23.09.2017

Крупнейшие инженерные открытия, сделанные на ВМЗ

1. 1799 г. Впервые в Российской металлургии разработана и построена паровая машина

Она построена на Сноведском чугунолитейном заводе братьев Баташевых.

Конструируют техническую новинку мастеровые Илья Ястребов и Павел Лукин в 1799 г., на год опередив знаменитого механика Ч. Берда и на 25 лет — инженера Е. А. Черепанова.

Детали паровых машин изготовлялись на Верхне-Выксунском и Сноведском заводах, в Сноведи собирались и испытывались. Позже заводы Баташева стали торговать паровыми двигателями.

Люди, внесшие наибольший вклад: Павел Ястребов, Илья Лукин.

Баташевские «паровики» ни в чем не уступали знаменитым на весь мир бердовским, и, как следствие, они были установлены на большинстве волжских пароходах.

Первый пароход, построенный в России на заводе Берда, — пароход «Елизавета» — ходил по Неве с 1815 года. Второй пароход в 1817 году был построен на заводе князя Всеволожского в Пожве (Камский бассейн), третий — пароход «Софья» — был построен в Сноведи и спущен по Оке в 1823 году.

Он приводился в движение двумя паровыми машинами по восемь лошадиных сил каждая и перевозил железную руду из Решного на Унжу.

Историческая справка

Движение поршня вверх-вниз заставляет работать механизмы и машины. Долгие годы паровые машины строились с ручным управлением клапанами и были очень громоздкими. «Балансир», «двуплечий рычаг», «шатуны» — эти слова из далекого прошлого, когда действовали такие машины. А потом появились паровые машины двойного действия. Они отличались от первых пароатмосферных машин тем, что уже не нуждались в массивных балансирах, занимавших много места во внутрицеховом пространстве.

2. 1803 г. Впервые в России создана уникальная и единственная в своем роде гидросистема

Гидросистема прудов оснащала энергией вододействующие заводы И. Р. Баташева. Обычно использование воды на вододействующих заводах того времени было двукратное, реже — троекратное (у Демидовых на Урале), в Выксе вода одной реки использовалась до 9 раз.

В XVIII веке всю тяжелую работу на металлургических заводах выполняли механизмы, приводимые в движение водяными колесами. И пруды — накопители вод, аккумуляторы энергии — нужны были как необходимейший и существеннейший элемент любого металлургического предприятия.

Люди, внесшие наибольший вклад: Марк Терентьевич Попов, Василий Маркович Попов.

Выксунская гидроэнергетическая система создавалась постепенно на протяжении почти 40 лет, с 1766 по 1803 год. В целом она, конечно, является плодом коллективной мысли, но все-таки ее творцом и строителем надо считать незаурядного умельца и самородка, главного механика Выксунских заводов Марка Терентьевича Попова. Завершал дело отца его сын — Василий Маркович Попов.

В гидросистему, которую позже любовно назовут «голубым ожерельем», на начало XIX века входило 8 прудов. Течение последующих двух столетий изменило ее первоначальный облик.

Катастрофический прорыв плотины Верхне-Выксунского пруда в апреле 1881 года уничтожил Средне-Выксунский завод вместе с плотиной, повредил Нижне-Выксунский, Железницкий и Пристанский.

Историческая справка

Создание прудов требовало огромных трудовых и материальных затрат: на сооружение плотинных устройств уходило от 30% до 50% стоимости строительства всего завода. Плотины были наиболее крупными инженерными сооружениями того времени, поэтому к их постройке подходили с особой тщательностью. Инженеры и «плотинные мастера» искали берега с некрутым подъемом на 15-25 градусов, высотой до 9 м для того, чтобы растянуть дамбу в длину. После выбора удобного места для постройки плотины приступали к разбивке ее в натуре. Вехами и кольями прокладывали линию оси плотины и ширины основания, срезали дерн. Для устранения фильтрации воды под телом плотины устраивали так называемые глиняные «зубы». Выкапывали рвы до подошвы плотины глубиной 0,7 м при ширине 1—2 м. Стены рвов укреплялись бревенчатым шпунтовым рядом. Затем ров заполняли глиной и тщательно ее трамбовали. Далее производили разметку тела плотины и прорезов, через которые вода поступала в капитальный ларь и вешняки. Тело плотины или дамбы возводилось различными способами. Размеры плотин были также различны. Чаще всего длина составляла от 200 м до 1 км, высота — 10—15 м, ширина — 15—20 м.

