Развитие металлургии в России на начальном этапе

Введение
Знакомство с металлами начинается еще с каменного века и по сегодняшний день ученые продолжают внедрять в эту отрасль передовые современные технологии. Металлургия прошла в своем развитии несколько исторических моментов.Актуальность исследования. Металлургия является одной из важнейших отраслей народного хозяйства, в которой Россия традиционно занимает одно из ведущих мест в мире. Она является системообразующей для таких областей как строительство, машиностроение, судостроение, авиастроение автомобилестроение, трубное производство и многих других сфер, без которых сложно представить современную жизнь. Необходимость в современной, высокотехнологичной и эффективной металлургической промышленности во многом определяется потребностями военно-промышленного комплекса, развитие которого является одной из важнейших задач государства.Литературный обзор. По истории металлургии писали такие авторы, как Линчевский Б.В., Воскобойников В.А. Авдонин В.В. уделял внимание изучению геологии полезных ископаемых, а Соколов Г.А. вопросам производства стали. Металлургическую промышленность советского периода изучали такие авторы, как В.А. Шульга и Федоренко Н.П. Следует назвать коллективные монографии, посвященные теоретическим проблемам модернизационных процессов в металлургии Урала XVII—XX вв.; о российском опыте перехода от традиционного к современному индустриальному обществу; об опыте российских модернизаций XVIII—XX вв.; оригинальные теоретические размышления и обобщения В. В. Алексеевой, Е. Г. Неклюдова, И. В. Побережникова и др.Цель исследования: изучить историю инженерного дела в металлургии на примере России.Задачи исследования:Рассмотреть основные аспекты развития металлургии в России Проанализировать наиболее важные изобретения и открытия в области металлургии;Рассмотреть перспективы развития металлургии в России и проанализировать инновации.Структура исследования включает введение, основное содержание, заключение и список литературы.Раздел 1. ИСТОРИЯ МЕТАЛЛУРГИИРазвитие металлургии в России на начальном этапеНесмотря на то, что использование недр в древней Руси уходит своими корнями в далекое прошлое, первые сведения о добыче и обработке металлов и других полезных ископаемых появились лишь в начале XV века.Ближе к началу V века нашей эры у славянских племён начинают появляться железные ножи, топоры, плуги, серпы и другие предметы труда и обихода.Известно, что уже в X-XIII вв. на территории древней Руси добывали соль, строительный камень, минеральные краски, цветные и драгоценные металлы. О «ковалях» (кузнецах) и железных изделиях имеются упоминания в Договорной грамоте князя Игоря (945г.), летописи Нестора (1096г.), послании Даниила-Заточника, житии Феодосия Печерского и других древних памятниках русской письменности. В этот период вплоть до татаро-монгольского завоевания развитие горнодобывающих промыслов было связано с самыми насущными практическими потребностями населения Русских княжеств. Разрабатывались залежи каменной соли в Предкарпатском прогибе, у Переславля-Залесского в Ростовском княжестве, в Костромской земле и у Белого моря (Ненокса). В XII-XIII вв. осваивались месторождения железа, преимущественно озерных и болотных (лимонитовых) руд, известных с глубокой древности на западе Полоцкого княжества, в Новгородской земле в окрестностях Новгорода, у Тихвина, Каргополя и вблизи беломорского побережья у Выгозера. Обилие лесов позволяло нашим предкам использовать для выплавки железа исключительно древесный уголь.[11]В XII—XV вв. в центральных областях России добыча железных болотных руд достигала значительного уровня. В тот же период на территории Киевской Руси и в окрестностях Новгорода началась разработка месторождений неглубоко залегающих бурых железняков и коренных сидеритовых руд.Древние рудокопы употребляли орудия из камня, дерева, меди, бронзы, рога и кости: деревянные и бронзовые клинья, каменные молоты, медные, бронзовые, каменные и роговые кайлы, каменные рудодробилки, деревянные лопаты. Добыча руд производилась небольшими группами людей, возможно, семьями, причем, по-видимому, осуществлялось разделение труда между мужчинами, добывавшими и дробившими крупные куски руды, женщинами, занимавшимися мелким дроблением, и детьми, доставлявшими руду на поверхность и работавшими в узких забоях, куда не мог проникнуть взрослый человек.