- •Содержание
- •Введение
- •Возникновение и развитие металлургии
- •История развития металлургии в России. Возникновение и развитие высшего металлургического образования
- •Выдающиеся российские ученые металлурги
- •Павел Петрович Аносов (1799 – 1851 гг.)
- •Павел Матвеевич Обухов
- •Дмитрий Константинович Чернов
- •Владимир Ефимович Грум-Гржимайло
- •Михаил Александрович Павлов
- •Евгений Оскарович Патон (1870 – 1953 гг.)
- •Борис Евгеньевич Патон
- •Николай Тимофеевич Гудцов
- •Иван Павлович Бардин
- •Сергейй Иванович Губкин
- •История развития металлургии и металлургического образования на Урале. Подготовка персонала для металлургических предприятий
- •2.1. Основатель Уральской научно-педагогической школы по обработке металлов давлением
- •Головин Аким Филиппович
- •Развитие теории обработки металлов давлением и работа на заводах
- •Выдрин в.Н. Доктор технических наук, Тарновский и.Я. Доктор технических наук, профессор, основатель кафедры профессор, заведующий кафедрой
- •Создание новых методов расчета формоизменения и силы деформации
- •Красовский н.Н. И Поздеев а.А. Выпускники 1949 г., отличные студенты и спортсмены, стали членами Академии наук ссср
- •Кафедра "Обработка металлов давлением"
- •Основы материаловедения
- •3.1.1. Классификация металлов
- •Средний химический состав земной коры по а.П. Виноградову (мощность 16 км без океана и атмосферы), % мас.
- •3.1.2. Потребительские свойства некоторых металлов и сплавов. Область применения
- •Примерные объемы мирового годового производства некоторых металлов
- •Разбивка нанопорошков по типам
- •3.2. Металлофонд России
- •Кристаллическое строение металлов. Аллотропические или полиморфные превращения
- •От расстояния между ними
- •Элементарной ячейки.
- •Аллотропические формы некоторых металлов
- •3.4. Структура реальных кристаллов
- •3.5. Кристаллизация металлов
- •3.6.1. Диаграмма состояния сплавов, образующих механическую смесь компонентов
- •Механическую смесь компонентов:
- •(Кристаллизации) эвтектики
- •3.6.2. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- •3.6.3. Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы
- •3.6.4. Диаграмма состояния сплавов, образующих химические соединения
- •Системы Mg-Pb
- •Системы Cu-Zn
- •Свойства и деформация металлов и сплавов
- •Физико-химические и физико-механические свойства металлов и сплавов
- •В таблице Менделеева
- •Физические и механические свойства важнейших металлов
- •3.7.2. Механические свойства металлов и сплавов
- •Деформация металлов и сплавов
- •Сдвига в положение а'в' (б); в - выход дислокации на поверхность кристалла
- •Возврат и рекристаллизация
- •Основы металлургии
- •4.1. Принципиальные основы производства металлов
- •4.2. Руды, подготовка руд к металлургическому переделу
- •4.2.1. Способы добычи руд
- •4.2.2. Цель подготовки руд к металлургическому переделу
- •4.2.3. Дробление и измельчение руд
- •4.2.4. Грохочение и классификация
- •А) в открытом цикле; б) в закрытом
- •4.2.5. Обогащение руд
- •Сепаратора:
- •Для очистки барабана;
- •4.2.6. Обжиг руд
- •Температуры плавления и кипения хлоридов металлов
- •4.2.7. Усреднение
- •4.2.8. Окускование
- •Рекуперации и охлаждения
- •Основы технологии производства важнейших металлов и сплавов
- •5.1. Производство железа – чугунов и сталей
- •5.1.1. Рудная база черной металлургии
- •5.1.2. I стадия - подготовка железных руд к плавке
- •Важнейшие железорудные месторождения России
- •Химические составы железной руды Оленегорского месторождения и полученного из нее концентрата
- •Месторождения
- •5.1.3. II стадия - доменное производство
- •5.1.3.1. Химические процессы в доменной печи
- •5.1.3.2. Управление доменным процессом
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •Калькуляция себестоимости передельного чугуна (в ценах 1985 г.)
