие заводов по произ-ву этих металлов внесли Ф. М. Лоскутов, В. А. Ванюков, А. Н. Вольский, В. И. Смирнов, Д. М. Чижиков и др.
Развитие произ-ва отечеств, алюминия и магния связано с именами Н. П. Асеева, П. П. Федотьева, П. Ф. Антипина, А. И. Беляева, В. А. Пазухина. В пред-воен. годы научно и практически определились способы произ-ва глинозёма из бокситов, методы получения алюминия и его сплавов. В СССР впервые в мире была разработана технология и осуществлена комплексная переработка нефелинов и др. небокситового сырья на глинозём, содопродукты и цемент. Перед Великой Отечеств, войной 1941-45 по проектам Всесоюзного н.-и. и проектного ин-та алюм., магниевой и электродной промышленности (ВАМИ) впервые в стране были освоены электролизёры с самообжигающимися анодами, а в послевоен. годы созданы мощные электролизёры с верхним токоподводом.
Успешному технич. развитию произ-ва никеля и кобальта содействовали работы ин-та Гипроникель, организованного в 1934. Крупный вклад во внедрение флотац. разделения медно-никелевого файнштейна внёс И. Н. Масленицкий. Значение произ-ва никеля и др. легирующих металлов (кобальта, вольфрама, молибдена) особенно возросло в годы Великой Отечеств, войны 1941-45.
Развитию произ-ва платины и платиновых металлов способствовали работы И. И. Черняева. И. Н. Плаксин разработал основы амальгамационных процессов извлечения золота из руд и продуктов обогащения, создал совр. теорию планирования золотых руд.
В 50-х гг. началось интенсивное развитие отечеств, пром-сти по произ-ву редких и редкоземельных металлов, полупроводниковых материалов. С ин-том Гиредмет, науч. руководителем к-рого почти 30 лет был Н. П. Сажин, связано решение таких проблем, как освоение произ-ва монокристаллов германия, создание методов переработки сурьмяных и висмутовых руд, произ-во титана, циркония и ниобия, применение в произ-ве редких металлов электроннолучевой и плазменной плавки. Большой вклад в разработку технологии получения и в освоение произ-ва полупроводниковых материалов внесли Б. А. Сахаров, К. А. Большаков, Е. М. Савицкий. Рост произ-ва и высокие требования к чистоте материалов обусловили создание новых спец. методов, таких, как хлорная технология, процессы сорбции и экстракции, водородное восстановление, электроннолучевые процессы, методы кристаллофизич. очистки и выращивания монокристаллов.
Создание титановой пром-сти в первые послевоен. годы основано на развитии ин-тами Гиредмет и ВАМИ техники и технологии произ-ва металлич. титана из ильменитовых концентратов, на разработке и внедрении шахтных электропечей и печей большой производительности для хлорирования в расплаве солей.
По мере увеличения произ-ва цветных металлов, совершенствования техники и технологии расширялось рациональное использование природных ресурсов, вовлекались в эксплуатацию месторождения с более низким, но рентабельным содержанием металлов в рудах. Важное значение приобрели работы по комплексному использованию сырья. Значительное развитие получили автоклавные и сорбционные процессы, работы по синтезу сорбентов и экстрагентов для различных процессов цветной металлургии и по созданию пром. аппаратуры для непрерывной противоточной сорбции из пульп и растворов.
Разработка и внедрение гидрометаллургич. схем и совершенствование пирометаллургич. процессов на основе применения кислорода, электротермии, природного газа способствовали повышению комплексного использования сырья и интенсификации произ-ва. В частности, по разработкам ин-та Гинцветмет осуществлено применение природного газа в металлургии меди и свинца, внедрена кислородно-взвешенная плавка медных сульфидных концентратов.
Совр. период развития цветной металлургии характеризуется широким внедрением технологич. схем переработки руд и концентратов, обеспечивающих комплексное использование сырья. Исследованы и осваиваются комбиниров. автогенные процессы для переработки сложных медно-цинковых, свинцово-цинковых и др. концентратов (кивцэтная плавка и др.). Успешно развиваются электротермич. процессы с применением электропечей большой мощности (до 50 Мва). Продолжается внедрение высокоэффективных методов хлорной металлургии и гидрометаллургич. процессов. Для получения тонкодисперсных чистых металлов, их соединений и сплавов, в особенности тугоплавких, разрабатываются процессы с применением низкотемпературной плазмы.