[12]Поиски вели с помощью специальных щупов, разработку — лопатами и кайлами (рисунок 1). Один человек за день добывал примерно 750 кг руды. Для переноски руды использовались кожаные сумки, ивовые корзины, корыта. В качестве лестниц для спуска в шахты использовали зарубленные бревна и высеченные ступеньки. Освещали рудники лучинами или масляными лампами. Очень редко использовали крепления из каменных глыб.5454642336801767840373380Рис.1. Инструменты рудокопов: деревянная лопата; кайла бронзовая.Дробленую руду обжигали в ямах на месте добычи и увозили, иногда на значительное расстояние, к селищам, где плавили в небольших горнах на древесном угле, применяя ручные воздуходувные меха (рисунок 2).77978076835Рис.2. Плавка металлаПозже племена Южного Урала освоили производство железа из местной болотной железной руды, а также из выходящих на поверхность бурожелезняковых руд (ныне Бакальский и Туканский железорудные районы). Руды, добываемые древними рудокопами, шли в плавку на месте.[9]В Алтайском и других сибирских архивах сохранились сведения о сотнях древних, так называемых чудских, копей, по следам которых в XVIII-XIX вв. были открыты и разведаны Зыряновское, Риддерское и многие другие полиметаллические месторождения.Чудские рудокопы добывали богатые легкоплавкие руды в верхних горизонтах месторождений. Обнаружив выход на поверхность медной зелени, медной сини, охристых и кварцевых руд, они начинали открытые работы ямами-закопушками или рвами-разрезами. При этом богатая руда выбиралась, а порода и бедная руда выбрасывалась в отвалы, которые образовывали рядом с выработкой большие насыпи. Чудские отвалы служили ориентиром для рудоискателей XVIII-XIX столетий.[8]19240503648712Когда разрезы, или разносы, как их называли раньше, достигали 8-10 м глубины, в наиболее обогащенных участках жилы - «гнездах» - открытые работы переходили в подземные - штольни, уклонки, шурфы. Подземные работы представляли собой неправильные ходы, повторяющие форму рудного тела, расширяющиеся в камеры до 3 м высоты в местах раздува жилы и суживающиеся в щели до 30 см высоты там, где жила начинала выклиниваться. В узких забоях могли одновременно работать 1-2 человека. Откачивать воду чудские рудокопы не умели, и ниже уровня грунтовых вод их выработки не спускались. Вентиляция осуществлялась естественным путем. Для освещения служил дневной свет, проникавший в неглубокие выработки, а в глубоких штольнях и шурфах - лучины и каменные плошки, в которые наливался жир и опускался фитиль (рисунок 3).Рис.3. Реконструкция металлургического процесса.Начиная с Великого князя Ивана III, русские государи приглашали иностранных специалистов-рудознатцев. Снаряжались специальные рудосыскные экспедиции, перед которыми ставились определенные цели. Так, во второй половине XV в. по указу Великого князя Ивана III несколько экспедиций было отправлено за сокровищами Рифейских гор - так на Руси назывались Уральские горы.[20]Разорение страны в эпоху Смутного времени значительно задержало промышленное развитие государства. Основоположнику династии Романовых - Михаилу Федоровичу пришлось начинать свою деятельность в условиях упадка промышленности, в том числе и горно-металлургической. На рисунке 69 показан прообраз железоделательного завода 16 века.Основой металлургии Московского государства вплоть до XVII века был лимонит, так называемое «болотное железо». Разведанных запасов, залегающих на глубине несколько сот метров под землёй, тогда не было, а болота располагались повсеместно. Так же, как и лес, играющий в те времена роль металлургического топлива.Центрами производства железа того времени были города:Новгород, Устюг, Железный,Тула,Тихвин,Олонец.Тем не менее, значительное количество металла закупалось в Швеции. А добыча и производство цветных металлов до XVII века практически отсутствовала (небольшие медные источники на Печоре и в Олонецком крае не удовлетворяли потребности страны).