Потенциальная энергия, заключенная в неподвижной стоячей массе воды, превращалась при ее движении в кинетическую энергию механического вращения водяных колес. Достаточно было чуть приоткрыть водяной затвор, как упругие струи воды с силой ударяли в лопасти водяных колес, заставляя их вращаться.

3. 1836 г. Впервые в России введено горячее дутье, изобретена особая отливка стали — «литовка»

На Выксунских заводах было введено горячее дутье, увеличившее производство чугуна более чем на 35%. Была изобретена особая отливка стали — «литовка», до этого хранившаяся в тайне в Англии.

Люди, внесшие наибольший вклад: Антон Васильевич Копьев, Григорий Яковлевич и Иван Григорьевич Пономаревы.

В XVII — первой половине XIX века каждый заводчик производил сталь известным только ему способом. Одними из лучших в России считались стали баташевских заводов. Вот как пишет об этом известный исследователь русской техники В. В. Юхнилевский в книге «Русская техника»:

«В Департамент горных и соляных дел послали с баташевских заводов описание «Способ делания стали на заводах г-на коллежского асессора Ивана Родионовича Баташева». С гордостью сообщили следующее: «Все сорта сталей, какие доселе известны, с давних времен выделываются на заводах г. Баташева и не только употребляются на свои заводские нужды, но и продаются частным людям и самой казне. Тульский оружейный завод не раз заказывал значительные количества, отдавая здешней стали преимущество перед другими. Сам булат, или подражание дамасской стали, делался на заводах г. Баташева с успехом».

В 1842 году баташевские заводы одними из первых в стране освоили пудлингование — наиболее передовую железоделательную технологию своего времени. Важное отличие пудлинговой печи от кричного горна заключалось в том, что объем ее был значительно больше, и она допускала использовать в качестве горючего любое топливо. Благодаря пудлинговым печам железо стало дешевле. В конце 1850-х — начале 1860-х годов на выксунских заводах этим способом производилось 80% всего железа, тогда как в целом по России на метод пудлингования приходилось менее половины объемов металлургического производства.

Историческая справка

В истории металлургии было три революционных переворота, оказавших глубочайшее влияние на весь ход человеческой истории:

- первый имел место еще в глубокой древности, когда появились сыродутные горны;

- второй произошел в средние века после открытия переделочного процесса;

- третий пришелся на XIX век и был связан с началом производства литой стали.

Сталь во все времена оставалась самым необходимым и желанным продуктом металлургии, потому что только она обладала той твердостью и крепостью, какие требовались для изготовления инструментов, оружия и деталей машин. Но прежде чем превратиться в стальное изделие, металл должен был подвергнуться целому ряду трудоемких операций.

Сначала из руды выплавляли чугун. Потом чугун восстанавливали в мягкое железо. Наконец путем длительной проковки железной крицы получали из нее необходимую стальную деталь. Производство мягкого железа и, в особенности, ковка долгое время оставались самыми узкими местами в процессе обработки железа. На них уходило больше всего сил и времени, а результаты далеко не всегда оказывались удовлетворительными.

4. 1898 г. Построена первая в мире кровельная сетчатая оболочка двоякой кривизны

Кровельная сетчатая оболочка двоякой кривизны большепролетных зданий выдающегося инженера В. Г. Шухова была создана для листопрокатного цеха.

Люди, внесшие наибольший вклад: Владимир Григорьевич Шухов.

Г. М. Ковельман (известный инженер и коллега В. Г. Шухова):

"К числу наиболее интересных и оригинальных конструкций, созданных Шуховым, следует отнести покрытие на выксунском заводе. Впервые в мировой строительной практике Шухов продемонстрировал возможность компоновать пространственное прямоугольное в плане покрытие двоякой кривизны из однотонных стержневых элементов".