Особое место при создании новых технологич. процессов занимают вопросы рационального использования сырья и охраны окружающей среды, разработка и внедрение технологич. схем и процессов, не имеющих пром. стоков и выбросов в атмосферу. П. Ф. Ломако.
Завершающее звено произ-ва в чёрной и во мн. отраслях цветной металлургии и в машиностроении - прокатка. Прокатное произ-во в России начало развиваться с кон. 19 в. В 1913 работало 205 прокатных станов разного назначения, но в основном это были мелкие станы устаревших конструкций. В сер. 20-х гг. курс на реконструкцию пром-сти и индустриализацию страны потребовал создания ряда конструкторских металлургич. учреждений. В 1924 при ВСНХ под рук. В. Е. Грум-Гржимайло было организовано Гос. бюро металлургич. и тепло-технич. конструкций (с 1930 «Стальпроект»), вскоре разработавшее первый проект сортового прокатного стана с тремя рабочими клетями-трио, а также ряд нагреват. печей для прокатных станов. С 1926 проекты прокатных цехов и станов разрабатывались также в Гипромезе. В кон. 20-х-нач. 30-х гг. Старокраматорский з-д создал станы для прокатки легиров. сталей, к-рые были установлены на з-дах «Электросталь», «Серп и молот» и др. В 1932 на Ижорском з-де были созданы 2 первых сов. блюминга, установленные год спустя на Днепродзержинском и Макеевском металлургич. з-дах. Произ-во прокатных станов и др. тяжёлого металлургич. оборудования значительно расширилось после ввода в строй крупнейших з-дов тяжёлого машиностроения - Уральского (УЗТМ) и Новокраматорского (НКМЗ), а также после реконструкции Ижорского з-да.
В 1945 организовано Центр, конструкторское бюро металлургич. машиностроения (ЦКБММ), реорганизованное затем во Всесоюзный н.-и. и проектно-конструкторский ин-т металлургич. машиностроения (ВНИИМЕТМАШ). Этот ин-т, возглавляемый А. И. Целиковым, в 50- 60-х гг. создал ряд конструкций прокатных станов для новых технологич. процессов - произ-ва тонких и бесшовных труб, листов перем. толщины, ребристых труб, профильного металла периодич. сечения, винтов, шаров, втулок и т. д. Ин-том разработаны также станы значительно более высокой производительности по сравнению с применявшимися (в т. ч. заготовочные непрерывные станы, среднесортные, трубопрокатные, трубосварочные). Совместно с Электросталь-ским з-дом тяжёлого машиностроения (ЭЗТМ) созданы непрерывные трубопрокатные станы, производительность к-рых в 3 раза выше, чем существовавших ранее, и трубосварочный стан со скоростью выхода трубы до 20 м/сек, т. е. в 2,5 раза выше, чем было до этого в мировой практике. Крупное достижение ВНИИМЕТМАШа и ЭЗТМ - создание принципиально нового трубопрокатного агрегата со станом «тандем», что позволило резко повысить качество труб и автоматизировать процесс. В 60-е гг. начато создание литейно-прокатных агрегатов, совмещающих процессы непрерывного литья и прокатки. Такие агрегаты применяются как в чёрной, так и в цветной металлургии.
Прокатное произ-во в СССР продолжает развиваться в направлении улучшения качества и расширения сортамента продукции. Прокатные цехи оснащаются высокопроизводит. станами и отделочным оборудованием, широко применяется автоматич. контроль работы механизмов прокатных станов, расширяется термич. обработка проката с целью повышения его прочности. Станы оборудуются средствами комплексной автоматизации с применением ЭВМ. Разрабатываются методы неразрушающего контроля качества металла. Всё большую роль играют непрерывные и полунепрерывные процессы прокатки. Более 85% тонкого листа, напр., выпускается на широкополосовых станах горячей прокатки непрерывного и полунепрерывного действия. Значительный экономич. эффект даёт произ-во листового и полосового металла с защитными покрытиями методами лужения, горячего цинкования, хромирования и др. Налажено произ-во 2-слойного (биметаллич.) проката. Выпускается широкий ассортимент коррозионностойких, антифрикционных, электротехнич. и др. биметаллов.