- •5.1.3.3. Мероприятия по повышению количества воздуха, вдуваемого в печь
- •5.1.3.4. Устройство и оборудование доменной печи
- •Ленточными конвейерами (галереи обозначены стрелками)
- •В доменную печь:
- •5 .1.3.5. Устройства для подачи и нагрева дутья
- •И «на дутье» (б):
- •5.1.3.6. Устройства для обслуживания горна и уборки чугуна и шлака
- •Огнеупорной массы; 6 - механизм поворота пушки к летке; 7 - защелка; 8 - люк для загрузки огнеупорной массы
- •Доменной печи:
- •5.1.3.7. Использование продуктов доменной плавки
- •5.1.4. III стадия - сталеплавильное производство
- •5.1.4.1. Принципиальные основы сталеплавильного производства
- •Химические составы чугуна и стали
- •5.1.4.2. Шлаковый режим сталеплавильного процесса
- •5.1.4.3. Мартеновское производство стали
- •5.1.4.4. Кислородно-конвертерный способ производства стали
- •Элементов в металле по ходу продувки в кислородном конвертере
- •Конвертерных газов:
- •5.1.4.5. Выплавка стали в конвертерах дуплекс-процессом
- •Транспортного назначения
- •5.1.4.6. Производство стали в электрических печах
- •5.1.4.6. Разливка стали
- •5.1.4.7. Классификация сталей
- •5.1.4.8. Бездоменные способы получения железа
- •Составы восстановительного и колошникового газов шахтиой восстановительной печи, %
- •5.1.4.9. Получение особо чистого железа
- •5.1.4.10. Производство ферросплавов
- •Удельные расходы шихтовых материалов и электроэнергии при выплавке ферросплавов
- •5.1.5. IV стадия - методы повышения качества стали
- •5.1.6. Современный электросталеплавильный цех по производству трубной непрерывнолитой заготовки
- •Технические характеристики мнлз №1
- •5.2. Производство алюминия
- •5.2.1. Рудная база
- •Из высококремиземистых бокситов
- •5.2.2. II стадия - получение а12о3
- •Выщелачивания бокситов:
- •Алюминатного раствора:
- •Перемешиванием; 2- гидроциклон;
- •5.2.3. III стадия - получение металлического алюминия
- •Р ис. 5.50. Схема электролиза для получения алюминия:
- •5.2.4. IV стадия - получение чистого алюминия
- •5.3. Производство меди
- •5.3.1. Рудная база
- •Химический состав медных руд, %
- •5.3.2. I стадия передела - механическое обогащение руд
- •5.3.3. II стадия - выплавка штейна (химическое обогащение)
- •Пирометаллургическим способом
- •Р ис. 5.56. Схема распределения химических процессов по высоте шахтной печи при полупиритной плавке
- •Тепловой баланс полупиритной плавки
- •Р ис. 5.58. Схема печи для взвешенной плавки:
- •Р ис. 5.59. Схема печи Ванюкова:
- •5.3.4. III стадия - получение черновой меди
- •Р ис. 5.60. Схема горизонтального конвертера:
- •5.3.5. IV стадия - получение чистой меди
- •Распределение элементов медных анодов в процессе электролиза, %
- •5.4. Производство титана
- •5.4.1. I стадия - механическое обогащение ильменитовых руд
- •5.4.2. II стадия - химическое обогащение
- •5.4.3. Ill стадия - получение чистых TiCl4 и то2
- •Непрерывного действия:
- •И кипения (верхняя горизонталь) некоторых хлоридов; штриховкой показан температурный диапазон, в котором производится ректификация TiCl4
- •От примесей:
- •Хлоридов; 7 - бак для сбора высококипящих хлоридов; 8 - запорные и регулирующие краны;
- •5.4.4. Получение конечной продукции
- •Восстановлением TiCl4
- •Для алюмотермического производства ферротитаиа:
- •Производство изделий из металлов и сплавов металлургическими методами
- •6.1. Обработка металлов давлением
- •Классификация процессов обработки металлов давлением. Методы омд
- •Классификация процессов листовой штамповки
- •6.1.1.1. Прокатка
- •6.1.1.2. Ковка
- •Боёк; 3 - обрабатываемое изделие; 4 и 5 - верхний и нижний штампы;
- •6.1.1.3. Штамповка
- •6.1.1.4. Прессование
- •6.1.1.5. Волочение
- •6.1.2. Элементы теории обработки металлов давлением
- •Оценка степени деформации металлического тела
- •Напряженное состояние
- •Принцип минимума энергии деформации (наименьшего сопротивления)
- •Элементы теории продольной прокатки
- •Очаг деформации, угол захвата
- •Опережение и отставание
- •Уширение при прокатке
- •Усилие и давление при прокатке
- •Механическое оборудование прокатных цехов
- •Главная линия прокатного стана и ее элементы
- •Вспомогательное оборудование
- •Классификация прокатных станов
- •Для холодной прокатки жести:
- •И рельсобалочных станах:
- •И трамвайные рельсы; 8 - двутавровая балка; 9 - швеллер; 10 - z-образный профиль
- •Технология прокатного производства
- •Нагрев металла перед омд
- •Калибровка прокатных валков
- •Для упрощения рисунка из девяти калибров приведено только четыре
- •Производство заготовок
- •Стана 900/700/500
- •Производство рельсов и балок
- •Производство листового проката
- •Стана холодной прокатки
- •Обозначения те же, что и на рис. 6.23
- •Производство труб
- •6.2. Литейное производство
- •Принципиальная схема изготовления отливок
- •6.2.2. Формовочные материалы и смеси
- •6.2.2.1. Требования, предъявляемые к формовочным и стержневым смесям
- •Свойства компонентов формовочных и стержневых смесей
- •6.2.3. Изготовление форм
- •6.2.4. Заливка форм металлом
- •Основные элементы литниковых систем
- •Типы литниковых систем
- •6.2.5. Литейные сплавы
- •6.2.6. Дефекты отливок
- •6.2.7. Специальные методы литья
- •6.2.7.1. Литье по выплавляемым моделям
- •С выплавляемыми моделями
- •Литье в металлические формы
- •Литье под давлением
- •Литье под регулируемым давлением
- •Центробежное литье
Иван Павлович Бардин
(1883 – 1960 гг.)