Металлургия в эпоху Российской империиКоренным образом ситуация изменилась при Петре Первом, решившим отдать разведку, добычу и переработку руд в частные руки. Хотя первые попытки создания отечественной металлургии Иваном III и Иваном IVГрозным предпринимались и ранее. В этой связи следует упомянуть голландца Виниуса и целую плеяду известных русских промышленников:Демидовых, Баташевых, Ареховых, Красильниковых, Мосоловых.Во многом благодаря им возникли Тульские доменные и железоделательные заводы, открылись предприятия на Урале. С развитием металлургического производства, Россия не только избавилась от импорта, но и сама стала крупнейшим производителем, а также экспортёром железа и чугуна.[10]Об этом свидетельствуют следующие показатели:- 1725 год. Выплавлено 1165 тыс. пудов чугуна, что соответствует показателю более 19 тыс. тонн.- 1740 год. Россия производит чугуна на 30 тыс. тонн больше, чем Великобритания.В 1750 году в Российской империи работают 72 завода по производству железа и 29 медеплавильных заводов.- 1767 год. 83 тыс. т чугуна.- 1793 год. 134 тыс. т чугуна, 89760 железа и стали.В конце XVIIIвека страна добывает и перерабатывает: 2900 т меди, 1300 т свинца, 28,7 т серебра, 0,4 т золота.В начале и середине XIXвеке темпы роста российской металлургии значительно снизились, что объясняется установлением государственной собственности на крупнейшие предприятия, и как следствие нежеланием обновлять и совершенствовать оборудование, устанавливать новые капиталистические отношения.[17]Производство чугуна и стали на территории Российской Империи в XIX– начале XX веках представлено в таблице 1. Таблица 1. Производство чугуна и стали на территории Российской Империи в XIX– начале XX веках.[21]ГодыСталь (тыс.т)Чугун (тыс. т)1830178,72108,81850222,24328,01870350,40221,2019002865,602643,2019134884,804803,20В металлургической промышленности имелся относительно умеренный рост выплавки чугуна, производства железа и стали и значительный рост производства меди (почти в 4 раза). Наибольший подъем горной промышленности и черной металлургии наблюдался на Юге. Черный металл южного металлургического района к 1913 г. продолжал вытеснять уральскую металлургию, которая еще в 1900 г. давала до половины продукции южной металлургии, а в 1913 г. была в 3-4 раза меньше южной.Таким образом, в начале XX в., не занимая передовые позиции в мире по развитию промышленного производства в целом, Россия, тем не менее, играла заметную роль в отдельных его отраслях, в том числе и в металлургической промышленности. Об этом свидетельствуют следующие цифры: в 1900 г. Россия добыла 5,5 млн. т железной руды, произвела 2,5 млн. т чугуна, 2,3 млн. т стали, 1,9 млн. т проката, 8,2 тыс. т меди, 38,8 т золота и 5,1 т платины. По этим и еще по 27 ключевым позициям Россия входила в первую мировую тройку.[20]Крупные политические события начала XXвека привели к ликвидации добывающей отрасли и остановке предприятий металлургии. Начало XX в. для России - это период бурного промышленного роста. За 13 лет объем ВВП вырос почти вдвое, усилилась концентрация производства. В 1910 г. на крупных (т. е. с числом работающих 500 и более) промышленных предприятиях России концентрировалось 53,5% общий численности занятых в промышленности, тогда как в США в это же время данный показатель был равен всего 30%.[3]Советский период развития металлургииЗа годы, прошедшие после Великой Октябрьской социалистической революции, проделана громадная работа. По производству чугуна и стали СССР вышел на второе место в мире. Создана мощная цветная металлургия. По темпам роста производства металлов СССР обогнал все капиталистические страны. Металлургическая промышленность располагает богатейшими запасами сырья. Развитие металлургии в СССР происходит на основе новейших достижений науки и техники, многие из которых рассмотрены в этой главе.  