Историческая справка

В историю строительной техники вошло покрытие здания листопрокатного цеха Выксунского металлургического завода, выполненные Шуховым в 1898 году. Эта конструкция, по сравнению со стропильным перекрытием, давала до 30% экономии металла. Выполнена в виде металлического сетчатого свода двоякой кривизны, опирающегося на трехшарнирные арки. Интерьер сооружения лаконичен: прямоугольный, вытянутый цех перекрыт пятью громадными сводами-оболочками без внутренних промежуточных опор. Парусность создает ощущение еще большей емкости сооружения. Вся нагрузка передается на шарнирные арки, идущие с шагом в 15 метров. Шухов создал классическое сводчатое покрытие по принципиально новой конструкции: из металлических прокатных элементов. Взаимоперекрещивающиеся стержни (уголки), опираясь на арки-фермы, образуют жесткий каркас, по которому устроена кровля. Для того времени это было качественно новое промышленное здание — высокое, светлое, необычайно просторное. Фасады здания представляли собой витражи во всю высоту от цоколя до покрытия. Общие габариты здания — 75,0 х 38,5 м.

5. 1966 г. Впервые в СССР создано производство порошковой металлургии

Выксунский металлургический завод первым в стране освоил технологию порошковой металлургии и получил первые уникальные образцы продукции, используемые, в том числе, в авиационной и космической отраслях.

Люди, внесшие наибольший вклад: Борис Федорович Антипов.

В 1964 году в центральной заводской лаборатории ВМЗ организовали участок для такого производства. К началу следующего года приобрели две муфельные электропечи, силами цехов завода под руководством Б. Ф. Антипова изготовили два небольших прокатных стана, подобрали и подготовили оборудование, собрали штат техников, рабочих и приступили к освоению технологии. К январю 1966 года была изготовлена опытная партия ленты для фильтров ФНС-5 на основе порошков хромоникелевого сплава, а в апреле 400 м² ее было отправлено потребителю — авиастроителям в Уфу.

На базе созданного участка через 5 лет — 29 декабря 1970 года — был построен, сдан в эксплуатацию и начал действовать опытно-промышленный цех по производству проката из металлических порошков, единственный не только на территории Советского Союза, но и на Европейском континенте. Прокатное оборудование цеха обеспечивает производство алмазосодержащих пластин для электронной промышленности, пористых фильтрующих материалов, пористых материалов для противоожоговых кроватей, для электростатического покрытия, композиционных материалов для электротехнической промышленности, контактных токосъемных пластин для железнодорожного транспорта, уплотнительных материалов для проточной части газовых турбин, композиционных пористо-сетчатых материалов для спецтехники — вплоть до различных деталей для своих цехов не массового производства. Производство пористого проката на ВМЗ востребовано, ибо высокие технологии не обходятся без продукции, которую изготавливает цех. В арсенале цеха задействованы практически все металлические порошки таблицы Менделеева, как и в композиционном составе.

На сегодняшний день ВМЗ — крупнейший в России и странах ближнего зарубежья производитель порошковой металлургии. За 47 лет существования цеха пористого проката на предприятии было освоено более 80 видов различной продукции. Опытно-промышленное производство пористого проката, созданное на базе ВМЗ, является единственным производством по изготовлению пористых металлов для фильтров тонкой очистки.

Историческая справка

В 1950-х годах авиационная промышленность нуждалась в фильтрах, очищающих масло, топливо, воздух от пылинок и других нежелательных частиц. В Горьковском политехническом институте проводилась научно-исследовательская работа по освоению технологии изготовления материалов методами порошковой металлургии. Авиация предъявляла очень жесткие требования к материалу. Лаборатория института выполнить эту задачу не могла.

6. 2005 г. Первый в России комплекс по производству одношовных труб диаметром до 1420 мм

Компанией было принято стратегическое решение, которое позволило ВМЗ стать единственным в России производителем высококачественных труб диаметром 1420 мм для Газпрома.

Проведенная реконструкция ТЭСЦ-4 позволила впервые в России создать производство одношовных труб диаметром до 1420 мм и с толщиной стенки до 48 мм для мощных газопроводов на давление до 250 атмосфер. Ранее такие трубы закупались за рубежом, а до этого в СССР трубы были или двухшовными, или спиральношовными и по своим характеристиками не подходили для новых проектов Газпрома. Трубы большого диаметра с легкой руки журналистов названы «русским размером».

