НАУКА, ТЕХНИКА, ПРОИЗВОДСТВО 65 К 60-летию ЫНИИчермета им. И.П.Бардина 2
ЛАБОРАТОРИЯ ВАКУУМНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ЦНИИЧЕРМЕТА ИМ. И.П.БАРДИНА: ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ
Ал.Г.Шалимов, А.А.Шарапов, Б.В.Бычков
си >.
с к в! н ы
г
Лаборатория вакуумной металлургии была организована 45 лет назад (в 1959 г.) на базе лаборатории электрометаллургии ЦНИИ-чермета. Она была создана с целью изучения и освоения новых для отечественной металлургии способов производства высококачественных сталей и сплавов -вакуумного дугового переплава (ВДП), электрошлакового переплава (ЭШП), вакуумной индукционной плавки (ВИП), электронно-лучевого переплава (ЭЛП); разработки требований к новому сталеплавильному оборудованию и его освоения, разработки и освоения технологии выплавки сталей и сплавов в различных агрегатах; иследования качества получаемого металла, оценки технико-экономических показателей новых процессов.
Необходимость применения новых сталеплавильных процессов для производства высококачественных сталей и сплавов (процессов спецэлектрометаллургии) была обусловлена высокими темпами развития в тот период высокотехнологичных отраслей промышленности: авиации и космонавтики, ядерной энергетики, тонкого химического машиностроения, приборостроения, радиоэлектроники, разработкой современной оборонной техники, созданием надводных и подводных кораблей нового поколения.
Результаты работ, проводившихся ведущими промышленными странами в этом направлении, были закрыты для публикации, а имевшаяся информация носила сугубо рекламный характер. Поэтому все работы, проводившиеся в металлургии, машиностроении и электротехнике, направленные на решение поставленных задач, базировались в этот период только на результатах отечественных разработок.
Основу лаборатории составляла группа специалистов, исследовавших первоначально процессы плавки молибдена и его сплавов в вакуумных дуговых печах. Возглавил лабораторию канд. техн. наук В.А.Боярши-нов, первыми сотрудниками лаборатории были Б.В.Бычков, Л.А.Тараканов, М.М.Филиппычева, А.И.Агапов, А.И.Поляков, О.Т.Гаврилов, В.А.Маркин, И.Ф.Барышев, А.Я.Агафонова.
Создание и становление лаборатории совпало с началом освоения новых процессов на металлургических предприятиях. Так, на заводе "Днепроспецсталь" были смонтированы первые печи вакуумного дугового и электрошлакового переплавов. На заводах "Электросталь", Златоустовском металлургическом, Челябинском металлургическом комбинате началось строительство отделений спецметаллургии с печами ВДП, ЭШП, ВИП.
В 1960-1965 гг. в лабораторию пришли Ал.Г. Шалимов, Г.Н.Окороков, В.М.Антипов, Ю.П.Коннов,
A.И.Щербаков, В.М.Юнаков, Ю.В.Чернов, В.И.Хохрин, П.И.Куркин, Н.Д.Потапов, А.Б.Гарчев, В.А.Дубровский, О.Ф.Аксенов. В этот период началось систематизированное изучение возможностей новых металлургических процессов: условий дегазации расплавов, удаления вредных примесей цветных металлов и неметаллических включений, десульфурации, условий кристаллизации и формирования бездефектной структуры слитков в процессах ВДП и ЭШП. Работы проводились под руководством канд. техн. наук В.А.Бояршинова и канд. техн. наук Г.Н.Окорокова.
На базе этих исследований были разработаны основные положения технологии выплавки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов в вакуумных индукционных печах (Ал.Г.Шалимов, В.М.Антипов), шарикоподшипниковых, конструкционных сталей и жаропрочных сплавов в ВДП (А.И.Поляков, А.И.Щербаков, Ю.В.Чернов, В.М.Юнаков), сталей для атомной энергетики (Б.В.Бычков). Были начаты исследования процессов рафинирования и кристаллизации сталей и сплавов в электронно-лучевых печах (Л.А.Тараканов,
B.М.Юнаков), взаимодействия с расплавами в вакууме огнеупорных футеровок индукционных вакуумных печей (В.М.Антипов, И.Ф.Барышев).
Большое внимание было уделено изучению качества металла и эффективности применения новых процессов для повышения механических свойств, жаропрочности и служебных характеристик сталей и сплавов новых процессов выплавки (М.М.Филиппычева, Ю.П.Коннов). Были заложены основы масс-спектроме-трического изучения кинетики дегазации расплавов в вакууме (В.И.Хохрин).
В этот период производственная база лаборатории оснастилась новыми вакуумными индукционными печами емкостью 10-50 кг, вакуумными дуговыми печами на слиток массой до 100 кг, были смонтирована электронно-лучевая печь, установлены современные масс-спектрометры и контрольно-измерительная аппаратура.
Небходимо отметить, что все разработки лаборатории внедрялись в промышленное производство - на заводах "Днепроспецсталь", "Электросталь", Златоустовском металлургическом, Челябинском металлургическом комбинате. Тесные контакты с ведущими технологическими институтами, такими как ВИАМ, ЦНИ-ИКМ "Прометей", ВНИИНМ, НИИМ, ВНИИПП, ВНИИТИ, а также МИСиС - обеспечили активное внедрение ста-
>■
с к в!
ы
леи и сплавов, произведенных новыми методами, в различные отрасли промышленности.