Быстрое развитие советской металлургии началось в годы первых пятилеток. Была полностью реконструирована металлургическая промышленность на юге европейской части СССР и создана новая угольно-металлургическая база в восточных районах нашей страны. Были построены крупнейшие металлургические заводы — Магнитогорский, Кузнецкий и др. Уже к концу первой пятилетки выплавка чугуна достигла 147% по сравнению с уровнем 1913 г. Восстановив дореволюционный уровень выплавки чугуна в 1929 г., советские металлурги в следующие восемь лет увеличили выпуск чугуна почти в 3,5 раза. Для такого прироста металлургии США потребовалось в свое время 20 лет, Германии — 23 года. В годы первых пятилеток были открыты крупнейшие в мире месторождения калийных солей на северном Урале (в районе Соликамска, а позднее и других), апатито-нефелиновых руд в Хибинах и фосфоритов в Каратау на Юго-Востоке Казахстана, борсодержащих руд в Сибири, гигантских залежей нефти и природного газа в разных районах СССР, разнообразные виды минерального сырья для получения цветных, редких и благородных металлов.[20]В пятилетием плане восстановления и развития народного хозяйства СССР на 1946—1950 гг. предусматривается широкое применение кислорода в металлургической и химической промышленности. С конца 1950-х СССР уверенно лидировал в мире по объемам добычи железной руды. Марганец - необходимый компонент при выплавке стали, в частности для ее раскисления и удаления серы. СССР уверенно лидировал в мире по добыче марганцевой руды.Партия и правительство придавало большое значение внедрению кислорода в металлургическую промышленность. В решениях XXI съезда КПСС о развитии народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. предусмотрено дальнейшее широкое применение кислорода для интенсификации металлургических процессов.[18]Большую роль сыграли второе Всесоюзное совещание по теории горения, проведенное в АН СССР в 1952 г., и третья научно-техническая конференция по газификации твердого топлива в 1955 г., которые подвели итоги и наметили дальнейшие перспективы развития научно-исследовательских работ в области горения и газификации твердого топлива. Многие из проведенных в СССР исследований имели большое методическое значение, важны для разработки теории фазовых равновесий, химических, нефтехимических, металлургических процессов, для их интенсификации, для повышения эффективности процессов очистки, для развития промышленности реактивов. В черной металлургии СССР работали многие десятки крупных металлургических заводов и комбинатов. В 1990 г. 96,5% стали в СССР выплавлено в трех республиках: РСФСР, Украинской ССР и Казахской ССР. Техническая вооруженность черной металлургии особенно сильно повысилась с вводом новых заводов. Размер агрегатов и общая мощность каждого завода, техническая оснащенность и степень механизации процессов находились на уровне наиболее передовых металлургических заводов капиталистических стран.Развитие черной металлургии, однако, затруднялось отставанием горнорудной промышленности обоих металлургических районов страны — Юга и Урала. В южном районе (Кривой Рог) потребовался переход к подземной добыче руды вследствие резкого сокращения общего запаса руд для открытых разработок. На Урале возникла необходимость обогащения руд и, следовательно, строительства обогатительных фабрик.[12]СССР был одним из лидеров в мировом производстве цветных металлов. Но важно другое - все предприятия цветмета (как и чермета, добычи и переработки нефти, газа, угля и т.д.) были государственными и работали на государство.В развитие отечественной цветной металлургии большой вклад внесла многочисленная плеяда выдающихся русских и советских ученых, такие как Чижиков Д.М., Беляев А.И, Вольский А.Н. и др.Интенсификация металлургического производства неразрывно связана с развитием теории и практики легирования черных металлов. В отечественной металлургии создана мощная ферросплавная промышленность, позволяющая улучшить потребительские свойства металла путем введения в жидкую ванну специальных добавок (ферросплавов, лигатур, модификаторов), включающих свыше 30 элементов Периодической системы элементов Д.И.Менделеева.В отечественной металлургии также происходило постепенное вытеснение мартеновского процесса кислородно-конвертерным.Роль электрической дуговой сварки особенно возросла с конца 20-х годов, когда начали строиться гиганты черной металлургии— Магнитогорский и Кузнецкий комбинаты, Азов-сталь. Дальнейшее ее развитие шло очень бурными темпами, что обеспечивалось значительным увеличением выпуска отечественного сварочного оборудования, совершенствованием технологических процессов сварки, разработкой и применением электродов с качественным покрытием. Достижения передовиков-сварщиков, применявших форсированные режимы, позволили значительно повысить производительность труда. Начиная с 1935 г., сварка проникла почти во все отрасли промышленности.