Рельсы для ноу-хау

В 2009 году стартовала федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», нацеленная на повышение профессионализма отечественных специалистов, создание дополнительных стимулов для молодых перспективных ученых, преодоление негативной тенденции увеличения среднего возраста исследователей и на решение многих других проблем в сфере науки, высшего образования и высоких технологий. Включились в нее и учреждения Уральского отделения Российской академии наук, ведущие вузы Урала. Прошло почти три года, и уже можно говорить о некоторых итогах этой включенности.
 

Всего в реализации программы задействовано 17 институтов УрО РАН, выполняющих 42 проекта на общую сумму около 80 млн рублей. Многие институты Отделения в рамках ФЦП заключили договоры о сотрудничестве с вузами и предприятиями. Наиболее удачный пример такого сотрудничества на сегодня — проект «Разработка новой комплексной металлургической технологии производства высококачественных стальных изделий массового назначения» (старт — лето 2009, завершение — лето 2011 г.), который стоит представить подробно.
 

…Чтобы прояснить значимость проекта, разговор с одним из его научных руководителей, директором Уральского института металлов членом-корреспондентом РАН Леонидом Андреевичем Смирновым мы начали с общей ситуации в отечественной металлургии. Как известно, это одна из ведущих отраслей нашей промышленности, а Урал – крупнейший ее центр. Но по темпам развития отрасли от передовых стран мы отстаем. Объясняя причины, Леонид Андреевич привел ставший уже хрестоматийным пример: первая в мире установка непрерывной разливки стали, была создана еще в СССР, у нас же был пущен самый первый завод с такими установками без разливки в слитки. После чего прогрессивная технология распространилась по всему миру, и сегодня в ведущих странах она задействована более чем на 90% производств, в России же — лишь на 80,7%. Получается, что нас обогнали, используя нашу же разработку. Такова степень восприимчивости нашей промышленности к нововведениям.
 

— Конечно, не стоит драматизировать ситуацию, — считает Л.А. Смирнов. — Состояние металлургии в стране сегодня явно лучше положения дел в машиностроении, станкостроении и многих других промышленных областях. Да, сложности есть, но основные тенденции развития отрасли в основном соответствуют мировым. Позитивный пример — активный рост доли использования предприятиями перспективных современных технологий производства стали: конвертерного и электросталеплавильного. Устаревшее мартеновское производство неуклонно сдает позиции, и сегодня на его долю приходится лишь 10% выплавляемой в стране стали. И все-таки основная проблема российской промышленности в том, что удельное вложение средств в НИОКР у нас в разы меньше, чем за рубежом. Поэтому централизованное выделение средств по линии министерства науки и образования в рамках названной ФЦП весьма своевременно и позволяет проводить научно-исследовательские работы на более высоком уровне. Правда, процесс значительно тормозит громоздкость процедуры подачи заявки и проведения конкурса, но, совершенствуя эту систему, можно существенно поправить финансирование прикладных научных исследований в стране.
 

Теперь — непосредственно о проекте. Для получения гранта на его реализацию были объединены усилия четырех кафедр Института материаловедения и металлургии (ИММт) Уральского федерального университета, Уральского института металлов и Института металлургии УрО РАН (ИМЕТ). Общее количество участников включая аспирантов и студентов составило около 100 человек, а бюджет достиг почти 12 млн руб. В итоге создана сквозная технология производства, предусматривающая все этапы обработки сырья — от руды до готовых изделий. Внимание исследователей было сосредоточено на титаномагнетитовой ванадийсодержащей руде — сырье с Качканарского месторождения, наиболее характерном для Среднего Урала.
 

О вкладе каждого коллектива-участника в проект мы побеседовали и с заведующим кафедрой металлургии железа и сплавов ИММт доктором технических наук Сергеем Александровичем Загайновым. В процессе работы над проектом сотрудники кафедры теории металлургических процессов этого института рассматривали вопросы теории расплавов, как шлаковых, так и металлических, и взаимодействия на границе «металл-шлак». Разработкой и внедрением информационной системы поддержки принятия решений на предприятии и математических моделей по управлению процессами в доменных печах занимались специалисты кафедры теплофизики и информатики в металлургии. На кафедре, которой руководит Загайнов, изучали процессы доменной обработки чугуна, в том числе получения низкопримесного чугуна, и так называемой внепечной обработки (микролегирования и модифицирования) стали. Мы побывали в одной из лабораторий кафедры, где ее сотрудники показали уникальный прибор, использование которого сыграло важную роль в исследованиях. А именно, с помощью вакуумного высокотемпературного вискозиметра удалось выявить новые закономерности связи параметров жидкого металла и готовой стали. Прибор также использовался для изучения влияния примесей на важные для технологического процесса свойства металла.
 

