БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (СС)

  Большие успехи были достигнуты в электросталеплавильном производстве. Создание в СССР авиационной, автомобильной и других новых отраслей промышленности обусловило высокие темпы развития электрометаллургии. Уже в 1935 СССР по выплавке электростали вышел на 1-е место в Европе. В начале 70-х гг. в СССР работали сотни дуговых печей, в том числе 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 научных и технических усовершенствований, обеспечивающих интенсификацию электрометаллургического производства и повышение качества выплавляемого металла: электромагнитное перемешивание металла в ванне печи, автоматическое регулирование положения электродов, совмещение процессов расплавления шихты и окисления примесей, применение кислорода для ускорения процесса плавки и частичного обезуглероживания металла, обработка стали в ковше синтетическими шлаками, аргонокислородная продувка металла в ковше и др.

  Большое внимание уделяется проблеме рафинирования расплавленной стали после выпуска её из печи. Ещё в 1940-41 под руководством А. М. Самарина были разработаны принципы дегазации металла в ковше под вакуумом. В дальнейшем внепечная вакуумная обработка расплавленных металлов прочно вошла в практику металлургических и  машиностроительных заводов, позволяя в 2-3 раза уменьшить содержание водорода, кислорода, азота и неметаллических включений в слитках, идущих для производства изделий ответственного назначения.

  Развитие науки и техники позволило в 60-х гг. использовать в электрометаллургии новые процессы - плавку стали и сплавов в высокочастотных индукционных печах, дуговую и индукционную плавку в условиях вакуума, электрошлаковый переплав (разработанный в СССР учёными Института электросварки им. Е. О. Патона), а также комбинированные процессы. Разработаны и внедрены в промышленность прогрессивные способы получения высококачественных сталей и специальных сплавов - переплав в электроннолучевых и плазменнодуговых печах. Металл, полученный этими способами, характеризуется высокой однородностью, низким содержанием серы и неметаллических 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 руководством И. П. Бардина. Получает распространение совмещение процессов непрерывного литья и прокатки. Наряду с совершенствованием доменного процесса ведутся работы по созданию и внедрению промышленных способов прямого получения железа. Большое значение для развития чёрной металлургии имеет проводимая в СССР разработка непрерывных металлургических процессов и агрегатов для их осуществления.

  Заметных достижений добилась ферросплавная промышленность, созданная за годы Советской власти. Сооружен ряд заводов, постоянно расширяется сортамент выпускаемой продукции, совершенствуется технология производства ферросплавов, улучшается их качество. Разработаны и построены закрытые дуговые печи, внедрено различное вспомогательное оборудование. В результате усовершенствования технологических процессов, их интенсификации снизился удельный расход электроэнергии при выплавке различных сплавов, улучшилось использование установленной мощности. Значительные работы проведены на ферросплавных заводах по механизации трудоёмких процессов. Механизирована загрузка шихты в печи, на ряде заводов установлены разливочные машины ленточного типа.

  А. С. Федоров.

  Цветная металлургия - одна из ведущих отраслей промышленности, в значительной мере определяющая технический прогресс всего народного хозяйства. История добычи руд и получения из них цветных металлов в районах Урала, Алтая и Сибири насчитывает много столетий. Советская цветная металлургия зародилась одновременно с разработкой плана ГОЭЛРО. Восстановление разрушенных Гражданской войной и интервенцией предприятий цветной металлургии, в первую очередь по производству меди, свинца, цинка, сопровождалось их реконструкцией на основе достижений науки и техники, с использованием научных трудов А. А. Байкова, В. Я. Мостовича, Г. Г. Уразова и др. Отражат. плавка медных концентратов, шахтная плавка свинцовых руд, электролиз металлов были основными направлениями развития технологии производства в цветной металлургии.

  В годы довоенных пятилеток в СССР были созданы алюминиевая, никель-кобальтовая, вольфрамомолибденовая, твердосплавная, магниевая подотрасли цветной металлургии. Ведущую роль в проектировании и строительстве новых предприятий по производству цветных металлов на основе прогрессивных технологических схем выполнили организованные в 20- 30-е гг. научно-исследовательские и проектные институты Механобр, Гинцветмет и Гипроцветмет.

В дальнейшем было создано около 40 специализированных институтов цветной металлургии.

  На технический прогресс в медной, свинцово-цинковой, вольфрамомолибденовой промышленности решающее влияние оказало развитие флотационного 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  металлургической переработкой. Разработка технологии и проектирование новых заводов по производству меди, свинца, цинка проводились институтами Гипроцветмет, Гинцветмет, Унипромедь, ВНИИцветмет, Казгипроцветмет. Большой вклад в развитие заводов по производству этих металлов внесли Ф. М. Лоскутов, В. А. Ванюков, А. Н. Вольский, В. И. Смирнов, Д. М. Чижиков и др.