Академик АН СССР (1932). Вице-президент АН СССР (1942). Лауреат двух Государственных премий (1942, 1949), Ленинской премии (1958). Герой Социалистического Труда. Кавалер семи орденов Ленина.
Его путь в металлургию, которой он посвятил все свои сознательные годы, был непростым. В 1902 году, окончив земледельческое училище и получив звание ученого управителя, Бардин поступает в Новоалександровский институт сельского хозяйства, из которого его дважды – в 1904 и 1905 гг. – исключали за участие в студенческих волнениях и «неблагонадежность». В 1906 году ему удается поступить в Киевский политехнический институт, где под влиянием профессора В.П. Ижевского окончательно определился его интерес к химии и металлургии. После окончания института Бардин не смог найти работу на родине и был вынужден уехать в Америку.
Но и там он не нашел работу по специальности и стал рабочим-подсобником. Вскоре, оценив бесперспективность дальнейшего пребывания в Америке, он возвратился на родину и по рекомендации Ижевского поступил на Юзовский завод конструктором.
Здесь молодой инженер знакомится со знаменитым металлургом-доменщиком М.К. Курако, под руководством которого проходит отличную школу доменного дела.
Революция застала Бардина на Енакиевском металлургическом заводе, где он работал начальником доменного цеха, а после национализации тяжелой промышленности – главным инженером завода.
Работая в 20-х гг. на заводах Донбасса и Приднепровья, Бардин завоевал авторитет как крупный инженер и организатор металлургического производства. Под его руководством осуществлялось строительство и реконструкция ряда металлургических агрегатов и цехов. В 1929 году он был назначен главным инженером строительства Кузнецкого металлургического комбината. В 1932 году он был избран действительным членом Академии наук СССР. С тех пор в его жизни сочетается огромная практическая работа в металлургии на постах главного инженера Главного управления металлургической промышленности (ГУМП), председателя Технического совета Народного комиссариата тяжелой промышленности (НКТП), заместителя наркома черной металлургии, Государственного советника Совета Народных Комиссаров СССР и научная деятельность в Академии наук СССР.
И.П. Бардин – председатель Президиума Уральского филиала Академии наук СССР, директор Института металлургии Академии наук СССР, заместитель председателя Комиссии Президиума Академии наук СССР по мобилизации ресурсов Урала, Западной Сибири и Казахстана на нужды обороны страны, академик-секретарь Отделения технических наук Академии наук СССР.
Становление Бардина как ученого происходило в период, когда разрабатывались теоретические основы металлургии, активно развивались новые научные направления, объектом которых являлись металлы во всем многообразии их состояний и свойств. Он глубоко понимал роль теории в дальнейшем развитии науки о металлах. «Всякая наука вообще, следовательно и теоретическая металлургия, – писал он, – должна идти вперед техники, освещая последней путь развития, подготавливая принципиальные решения новых задач для их технического осуществления. Поэтому разработка самых общих теоретических вопросов имеет не только познавательную ценность, но и определенное практическое значение».
В своей повседневной работе Бардин был поборником комплексного проведения исследований. Наиболее полно задачи разработки теории металлургических процессов и комплексного использования результатов различных наук в интересах металлургической практики в довоенное время решались в основном в Академии наук СССР. В 1939 году Бардин возглавил вновь созданный Институт металлургии АН СССР. Формулируя его задачи, он говорил: «Для того, чтобы новейшая физика и химия раздвинули горизонты металлургии, необходима большая научно-исследовательская работа по приложению данных современных физических теорий к наукам о металлах и сплавах… Лишь после этого создадутся контакты, линии переходов от теоретической физики и химии к практической металлургии». В то же время ученый добивается и четкого разграничения функций академических и отраслевых институтов, а также заводских лабораторий.