В СССР широко применялись такие методы, как обработка жидкой стали в ковше синтетическим шлаком и аргоном, вакуумирование жидкого металла. Академики А. А. Байков, М. А. Павлов, Н. С. Курнаков создали глубокие теоретические разработки в области восстановления металлов, доменного производства, физико-химического анализа, В. Е. Грум-Гржимайло, А. М. Самарин, М. М. Карнаухов заложили основы современного сталеплавильного и электросталеплавильного производства, академик И. П. Бардин известен во всем мире своими трудами в области доменного производства и организацией научных металлургических исследований. [15]В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года была разработана широкая программа энергоснабжения страны. Таким образом, большую роль в развитии отечественной металлургии сыграли выдающиеся советские ученые???Современный этап в развитии российской металлургииРоссийская Федерация обладает крупнейшими после Бразилии запасами железных руд, однако, значительная их часть низкого качества и требует обогащения.По данным Всемирной ассоциации производителей стали (Worldsteel), в 2020 г. России удалось обогнать США по объёмам производства стали и занять четвёртую строчку рейтинга стран-лидеров этой отрасли. В прошлом году впервые за последние шесть лет мировой объём производства стали не вырос, а сократился на 0,9%, по сравнению с рекордным показателем 2019 г. Однако если учесть кризис, в котором оказалась отрасль чёрной металлургии в первой половине 2020 г., то такое снижение можно назвать относительно небольшим.Российская черная металлургия находится на III этапе консолидации — специализации, для которого характерно определение глобальных лидеров отрасли. На сегодняшний день более 80 % выпускаемой продукции обеспечивается крупными горизонтально и вертикально-интегрированными холдингами, среди которых: ПАО «Северсталь», «ЕвразГруп С. А»., «Металлоинвест», ПАО «НЛМК», ПАО «ММК», ПАО «Мечел» [4]. Производственный цикл таких комбинатов включает множество стадий от добычи и обогащения руды до получения продукции высокого передела. Такая схема позволяет предприятиям самостоятельно обеспечивать себя необходимым дешевым сырьем и материалами, сократить транспортные расходы, повысить эффективность производственных и управленческих процессов. Помимо крупных комбинатов можно выделить средние металлургические предприятия и мини-заводы, использующие в качестве сырья металлолом. Средние, как правило, сосредоточены на более узком спектре выпускаемой продукции, примерами являются ПАО «Северский трубный завод», ООО «ОМЗ-Спецсталь». Производительность мини-заводов обычно составляет до 2 млн. тонн стали. Они располагаются максимально близко к рынкам сбыта и предприятиям ломозаготовки. Преимуществами таких заводов являются: значительно меньшие капиталовложения, экологичность,мобильность, более короткий производственный цикл, менее энергозатратные.Становление российской металлургической промышленности можно охарактеризовать следующими, сформировавшимися на сегодняшний день, отраслевыми особенности хозяйственной деятельности: - Потребность в значительных капиталовложениях, срок окупаемости которых весьма значителен. - Незначительное содержание в руде полезного компонента обуславливает материалоемкость, многостадийность и продолжительность производственных процессов, в основном это касается крупных вертикально-интегрированных предприятий. - Географическая привязанность. Для крупных комбинатов важно наличие развитой транспортной сети, источников электроэнергии, близость к месторождениям, в то время как мини-заводы расположены в непосредственной близости от потребителей продукции и источников сырья. Для отрасли характерна высокая степень монополизации, в тоже время небольшие предприятия доказали свою эффективность и обладают рядом преимуществ. За счет наличия собственных источников дешевого сырья российские холдинги обладают лучшими в мире показателями рентабельности. [14]Предприятия металлургии являются крупными загрязнителями окружающей среды и вынуждены