Большой прогресс достигнут в области произ-ва труб. Если до Великой Отечеств, войны 1941-45 трубные заводы и цехи оснащались гл. обр. импортным оборудованием, то в послевоен. годы все новые трубные станы изготовлены отечеств, маш.-строит, заводами по сов. проектам. К числу наиболее совершенных агрегатов относятся непрерывный трубопрокатный агрегат 30-102, трубопрокатный агрегат с трёхвалковым станом, непрерывные агрегаты печной сварки труб, агрегаты для произ-ва сварных труб большого диаметра, новые трубоэлектросварочные станы, станы холодной прокатки и др. Большие успехи достигнуты в области создания нагреват. оборудования для трубного произ-ва: внедрены кольцевые методич. печи и печи непрерывного скоростного нагрева труб. Организовано произ-во высокопрочных электросварных труб большого диаметра для магистральных газо- и нефтепроводов, труб из нержавеющей и легированной стали, а также покрытых цинком, алюминием и др. металлами. По степени использования мощностей, производительности трубопрокатных агрегатов и выпуску труб Сов. Союз опережает др. страны, в т. ч. и такие технически развитые, как США, Великобритания, ФРГ, Япония.
Научно-технич. прогресс непрерывно выдвигает новые требования к качеству металла и его сортаменту. Для решения этих задач необходимо освоить прокатку многих принципиально новых изделий, создать новые процессы прокатки и экономичные специализиров. станы для их реализации.
Периодич. издания: «Сталь» (с 1941), «Металлург» (с 1956), «Цветные металлы» (с 1926), «Заводская лаборатория» (с 1932), «Кокс и химия» (с 1931), «Огнеупоры» (с 1933) и др.
См. также Металлургия, Чёрная металлургия, Цветная металлургия. А. С. Фёдоров.
Строительная наука и техника
В дореволюц. России строит, наука характеризовалась сравнительно высоким уровнем развития. Об этом свидетельствуют возведённые в кон. 19 - нач. 20 вв. весьма сложные в технич. отношении инж. сооружения, нек-рые пром. объекты, глубокие по содержанию оригинальные исследования в области строит, механики и сопротивления материалов. Отечеств, строит, наука этого периода выдвинула ряд крупных учёных. Мировую известность приобрели труды Д. И. Журавского по вопросам прочности балок при изгибе, X. С. Головина в области теории упругости, Ф. М. Ясинского по устойчивости элементов строит, конструкций, послужившие основой для разработки совр. нормативных документов. В фундаментальных исследованиях А. Н. Крылова, И. Г. Бубнова, Б. Г. Галёркина были поставлены и решены принципиально новые задачи строит, механики. Результаты исследовательской инж. деятельности А. Р. Туляченко, И. Г. Малюги и Н. А. Белелюбского стали основополагающими для развития и совершенствования теории и технологии цемента, бетона и железобетона. В дореволюц. России не было, однако, науч. учреждений по стр-ву, проблемы строит, науки исследовались преим. кафедрами вузов и отд. высококвалифицированными инженерами-практиками.
Для выполнения задач, вставших перед молодым Сов. гос-вом в области стр-ва, необходимо было наряду с организацией планомерной подготовки инженерно-технич. кадров строит, профиля создать отраслевые н.-и. орг-ции, способные решать проблемы, связанные с восстановлением и развитием нар. х-ва. В 1918 по инициативе В. И. Ленина был организован Научно-экспериментальный ин-т путей сообщения, затем были созданы Гос. экспериментальный ин-т силикатов, Иц-т минерального сырья и Керамический ин-т. Организация планомерных исследований в первую очередь по этим вопросам диктовалась насущными потребностями нар. х-ва: необходимо было в кратчайший срок восстановить жел. дороги и ликвидировать острый недостаток в стройматериалах. Важным этапом в создании крупных науч. центров по стр-ву явилась организация в 1927 Гос. ин-та сооружений (ГИС), к-рый объединил исследования по всем осн. отраслям строит. науки. Создание этого ин-та (впоследствии преобразованного в ЦНИПС - Центр. НИИ пром. сооружений), в состав к-рого вошли крупнейшие учёные-строители различных специальностей, позволило выполнить исследования по важнейшим проблемам стр-ва, обеспечить тесную связь их с практикой (на базе ЦНИПС в дальнейшем был организован ряд осн. н.