  Развитие производства отечественного алюминия и магния связано с именами Н. П. Асеева, П. П. Федотьева, П. Ф. Антипина, А. И. Беляева, В. А. Пазухина. В предвоенные годы научно и практически определились способы производства глинозёма из бокситов, методы получения алюминия и его сплавов. В СССР впервые в мире была разработана технология и осуществлена комплексная переработка нефелинов и другого небокситового сырья на глинозём, содопродукты и цемент. Перед Великой Отечественной войной 1941-45 по проектам Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (ВАМИ) впервые в стране были освоены электролизёры с самообжигающимися анодами, а в послевоенные годы созданы мощные электролизёры с верхним токоподводом.

  Успешному техническому развитию производства никеля и кобальта содействовали работы института Гипроникель, организованного в 1934. Крупный вклад во внедрение флотационного разделения медно-никелевого файнштейна внёс И. Н. Масленицкий. Значение производства никеля и других легирующих металлов (кобальта, вольфрама, молибдена) особенно возросло в годы Великой Отечественной войны 1941-45.

  Развитию производства платины и платиновых металлов способствовали работы И. И. Черняева. И. Н. Плаксин разработал основы амальгамационных процессов извлечения золота из руд и продуктов обогащения, создал современную теорию планирования золотых руд.

  В 50-х гг. началось интенсивное развитие отечеств. промышленности по производству редких и редкоземельных металлов, полупроводниковых материалов. С институтом Гиредмет, научным руководителем которого почти 30 лет был Н. П. Сажин, связано решение таких проблем, как освоение производства монокристаллов германия, создание методов переработки сурьмяных и висмутовых руд, производство титана, циркония и ниобия, применение в производстве редких металлов электроннолучевой и плазменной плавки. Большой вклад в разработку технологии получения и в освоение производства полупроводниковых материалов внесли Б. А. Сахаров, К. А. Большаков, Е. М. Савицкий. Рост производства и высокие требования к чистоте материалов обусловили создание новых специальных методов, таких, как хлорная технология, процессы сорбции и экстракции, водородное восстановление, электроннолучевые процессы, методы кристаллофизической очистки и выращивания монокристаллов.

  Создание титановой промышленности в первые послевоенные годы основано на развитии институтами Гиредмет и ВАМИ техники и технологии производства металлического титана из ильменитовых концентратов, на разработке и внедрении шахтных электропечей и печей большой производительности для хлорирования в расплаве солей.

  По мере увеличения производства 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 промышленной аппаратуры для непрерывной противоточной сорбции из пульп и растворов.

  Разработка и внедрение гидрометаллургических схем и совершенствование пирометаллургических процессов на основе применения кислорода, электротермии, природного газа способствовали повышению комплексного использования сырья и интенсификации производства. В частности, по разработкам института Гинцветмет осуществлено применение природного газа в металлургии меди и свинца, внедрена кислородно-взвешенная плавка медных сульфидных концентратов.

  Современный период развития цветной металлургии характеризуется широким внедрением технологических схем переработки руд и концентратов, обеспечивающих комплексное использование сырья. Исследованы и осваиваются комбинированные автогенные процессы для переработки сложных медно-цинковых, свинцово-цинковых и других концентратов (кивцэтная плавка и др.). Успешно развиваются электротермические процессы с применением электропечей большой мощности (до 50 Мва) .Продолжается внедрение высокоэффективных методов хлорной металлургии и гидрометаллургических процессов. Для получения тонкодисперсных чистых металлов, их соединений и сплавов, в особенности тугоплавких, разрабатываются процессы с применением низкотемпературной плазмы.

  Особое место при создании новых технологических процессов занимают вопросы рационального использования сырья и охраны окружающей среды, разработка и внедрение технологических схем и процессов, не имеющих промышленных стоков и выбросов в атмосферу.

  П. Ф. Ломако.