тратить значительные средства на сокращение выбросов, разработку природоохранной документации и оплату различных пошлин за негативное воздействие на окружающую среду. Высокий уровень конкуренции дает импульс для внедрения новых технологий, модернизацию оборудования, повышения качества и стремление к увеличению доли продукции с высокой добавочной стоимостью. [16]Что касается компаний цветной металлургии, то, пожалуй, классическим примером приобретения активов внутри страны и за рубежом является поведение в предкризисные годы компании «РУСАЛ». Она стремилась стать крупным игроком на рынках других металлов (покупка 20 %-ной доли акций ГМК «Норильский никель»), а также выдвинуться в таких секторах, как строительство, автомобильная промышленность, машиностроение, деревообработка [7]. В итоге отношение чистого долга компании (сумма кредитов и займов по состоянию на конец отчетного периода за вычетом денежных средств и их эквивалентов на конец отчетного периода) к объему ее годовой выручки от реализации продукции в период перед мировым кризисом непрерывно росло, составив в итоге в 2006 г. 0,51, в 2007 г. — 0,62, а в первый кризисный год — 0,84. В 2009 и 2010 гг. это отношение превышало единицу, что было вызвано в первую очередь падением объемов производства в период кризиса. Однако по состоянию на 2011 г. этот показатель (0,9) хотя и стал несколько меньше, чем в два предшествующих года, но, тем не менее, был выше уровня 2008 г.[1]-1657352236470Россия продемонстрировала хорошие результаты (если учесть внешние факторы) и даже смогла увеличить свою долю на мировом рынке, пусть и незначительно. Однако если заглянуть в структуру производства и продаж, то не всё выглядит столь радужно. Крупнейшие российские производители вынуждены были увеличить долю производства и продаж полуфабрикатов, снизив при этом выпуск продукции с высокой добавленной стоимостью, поэтому в деньгах бизнес заработал относительно немного.Рис.4. Структура производства стали по крупным металлургам России.Крупнейшими компаниями, производящими стальную продукцию в России, являются «ММК», «Северсталь», Evraz, «НЛМК», «Металлоинвест», «Мечел». Около 21% произведённой стальной продукции в России приходится на группу «НЛМК», которой удалось по итогам 2020 г. увеличить объёмы производства на 1%. Кроме того, «НЛМК» нарастил экспорт стальной продукции на 17%.Чёрная металлургия — одна из отраслей, чьё состояние должно улучшаться по мере разгона мировой экономики. Миру нужны ресурсы для восстановления производственных мощностей. Следовательно, в ближайший год спрос на сталь будет расти. Кроме того, во втором квартале начинается строительный сезон, а значит, увеличатся поставки стальной продукции на промышленные и инфраструктурные строительные объекты.Раздел 2. ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО В МЕТАЛЛУРГИИ2.1. Изобретения и открытия в области металлургииПоистине, грандиозным событием в истории человечества стало появление металлургии - умения извлекать из различных руд металл или находить его в чистом виде, обрабатывать его далее соответствующим образом и практически пользоваться полученными от этого труда результатами. Человечество проделало долгий путь от кустарного производства металлов и сплавов к их промышленному выпуску.Принято считать, что именно благодаря разработке медных изделий в мире и зародилась такая техническая отрасль как металлургия. Производство меди издревле представляло собой трудоемкий многоступенчатый процесс, в котором широко распространенные в природе медные сернистые руды после печного обжига частично переводились в окиси. Далее обожженную медную руду плавили в шахтных печах с добавлением в шихту, начиная с 19-го веке, кокса (немецкая технология) или в отражательных печах (английская технология). В результате получался штейн — металлургический продукт, содержащий от 25 до 45 % меди в виде сульфидов [6]. Дальнейшей переработкой штейна в пламенных печах получали черновую медь. В 1866 году российский металлург, управляющий Богословскими заводами на Урале В.