За первые 10 лет реализации проекта на линии произведено более 5 млн тонн — или свыше 6000 км труб большого диаметра. Произведенных за эти годы на линии ТЭСА-1420 труб хватило бы для строительства пяти газопроводов «Северный поток» (Nord Stream), который доставляет голубое топливо от газовых месторождений России до потребителей в Западной Европе по дну Балтийского моря.

Благодаря линии ТЭСА-1420 ОМК поставил высококачественные трубы для строительства таких стратегических трубопроводов, как «Восточная Сибирь — Тихий океан», «Северо-Европейский газопровод», «Nord Stream», «Бованенково — Ухта», «Сахалин — Хабаровск — Владивосток», «Южный коридор», «Южный поток», «Сила Сибири» и других.

К разработке и поставке оборудования для линии—1420 были подключены более десяти российских и зарубежных компаний. Напряженная работа специалистов ОМК с поставщиками оборудования, трубниками, металлургами позволила выбрать оптимальную технологию пошаговой формовки, спроектировать и построить новую линию. Проект сыграл определяющую роль в замещении на отечественном рынке импорта труб большого диаметра для строительства магистральных газо- и нефтепроводов крупнейших отечественных компаний топливно-энергетического комплекса.

Проект ОМК по организации производства труб диаметром 530–1420 мм на базе 4-ого трубоэлектросварочного цеха ВМЗ был реализован в течение 24 месяцев, объем инвестиций составил 172 млн долл.

7. 2005 г. Впервые в России на ВМЗ освоен выпуск труб для подводных трубопроводов

Специалисты ВМЗ разработали технологию и освоили производство труб для уникального подводного газопровода «Nord Stream». Впервые в истории российский производитель труб получил контракт на поставку высококачественных труб для крупного подводного газопровода, таким образом ВМЗ вошел в элитарный круг производителей высокотехнологичной металлопродукции.

ВМЗ поставил в рамках контракта трубы в самом сложном сегменте — диаметром 1219 мм с толщиной стенки 30.9 мм, 34.6 мм и 41.0 мм из стали класса SAWL 485 (X70). Возможности производства таких труб были заложены при пуске линии ТЭСА-1420.

Морской газопровод стал серьезной проверкой для предприятия. Всего для двух ниток первой стадии строительства газопровода «Nord Stream» — а это 199755 двенадцатиметровых труб, сделанных из высококачественной низкоуглеродистой микролегированной стали — ОМК отгрузила более 460 тысяч тонн труб. Это уникальные трубы, которые выдерживают давление до 22 МПа.

ВМЗ единственный в России обладал в это время знаниями и технологиями для производства труб по международному стандарту DNV-OS-F101 с ужесточенными требованиями к механическим свойствам и геометрическим параметрам труб, способных работать при давлении до 250 атмосфер на морском дне. ВМЗ единственный в мире, кто поставил трубы для начального участка «Nord Stream» с толщиной стенки 41 мм с гарантией ударной вязкости сварного соединения при — 48 °С.

В 2014 году ОМК осуществила крупную поставку отводов, тройников и трубных узлов для компрессорной станции «Русская», рассчитанных на сверхвысокое давление более чем 28 МПа, что является мировым рекордом. Для проекта «Турецкий поток» изготовлены трубы, которые способны работать на глубине 2.5 км в среде, насыщенной сероводородом. Такие трубы были впервые выпущены и сертифицированы в нашей стране.

Успешный опыт производства труб для подводных трубопроводов позволили ОМК получить в 2016 году крупнейший в истории компании контракт на поставку труб для второй стадии проекта «Nord Stream» — около 700 тысяч тонн. Таким образом, с учетом первой стадии, более 1 млн тонн труб для важнейшего газового проекта будут произведены на ВМЗ.

Справка

В инженерно-технологическом центре АО «ВМЗ» технология производства металла для подводных трубопроводов создается на основе систематических исследований процессов, происходящих в металле при нагреве, прокатке, охлаждении на уникальных экспериментальных комплексах и создания моделей этих явлений. Специалисты ИТЦ умеют рассчитывать изменение свойств при трубном переделе, моделировать процесс формовки и сварки. На основе этих данных и строится оптимальная технология, гарантирующая работу трубопровода на большой глубине и при высоком давлении.