Сотрудники кафедры обработки металлов давлением исследовали финальный этап цикла, предложив усовершенствованную технологию получения готовых изделий. Исследователи ИМЕТ внесли свой вклад в работу на каждом уровне процесса, помимо этого рассмотрев возможности комплексного использования сырья, то есть извлечения из руды ванадия, титана и других элементов. Сергей Александрович особо отметил, что все эти достижения являются заслугой не только его коллег из УрФУ, УИМ и ИМЕТ, но и заводских специалистов.
 

Проект разрабатывался с учетом специфики производства трех видов продукции: труб, колес и рельс, что обусловлено особенностями предприятий, сотрудничавших с исследователями. Общие модели оптимизации доменного производства создавались совместно с Нижнетагильским и Магнитогорским металлургическими комбинатами. На базе Нижнетагильского металлургического комбината изучались процессы доменной и кислородно-конвертерной плавки, а также производство колесного и рельсового металла. Электросталеплавильное производство усовершенствовано на Северском трубном заводе. По вопросам технологии получения трубного металла и изготовления труб ученые контактировали с Северским и Синарским трубными заводами. Таким образом, были предложены как комплексные решения, охватывающие весь технологический цикл и полезные для любого металлургического производства, так и частные разработки для конкретных предприятий.
 

Особенно важно, что в реализации проекта активно участвовала молодежь, а именно аспиранты и студенты старших курсов. Привлечение молодых специалистов является одним из основных условий участия проекта в конкурсе на грант ФЦП, и при составлении отчета о сделанном кураторам необходимо указать, сколько кандидатских диссертаций было защищено или подготовлено аспирантами в рамках проекта. В данном случае их было 14, что безусловно впечатляет. Пятеро участников улучшили свои шансы защитить докторские. Помимо этого молодые исследователи получили возможность проявить свои таланты на практике, поработать в научно-исследовательских лабораториях и на заводских площадках. Проект был отмечен двумя золотыми и одной серебряной медалями XV и XVI международной промышленной выставки «Металл-ЭКСПО’2009 — 2010». Далеко не последнюю роль в получении этих наград сыграли аспиранты УИМ Ксения Пыхтеева и Андрей Смирнов, работа которых была отмечена особо.
 

Успешность проекта подтверждают и такие данные. Использование разработок, предложенных сотрудниками ИММт УрФУ, УИМ и ИМЕТ УрО РАН, привело к увеличению производительности доменных печей и снижению расхода кокса. На прошедшем недавно в Нидерландах международном форуме по металлургии тагильские печи были единогласно признаны лучшими в мире — оценка красноречивее любых цифр. Также с 20 до 30% была увеличена концентрация пятиокиси ванадия в конвертерном шлаке, который является ценным продуктом для дальнейшей переработки и извлечения различных соединений ванадия. Что касается готовых изделий, то была достигнута экономия металла до 8 кг на одно колесо при увеличении их долговечности. Все итоги работы представлены в экспертном заключении по проекту, где уровень полученных результатов оценивается как близкий к мировому. Но самое существенное, по свидетельству специалистов — участие в ФЦП стимулировало объединение нескольких коллективов, что позволило достичь блестящих результатов за счет комплексного подхода к решению нетривиальной технологической задачи. Ведь известно, что в наше время подобные «крепкие орешки» невозможно раскусить без сотрудничества групп, работающих по разным направлениям, без энергетики молодых ученых и студентов. Можно сказать, что для уральских металлургов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», которая в своем нынешнем виде завершается в 2013 году, стала своеобразными рельсами для профессиональной интеграции. Теперь нужно прокладывать их дальше.
 

Мария БЫЧКОВА
 

На фото:

 участники проекта работают с вискозиметром; слева направо: профессор С.П. Бурманцев, доцент А.Г.Гудов, старший преподаватель Д.А.Попцов.               

Фото автора.