  Завершающее звено производства в чёрной и во многих отраслях цветной металлургии и в машиностроении - прокатка. Прокатное производство в России начало развиваться с конца 19 в. В 1913 работало 205 прокатных станов разного назначения, но в основном это были мелкие станы устаревших конструкций. В середине 20-х гг. курс на реконструкцию промышленности и индустриализацию страны потребовал создания ряда конструкторских металлургических учреждений. В 1924 при ВСНХ под руководством В. Е. Грум-Гржимайло было организовано Государственное бюро металлургических и теплотехнических конструкций (с 1930 «Стальпроект»), вскоре разработавшее первый проект сортового прокатного стана с тремя рабочими клетями-трио, а также ряд нагревательных печей для прокатных станов. С 1926 проекты прокатных цехов и станов разрабатывались также в Гипромезе. В конце 20-х - начале 30-х гг. Старокраматорский завод создал станы для прокатки легированных сталей, которые были установлены на заводах «Электросталь», «Серп и молот» и др. В 1932 на Ижорском заводе были созданы 2 первых советских блюминга, установленные год спустя на Днепродзержинском и Макеевском металлургических заводах. Производство прокатных станов и другого тяжёлого металлургического оборудования значительно расширилось после ввода в строй крупнейших заводов тяжёлого машиностроения - Уральского (УЗТМ) и Новокраматорского (НКМЗ), а также после реконструкции Ижорского завода.

  В 1945 организовано Центральное конструкторское бюро  металлургического машиностроения (ЦКБММ), реорганизованное затем во Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт  металлургического машиностроения (ВНИИМЕТМАШ). Этот институт, возглавляемый А. И. Целиковым, в 50-60-х гг. создал ряд конструкций прокатных станов для новых технологических процессов - производства тонких и бесшовных труб, листов перем. толщины, ребристых труб, профильного металла периодического сечения, винтов, шаров, втулок и т. д. институтом разработаны также станы значительно более высокой производительности по сравнению с применявшимися (в т. ч. заготовочные непрерывные станы, среднесортные, трубопрокатные, трубосварочные). Совместно с Электростальским заводом тяжёлого машиностроения (ЭЗТМ) созданы непрерывные трубопрокатные станы, производительность которых 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 производство в СССР продолжает развиваться в направлении улучшения качества и расширения сортамента продукции. Прокатные цехи оснащаются высокопроизводительными станами и отделочным оборудованием, широко применяется автоматический контроль работы механизмов прокатных станов, расширяется термическая 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, например, выпускается на широкополосовых станах горячей прокатки непрерывного и полунепрерывного действия. Значительный экономический эффект даёт производство листового и полосового металла с защитными покрытиями методами лужения, горячего цинкования, хромирования и др. Налажено производство 2-слойного (биметаллического) проката. Выпускается широкий ассортимент коррозионностойких, антифрикционных, электротехнических и других биметаллов.

  Большой прогресс достигнут в области производства труб. Если до Великой Отечественной войны 1941-45 трубные заводы и цехи оснащались главным образом импортным оборудованием, то в послевоенные годы все новые трубные станы изготовлены отечеств. машиностроительными заводами по советским проектам. К числу наиболее совершенных агрегатов относятся непрерывный трубопрокатный агрегат 30-102, трубопрокатный агрегат с трёхвалковым станом, непрерывные агрегаты печной сварки труб, агрегаты для производства сварных труб большого диаметра, новые трубоэлектросварочные станы, станы холодной прокатки и др. Большие успехи достигнуты в области создания нагревательного оборудования для трубного производства: внедрены кольцевые методические печи и печи непрерывного скоростного нагрева труб. Организовано производство 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 Советский Союз опережает др. страны, в том числе и такие технически развитые, как США, Великобритания, ФРГ, Япония.

  Научно-технический 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 специализированные станы для их реализации.

  Периодические 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 , , .

  А. С. Федоров.

  Строительная наука и техника

 В дореволюционной России строительная наука характеризовалась сравнительно высоким уровнем развития. Об этом свидетельствуют возведённые в конце 19 - начале 20 вв. весьма сложные в техническом отношении инженерные сооружения, некоторые промышленные объекты, глубокие по содержанию оригинальные исследования в области строительной механики и сопротивления материалов. Отечественная строит. наука этого периода выдвинула ряд крупных учёных. Мировую известность приобрели труды Д. И. Журавского по вопросам прочности балок при изгибе, Х. С. Головина в области теории упругости, Ф. М. Ясинского по устойчивости элементов строит. конструкций, послужившие основой для разработки современных 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 инженерной деятельности А. Р. Шуляченко, И. Г. Малюги и Н. А. Белелюбского стали основополагающими для развития и совершенствования теории и технологии цемента, бетона и железобетона. В дореволюционные России не было, однако, научных учреждений по строительству, проблемы строительной науки исследовались преимущественно кафедрами вузов и отдельными высококвалифицированными инженерами-практиками.