В 1942 году И.П. Бардин избирается вице-президентом Академии наук СССР. Он совмещал деятельность на этом посту в 1942–1945 гг. с работой заместителя министра черной металлургии СССР.
Стремясь не только в теории, но и на практике реализовать идею четкого взаимодействия и одновременно разграничения деятельности академических и отраслевых институтов, И.П. Бардин в 1944 году создает и возглавляет до конца жизни уникальное по своей структуре научное учреждение – Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии (ЦНИИчермет), носящий его имя. ЦНИИчермет был задуман Бардиным как «своего рода научно-исследовательский комбинат» с единой производственной и экспериментальной базой, сочетавший теоретические и прикладные исследования по основным направлениям металлургии.
Многие годы Бардин занимался проблемой интенсификации металлургических процессов путем использования кислорода, придавая этому направлению исследований первостепенное значение. Как и при оценке других проблем, ученый стремился комплексно обосновать эффективность применения кислорода. В том, что в последующие годы страна получила многие дополнительные миллионы тонн чугуна и стали за счет применения кислорода в доменном и сталеплавильном производствах, большая личная заслуга академика. В 1949 году за работы по интенсификации мартеновского процесса при помощи кислорода он был удостоен Государственной премии.
Рассматривая деятельность Бардина как организатора металлургической науки, следует отметить его отношение к так называемому «заводскому сектору науки», к научным ячейкам, работающим непосредственно в составе промышленных предприятий. В своей практической деятельности Бардин много внимания уделял созданию крупной научно-экспериментальной базы черной металлургии на Новотульском металлургическом заводе. По его идее, это сравнительно небольшое предприятие должно было развиваться путем строительства стендовых корпусов и установок, позволяющих в сжатые сроки осуществлять проверку и отработку новых технологических процессов по всем основным металлургическим проблемам.
В дальнейшем в своей практической работе на руководящих постах в Наркомате черной металлургии он всемерно способствовал созданию четкой системы проектирования металлургических заводов и других отраслевых объектов, заботился о связи научной работы и проектного дела как непременного этапа на пути внедрения результатов науки в практику.
Во многих работах Бардина мы находим имена выдающихся ученых, внесших свой вклад в развитие металлургической науки, восстановление и развитие отечественного металлургического производства, в их числе основоположника научного металловедения Д.К. Чернова, академиков А.А. Байкова, М.А. Павлова и Н.П. Чижевского, автора гидравлической теории печей В.Е. Грум-Гржимайло и других. Бардин всегда стремился отметить успехи и заслуги ученых-металлургов, дать объективную оценку их вкладу в развитие теории и практики металлургических процессов.
Под его руководством И.П. Бардина были разработаны первые в мире установки непрерывной разливки стали. Эта работа Бардина и возглавляемой им группы ученых и инженеров была удостоена в 1958 году Ленинской премии. В дальнейшем этот процесс, являющийся детищем отечественной науки и техники, завоевал широкое признание в мировой металлургии.
Бардин обращал внимание на возможность и необходимость широкого использования вакуумной техники при плавке и разливке стали, нацеливал исследователей на разработку методов использования бедных руд, вместе со своими учениками и последователями работал над процессами прямого восстановления железа, инициировал научные работы и всемерно способствовал становлению и развитию ряда новых отраслей – порошковой металлургии, производства титана и др.
Одним из первых он сформулировал проблему «безотходной технологии», в частности задачу рационального использования металлургических шлаков.
Задачи металлургической науки он видел в обосновании путей интенсификации металлургических процессов, создании новых сплавов, «отвечающих требованиям прогресса техники, изучении закономерностей превращений в металлах и сплавах при различных условиях и под воздействием различных факторов (высокие давления и температуры, введение легирующих добавок и т.п.) и определении методов управления этими закономерностями».
И.П. Бардин пользовался огромным авторитетом не только в нашей стране. Высокий международный авторитет позволял ему эффективно решать многие сложные вопросы международного научного сотрудничества. Он был избран членом ряда зарубежных академий наук. За советом к нему обращались американские металлурги, специалисты Италии, Канады, Индии и многих других стран. Крупный ученый и организатор науки, Бардин был и государственным деятелем. Он избирался членом ВЦИК СССР, депутатом Верховного Совета СССР. Научная и государственная деятельность Бардина неоднократно отмечалась высокими наградами Родины. Ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда, он был награжден семью орденами Ленина, удостоен звания лауреата Ленинской и Государственных премий.
ГУБКИН Сергей Иванович