-и. ин-тов в области стр-ва). Развернулись работы по строит, механике, механике грунтов, по изучению теплофизич. свойств стройматериалов, созданию лёгких заполнителей для бетонов и растворов на основе отходов «горячих» произ-в (гл. обр. котельных и доменных шлаков) и др. К крупным достижениям сов. строит, науки относятся разработанные в 20-х гг. смешанный метод расчёта статически неопределимых систем (А. А. Гвоздев) и кинематич. метод построения линий влияния (И. М. Рабинович). Для восстановит, периода было характерным преимуществ, использование в стр-ве деревянных и нам. конструкций, что объяснялось острым недостатком металла в стране. Деревянные фермы с пролётом 12-18 м (а в отд. случаях до 40 м) применялись при стр-ве большинства пром. зданий. Строит, работы выполнялись сезонно (лишь в тёплое время года), в основном кустарными методами, с применением простейших средств механизации (кранов-укосин, шахтных подъёмников и т. п.). Однако уже в этот период началось внедрение новых технич. решений строит, конструкций, в т. ч. стальных, и более совершенных методов произ-ва строит, работ. В частности, существенно изменились методы изготовления деревянных конструкций. Уже в 1923, на стр-ве павильонов 1-й Всесоюзной с.-х. выставки в Москве применялись деревянные фермы, рамы н арки с соединениями новых типов - на кольцевых шпонках. При стр-ве здания Центр, аэрогидродинамич. ин-та (ЦАГИ) вместо брусчатых балок были применены более экономичные дощато-гвоздевые двутавровые балки и рамы с перекрёстной стенкой. Наряду с обычной кирпичной кладкой-использовалась кладка из пустотных шлаковых камней, иногда довольно крупных размеров; нашли применение несущие железобетонные конструкции при возведении пром. зданий. Т. о., восстановит, период явился начальным этапом создания и внедрения новой строит, техники. Благодаря деятельности науч. центров строит, наука успешно справилась с задачами восстановит, периода и к кон. 20-х гг. была уже достаточно подготовлена к решению задач, предусмотренных 5-летними планами.
Реорганизация строит, дела началась в годы первых пятилеток. Необходимость индустриализации страны в короткие сроки, неуклонное возрастание объёмов капитального стр-ва при ограниченных ресурсах осн. стройматериалов - стали и цемента - потребовали от строит, науки изыскания наиболее рациональных конструктивных форм зданий и сооружений, создания эффективных конструкций и материалов.
В соответствии с практич. потребностями стр-ва осн. исследования в области строит, механики в 30-е гг. были посвящены изучению стержневых систем. В частности, в этот период усовершенствованы и упрощены методы расчёта рам, обусловившие повышение надёжности сооружений. Тогда же разработаны теория расчёта тонкостенных стержней открытого профиля (В. 3. Власов) и теоретические основы стеснённого кручения тонкостенных стержней замкнутого профиля (А. А. Уманский), что оказало большое влияние на дальнейшее развитие строит, механики тонкостенных пространств, систем. Большое внимание уделялось разработке методов расчёта пластинок и оболочек (Галёркин, Власов, П. Ф. Папкович и др.). Была усовершенствована теория расчёта балок и плит на упругом основании (Крылов, Н. М. Герсеванов, Б. Н. Жемочкин и др.). Осн. задача в области механики грунтов состояла в создании методов расчёта и возведения фундаментов на различных грунтах, в т. ч. мёрзлых, просадочных, илистых и др. Основой для разработки этих методов послужили работы Герсеванова и Н. А. Цытовича. В 1934 был опубликован первый в мире курс механики грунтов, в к-ром широко использовались методы теории упругости. Необходимость освоения природных ресурсов Сибири и Д. Востока ускорила исследования вечномёрзлых грунтов, завершившиеся разработкой основ механики мёрзлых грунтов. Результатом исследований в области строит, физики явилась разработка теоретич. и практич. основ строит, теплотехники и рациональных методов проектирования ограждающих конструкций.
Исследования в области металлич. конструкций позволили не только повысить допускаемые напряжения и усилия, но и дифференцировать их в зависимости от вида воздействий на конструкции. Наряду с этим началось изучение пластич. стадии работы металлич. конструкций. Необходимость переноса места изготовления стальных конструкций со строит, площадки на завод, обусловленная индустриализацией стр-ва, выдвинула на первый план вопрос об обеспечении не только экономичности конструкций, но и их технологичности. Это потребовало разработки науч. основ типизации и унификации металлич. конструкций.
Важным этапом в развитии строит, науки было предложение А. Ф. Лолейта (1931) о переходе от расчёта железобетонных конструкций по упругой стадии к расчёту по стадии разрушения. Новый метод расчёта, более экономичный и точнее отражавший работу конструкций, был экспериментально обоснован и включён в нормы проектирования. С 1932 начались исследования и разработка предварительно напряжённых железобетонных конструкций (В. В. Михайлов и др.), получивших впоследствии широкое распрост |