  Для выполнения задач, вставших перед молодым Советским государством в области строительства, необходимо было наряду с организацией планомерной подготовки инженерно-технических кадров строительного профиля создать отраслевые научно-исследовательские организации, способные решать проблемы, связанные с восстановлением и развитием народного хозяйства. В 1918 по инициативе В. И. Ленина был организован Научно-экспериментальный институт путей сообщения, затем были созданы Государственный экспериментальный институт силикатов, Институт минерального сырья и Керамический институт. Организация планомерных исследований в первую очередь по этим вопросам диктовалась насущными потребностями народного хозяйства: необходимо было в кратчайший срок восстановить железные дороги и ликвидировать острый недостаток в стройматериалах. Важным этапом в создании крупных научных центров по строительству явилась организация в 1927 Государственного института сооружений (ГИС), который объединил исследования по всем основным отраслям строительной науки. Создание этого института (впоследствии преобразованного в ЦНИПС - Центральный НИИ промышленных сооружений), в состав которого вошли крупнейшие учёные-строители различных специальностей, позволило выполнить исследования по важнейшим проблемам строительства, обеспечить тесную связь их с практикой (на базе ЦНИПС в дальнейшем был организован ряд основных научно-исследовательских институтов в области строительства). Развернулись работы по строительной механике, механике грунтов, по изучению теплофизических свойств стройматериалов, созданию лёгких заполнителей для бетонов и растворов на основе отходов «горячих» производств (главным образом котельных и доменных шлаков) и др. К крупным достижениям советской строительной науки относятся разработанные в 20-х гг. смешанный метод расчёта статически неопределимых систем (А. А. Гвоздев) и кинематический метод построения линий влияния (И. М. Рабинович). Для восстановительного периода было характерным преимущественное использование в строительстве деревянных и каменных конструкций, что объяснялось острым недостатком металла в стране. Деревянные фермы с пролётом 12-18 м(а в отдельных случаях до 40 м) применялись при строительстве большинства промышленных зданий. Строительные 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 технических решений строительных конструкций, в том числе стальных, и более совершенных методов производства строительных работ. В частности, существенно изменились методы изготовления деревянных конструкций. Уже в 1923 на строительстве павильонов 1-й Всесоюзной сельскохозяйственной выставки в Москве применялись деревянные фермы, рамы и арки с соединениями новых типов - на кольцевых шпонках. При строительстве здания Центрального аэрогидродинамического института (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 промышленных зданий. Т. о., восстановительный период явился начальным этапом создания и внедрения новой строительной техники. Благодаря деятельности научных центров строительная наука успешно справилась с задачами восстановительного периода и к концу 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 строительства при ограниченных ресурсах основных стройматериалов - стали и цемента - потребовали от строительной науки изыскания наиболее рациональных конструктивных форм зданий и сооружений, создания эффективных конструкций и материалов.

  В соответствии с практическими потребностями строительства основные 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. З. Власов) и теоретические основы стеснённого кручения тонкостенных стержней замкнутого профиля (А. А. Уманский), что оказало большое влияние на дальнейшее развитие строительной механики тонкостенных пространственных 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.). Основная задача в области механики грунтов состояла в создании методов расчёта и возведения фундаментов на различных грунтах, в том числе 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 котором широко использовались методы теории упругости. Необходимость освоения природных ресурсов Сибири и Дальнего Востока ускорила исследования вечномёрзлых грунтов, завершившиеся разработкой основ механики мёрзлых грунтов. Результатом исследований в области строит. физики явилась разработка теоретических и практических основ строит. теплотехники и рациональных методов проектирования ограждающих конструкций.

  Исследования в области металлических 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 пластической стадии работы металлических конструкций. Необходимость переноса места изготовления стальных конструкций со строит. площадки на завод, обусловленная индустриализацией строительства, выдвинула на первый план вопрос об обеспечении не только экономичности конструкций, но и их технологичности. Это потребовало разработки научных основ типизации и унификации металлических 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 включен в нормы проектирования. С 1932 начались исследования и разработка предварительно напряжённых железобетонных конструкций (В. В. Михайлов и др.), получивших впоследствии широкое распространение. строительство в конце 20-х - начале 30-х гг. ряда общественных зданий с большепролётными покрытиями типа оболочек (планетарий в Москве, театр в Новосибирске и др.) дало толчок к разработке методов расчёта и проектирования пространственных железобетонных конструкций (П. Л. Пастернак и др.), позволяющих при малом расходе материалов перекрывать большие пролёты. Если до 30-х гг. использовался в основном монолитный железобетон, то в период довоенных пятилеток требования индустриализации строительства и необходимость ликвидации его сезонности привели к тому, что наиболее распространённым методом производства строит. работ стал метод монтажа конструкций из элементов заводского изготовления.