А. Семенников впервые осуществил бессемерованиемедного штейна для передела его в черновую медь [6]. В этом случае с целью дальнейшего передела полученный в шахтных печах медный штейн поступал в бессемеровский конвертер круглой формы. Через трубчатые фурмы этого конвертера под давлением через медный штейн пропускали воздух, что позволяло более чем в пять раз ускорить процесс передела штейна в черновую медь с ее содержанием в расплаве до 75 %. Отечественными последователями В.А. Семенникова - российскими металлургами А.А. Иоссой и Н.В. Лалетиным эта технология по производству меди определенным образом была усовершенствована. Это позволило к концу 19-го столетия в производственных условиях получать медь с содержанием до 99 % основного металла [6].В конце 19-го века в металлургические процессы активно вошло электричество и основанная на нем гальванотехника. Напрямую это затронуло и рафинирование меди, спрос на которую быстро возрастал в связи с активным развитием в мире электротехнической промышленности. В России первую электролитическую медь стали производить в конце 1880-х годов на Калакент-ском заводе (Кавказ) братьев Сименс. С 1890 года к выпуску электролитической меди приступил и завод в г. Нижний Новгород.Сейчас электролитическую медь во всем мире в огромных объемах получают также с помощью электролиза. Благодаря своей высокой электро- и теплопроводности медь нашла широкое промышленное применение и сейчас она практически незаменима в электротехнике и электроэнергетике.Сталь во все времена оставалась самым необходимым и желанным продуктом металлургии железа. Только она обладала той твердостью и прочностью, какие требовались для изготовления различных инструментов, деталей машин, агрегатов и оружия.Изобретенный Г. Бессемером способ производства стали был настоящей технической революцией в области металлургии.Первые годы эксплуатации в Англии бессемеровских конвертеров показали, что в них нельзя использовать чугун, выплавленный из железных руд с высоким содержанием фосфора. Оказалось, что фосфор и сера не выгорали в конвертере вместе с другими примесями; содержащимися в перерабатываемом чугуне. Поэтому они из чугуна попадали в сталь и существенно снижали ее качество.Поэтому после изобретения других способов производства стали бессемеровский конвертер стал редко употребляться для выплавки этого металла.[17]В современном конвертере (рис. 8) сталь получают также путем продувки чугуна, но вместо воздуха при этом применяют технически чистый кислород. Такой способ оказался более эффективным. Кислородно-конвертерный способ выплавки из чугуна стали пришел в металлургию более чем 75 лет тому назад. Предложен он был в бывшем СССР инженером-металлургом Н.И. Мозговым [12].Он полностью вытеснил бессемеровский процесс получения стали. Интересно отметить, что первая в мире тонна кислородно-конвертерной стали была выплавлена в 1936 году на киевском заводе "Большевик" [12]. Оказалось, что таким способом можно не только перерабатывать жидкий чугун, но и добавлять в него значительные количества твердого чугуна и железного лома. Вот почему кислородные конвертеры получили во всем мире такое большое распространение.Для производства алюминия в России была как сырьевая, так и научная база. Несмотря на это, потребность в алюминии в России удовлетворялась исключительно за счет импорта.В 1865 году Николай Николаевич Бекетов защищает диссертацию, посвященную вытеснению разных металлов из их солей. Там он приходит к выводу о том, что алюминий вытесняется из криолита магнием. В России его работы остались невостребованными, зато спустя 20 с лишним лет процесс восстановления алюминия, разработанный русским химиком, был внедрен в Германии и во Франции.В 1895 году инженер–химик Пеняков Д. А. патентует сульфатный способ переработки бокситов, но заменяя дорогую щелочь или соду на более дешевый сульфат натрия.Научное открытие и техническая разработка гальванотехники принадлежит выдающемуся российскому ученому-электротехнику Б.С. Якоби, о чем он сделал 5 октября 1838 года сообщение на заседании Петербургской академии наук. Заметим, что этот ученый больше прославился в области создания первых электрических машин и особенно электродвигателей [15]. В 1867 году за изобретение гальванопластики Б.