8. 2008 г. Впервые в России введен в эксплуатацию Литейно-прокатный комплекс

ЛПК — первый металлургический завод, построенный в новейшей истории России. Первый в мире нацеленный на производство практически 100% трубных сталей в прокате толщиной от 8 до 12 мм с уникальными и передовыми характеристиками, он является уникальным для России комплексом, в котором совмещены в единый технологический процесс выплавка и разливка стали и производство горячекатаного рулонного проката. Литейно-прокатный комплекс построен в 2008 году, его производственная мощность — 1,2 млн тонн проката, инвестции ОМК составили 32 млрд руб.

Для решения поставленных задач рабочей группой ОМК заложены такие параметры, состав и компоновка оборудования, что получился уникальный комплекс, которого не было в мире и который обеспечил все потребности трубных цехов малого и среднего диаметра по сортаменту и качеству, включая перспективные требования потребителей.

К апрелю 2011 года ЛПК достиг показателя в 2 млн тонн выпущенного горячекатаного рулонного проката с момента ввода в эксплуатацию. С момента пуска комплекс освоил технологию выплавки, разливки и производства 21 марки стали. В сентябре 2012 года ЛПК подтвердил соответствие системы менеджмента качества и производства металлопроката требованиям директив Европейского Совета 97/23/EC, 89/106/EC и правил AD 2000 Merkblatt. Это означает, что продукция комплекса соответствует всем требованиям Евросоюза и предоставляет право на поставку продукции в страны ЕС.

В октябре 2013 года ЛПК получил сертификаты соответствия международным стандартам охраны окружающей среды ISO 14001 и безопасности труда OHSAS 18001. Это значит, что предприятие отвечает лучшим мировым практикам, уделяет пристальное внимание сохранению природы и заботе о здоровье сотрудников.

В 2015 году Литейно-прокатный комплекс освоил производство и впервые выпустил горячекатаный рулонный прокат толщиной 1 мм. На сегодняшний день ЛПК освоил производство 200 различных типоразмеров плоского проката из 50 марок стали.

За последние пять лет на ЛПК произведено свыше 700 тысяч тонн хладостойкого рулонного проката классов прочности до К60, трубы из которого произведены и отгружены ПАО «Газпром», АО «Транснефть» и другим потребителям. Впервые в металлургической практике разработана технология производства сталей, стойких к водородному растрескиванию, в соответствии с требованиями российских нефтяных компаний, а также с требованиями стандарта API 5L.

Справка

Площадка для строительства была выбрана благодаря ряду преимуществ. Комплекс находится в 5 км от основного потребителя — Выксунского металлургического завода. В непосредственной близости от комплекса расположены внешние сети водо-, газо- и электроснабжения. Специально для ЛПК была построена железнодорожная станция. На комплексе работает около тысячи сотрудников. В 2016 году Литейно-прокатный комплекс занял первое место в рейтинге лидеров по производительности труда среди всех металлургических предприятий в России. Производительность труда на ЛПК более чем в 4 раза выше средней по отрасли. Коллективу удалось вывести производственные мощности ЛПК на уровень выше заявленной в контракте.

9. 2011 г. Создание и пуск самого уникального в России Стана МКС-5000

Для удовлетворения потребностей производства труб большого диаметра, а также чтобы не зависеть от зарубежных поставщиков (основные объемы листа компания вынуждена была ввозить из-за рубежа), в 2011 году в Выксе построили толстолистовой прокатный металлургический комплекс Стан-5000 (МКС-5000).

МКС-5000 спроектирован под производство на Выксунском металлургическом заводе собственного толстого листа для труб большого диаметра. Общая стоимость проекта составила 45 млрд рублей.

МКС-5000 за 5 лет работы выпустил 3.4 млн тонн толстого стального листа. Коллектив МКС-5000 освоил практически всю проектную линейку типоразмеров и сортамента проката для выпуска труб большого диаметра на мощностях четвертого трубного цеха ВМЗ. К настоящему моменту комплекс обеспечивает до 100% потребности цеха в прокате.