Научный уровень исследований и технологических разработок был весьма высок, к примеру, технология выплавки приборной шарикоподшипниковой стали для гироскопов космических кораблей. В процессе выплавки стали в вакуумных дуговых печах столкнулись с возникновением в стальном слитке специфического дефекта - "пятнистой ликвацией" (структурная и химическая неоднородность). Длительные исследования показали, что дефект возникает в результате вращения жидкого металла в кристаллизаторе, а собственно вращение вызвано возникновением асимметрии магнитных полей при существовавшей конструкции вакуумных дуговых печей. В результате конструкция печей была принципиально изменена, установлены симметричные токоподводы, что обеспечило получение бездефектного высококачественного металла. Только спустя три года после завершения этой работы, в процессе переговоров с немецкими специалистами из всемирно известной фирмы-производителя вакуумных дуговых печей "Леобольд-Гереус" выяснилось, что здесь столкнулись с аналогичной проблемой, и решить ее удалось только после ознакомления с публикациями в российской печати.
Повышение спроса на стали и сплавы, выплавляемые методами спецэлектрометаллургии, увеличение объемов их промышленного производства, расширение сортамента обусловили кадровое расширение лаборатории. В 1965-1975 гг. в лаборатории начали работать С.Е.Волков, А.Е.Волков, А.А.Шарапов, С.М.Пу-пынина, И.Л.Гудкова, В.И.Векшин, В.И.Казаков, Б.Д.Белясов, Ю.М.Бочков, Л.М.Осипова, Ю.А.Попов, В.А.Ковалев, В.М.Алимов, Ю.С.Соболев, Е.А.Сидоров, Р.Г.Моисеенко, А.В.Коныиин, Д.А.Волков, С.А.Лебедев, В.Б.Устинов.
В этот период в лаборатории активизировались исследования в области электрошлакового переплава (С.Е.Волков). В результате работ, проведенных совместно с Институтом электросварки им. Е.О.Патона (Украина), ВНИИЭТО, Гипромезом, Укргипромезом, были сконструированы печи ЭШП нового поколения и введены в эксплуатацию цеха электрошлакового переплава на заводах "Днепроспецсталь" и "Электросталь". В этот период был введен в эксплуатацию и уникальный цех на заводе "Красный Октябрь" с 34 печами ЭШП (С.М.Пупынина). Получили развитие работы в области электронно-лучевого переплава, были изучены металлургические возможности процесса, определен перспективный сортамент сталей и сплавов, введена в эксплуатацию электронно-лучевая печь на заводе "Электросталь". Большое внимание было уделено вопросам подготовки расходуемых электродов для рафинирующих переплавов, а также разработки технологий для дуплекс-процессов (ВИП+ВДП, ВИП+ЭЛП, ЭШП+ВДП и др.) для особо ответственных сталей и сплавов. Были организованы исследования поведения неметаллических включений и изучения особенностей
формирования слитка в процессах рафинирующих переплавов, особенностей дендритной структуры слитков, а также возможностей интенсификации процессов спецэлектрометаллургии.
Было начато комплексное исследование процессов плазменной плавки в керамических тиглях и водоох-лаждаемых кристаллизаторах. Это направление получило широкое развитие и впоследствии выделено в рамки отдельной лаборатории (Г.Н.Окороков).
В результате к началу 1980-х годов в отечественной металлургии был создан крупнейший в мире комплекс цехов по производству сталей и сплавов методами спецэлектрометаллургии.
Лаборатория пополнилась новыми сотрудниками: В.Н.Готин, С.Г.Дзигоев, Г.С.Герасимова, А.С.Власов,
A.И.Соколов, В.Д.Трунцев, Л.Ю.Словесникова, Р.Я.Шаронова, О.А.Багаутдинова, О.А.Сащихина, Д.А.Баранов, В.В.Мишин, Э.Н.Михайлов, Ю.Э.Васильев, Ю.Я.Резник, Е.М.Фаломеева, Д.А.Сосков, Э.С.Иса-ханов, В.П.Соломко. Руководителем лаборатории в 1979 г. был назначен проф. Ал.Г.Шалимов.
В самом начале 1980-х годов был введен в эксплуатацию еще более совершенный цех электрошлакового переплава на комбинате "Азовсталь" (г. Мариуполь). Печи-гиганты, рассчитанные на производство 20-т слитков, явились результатом совместных усилий ЦНИИчермета им. И.П.Бардина, ВНИИЭТО, ИЭС им. Е.О.Патона. Сотрудниками лаборатории были успешно решены все проблемы, связанные с выплавкой исходного металла, внепечной обработкой, непрерывной разливкой, изготовлением расходуемых электродов, а также определением оптимальной схемы расположения электродов, организации "жидкого старта" процесса (Ал.Г.Шалимов, А.А.Шарапов). Работы проводили в тесном сотрудничестве с коллективом мариупольского отдела ЦНИИчермета (В.В.Алтухов, А.А.Гоцуляк,
B.И.Буслов, Ю.Л.Огурцов, Т.А.Шабанова, В.В.Чапни, В.А.Медведев и др.). В результате были разработаны и внедрены технологии, обеспечившие значительное повышение эффективности процессов спецэлектрометаллургии.
В области вакуумно-дугового переплава были разработаны метод и технология производства сталей и сплавов с дополнительным охлаждением поверхности слитка гелием (В.Н.Готин), процесс и оборудование для двухэлектродного вакуумно-дугового переплава (Ю.Э.Васильев), для производства сталей с нормированным содержанием азота (В.Н.Готин).
Были разработаны процессы электрошлакового переплава некомпактных материалов (металлизованных окатышей, дробленой стружки) с непосредственным получением марочного металла (А.Е.Волков, В.В.Алтухов), производство биметаллич
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.