В результате совместно с поставщиками оборудования был создан уникальный цех с рядом нестандартных технических и технологических решений, имеющий возможность массово производить весь сортамент современного и перспективного проката для электросварных труб, судостроения и машиностроения с экономным расходом сырьевых ресурсов и заложенным мощным потенциалом последующего развития.

Не имеющая аналогов по энергосиловым параметрам прокатная клеть с рабочим усилием прокатки 120 МН — уникальная по параметрам и технологической гибкости установка ускоренного охлаждения, цифровые нагревательные печи, применены нестандартные компоновочные решения, которые позволяют массово и экономично производить уникальный прокат.

Новейшие разработки позволили добиться того, что оборудование и системы управления, запущенные 5—10 лет назад, не устаревают, а находятся на современном уровне развития науки и технологий.

Проведенные инженерно-технологическим центром ВМЗ исследования позволили предложить инновационные технологические решения по управлению структурой и свойствами металла. Разработанная технологическая схема позволяет достичь одновременно высоких прочностных и пластических свойств: существенно улучшить соотношение «прочность-пластичность». Металл МКС-5000 с такими характеристиками (в технологии производства которого заложено 7 «ноу-хау») был применен для строительства трубопровода «Бованенково-Ухта».

Сокращенное название нового комплекса такое же, что и у международной космической станции — МКС, а его пуск происходил в знаменательный год 50-летнего юбилея первого космического полета. Первым человеком в космосе был россиянин Юрий Гагарин. МКС-5000 же стал первопроходцем в развитии черной металлургии. Да, в мире есть похожие листопрокатные станы, но этот уникален по замыслу и воплощению. А главное — он призван полностью избавить Россию от полувековой зависимости от импорта листового проката для трубной отрасли, атомной энергетики, судостроения, военно-промышленного комплекса.

Справка

Работы по созданию комплекса Стан-5000 впервые проводились специально созданной рабочей группой с привлечением уникальных специалистов, по принципиально новой схеме. В основу схемы было положено создание металловедческой концепции, затем технологической концепции производства, выработки перспективных требований к продукции и требований к оборудованию.

10. 2016 г. Разработана уникальная марка стали 05ХГБ, впервые промысловые трубопроводы под надежной защитой

Специалисты ВМЗ разработали инновационную трубную сталь. Перед разработчиками стояли весьма амбициозные задачи. Требовалось добиться холодостойкости стали до -60 °С; коррозионной стойкости в различных средах; хорошей свариваемости как в условиях завода, так и в полевых условиях; высокой технологичности.

Уникальность ситуации состояла в том, что новая марка стали родилась на металлургическом заводе, а отраслевые институты привлекались для проведения широкомасштабных исследований, подтверждающих точность разработки как с научной, так и с практической точки зрения. Со всеми задачами коллектив разработчиков успешно справился.

За разработку и освоение выпуска труб из стали 05ХГБ завод и компания удостоены ряда престижных отраслевых наград. В 2015 году новая марка стали была признана «Лучшим изобретением года» Нижегородской области и получила премию имени И. П. Кулибина. На выставке «Металл-Экспо-2015» ОМК завоевала золотую медаль за разработку и освоение рулонного проката и труб для промысловых трубопроводов из стали 05ХГБ.

Справка

Новая трубная сталь марки 05ХГБ предназначена для сварных нефтегазопроводных труб повышенной коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности. Разработана технология производства, позволяющая гарантированно обеспечивать высокий уровень свойств основного металла и сварного соединения труб.

Разработанная сталь сочетает в себе качества, которые раньше объединить считалось невозможным. Технологические режимы изготовления новой стали являются «ноу-хау» завода. Как показали многочисленные испытания в регионах добычи нефтяных компаний, трубы из стали 05ХГБ могут успешно эксплуатироваться без каких-либо ограничений, обеспечивая при этом 2-х кратное увеличение срока эксплуатации, снижение затрат на дополнительные антикоррозионные мероприятия и экологическую безопасность нефтегазодобывающих регионов Российской Федерации.

Источники:

1. expo10.vyksa-usadba.ru