С. Якоби был удостоен Главным советом Всемирной парижской выставки первой премии и большой золотой медали. Поэтому именно с электротехнических работ российского профессора Б. С. Якоби и начинается активное развитие во всем мире электрометаллургической технологии, коренным образом изменившей технологию промышленного получения и алюминия.Раздел 3.Перспективы развития металлургии в РоссииПо данным Минэкономразвития отечественная металлургическая промышленность стоит в фазе модернизации.В настоящее время осуществляется крупная программа по модернизации алюминиевой промышленности Российской Федерации, в результате которой уже были закрыты и выведены из эксплуатации устаревшие мощности на Богословском, Волгоградском, Волховском, Новокузнецком и Уральском алюминиевых заводах. Ведется работа по их перепрофилированию.Намечено строительство второй очереди Богучанского алюминиевого завода (пусковая мощность 147 тыс. тонн в год, пуск планируется на 2019 год), строительство другого завода – Тайшетского, продолжается, однако сроки ввода мощностей по производству первичного алюминия перенесены за 2020 год, на 2020 год запланирован пуск анодного производства.На второе полугодие 2018 года намечается пуск второй очереди крупного прокатного комплекса по производству широкоформатного листа на ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод», объем инвестиций оценивается в размере 45 млрд. рублей.[13]В среднесрочной перспективе намечено завершение модернизации мощностей ОАО «ГМК «Норильский никель», вместе с тем сохранится имеющаяся кооперация по производству рафинированного никеля на мощностях компании в Финляндии.Ведется создание новых обрабатывающих центров в особой экономической зоне «Титановая долина», осуществляется техническое перевооружение заводов по обработке цветных металлов и дальнейшее развитие сырьевой базы. Начата реализация программы по формированию в Российской Федерации промышленности по производству редких и редкоземельных металлов.В последние десятилетия происходит существенные изменения в технологии производства черных и цветных металлов. В то же время металлургия испытывает нарастающую конкуренцию со стороны химической промышленности, ряда производств, создающих материалы на основе керамики и нанотехнологий. Но в ХХI веке металлургия еще сохраняет свои позиции основного конструкционного материала и объемы ее производства растут. Прогнозируется, что в последующие столетия на доминирующее место выйдут цветная металлургия, продукция химической промышленности и нанотехнологий.Российская черная металлургия образца 2030 года в представлении McKinsey — передовая отрасль, использующая наработки Индустрии 4.0, производящая сталь для разных секторов экономики, при этом работающая над минимизацией своего вреда экологии.[2]Одна из основных проблем отрасли — слабый спрос. За 2010–2015 годы он рос в среднем на 2,7% ежегодно. Все больше мощностей простаивает. Одновременно меняется и структура спроса: потребители стали использовать новые решения, например, электромобили или новые материалы в строительстве. Это вынуждает металлургов смещать основной фокус в сторону новых продуктов и внедрения инноваций для создания дополнительной стоимости.Первое, о чем тут нужно сказать, — это повышение эксплуатационных характеристик стали, требования к которым неуклонно растут. Новые конструкции, новые модели требуют новых материалов: покупатели хотят, например, чтобы сталь была одновременно гибкой и прочной.Основные тенденции, определяющие вектор развития процессных инноваций, следующие:высокая конкуренция по базовому продукту, а значит, давление на цену, внедрение инструментов Индустрии 4.0,новые технологии металлургии, например, единые литейно-прокатные комплексы,-ужесточение требований по снижению выбросов вредных веществ.Российским металлургам нужно решать две задачи сразу. Во-первых, продолжать внедрять процессные инновации и сохранять низкую себестоимость производства. Во-вторых, искать возможность создавать более сложный продукт и, кооперируясь с российскими и иностранными заказчиками, находить для него рынки сбыта.Развитие металлургической промышленности закономерно входит в стратегическое планирование федерального уровня. Использование инноваций в металлургии, внедрение современной техники, модернизация действующей увеличивают коэффициент обновления основных производственных фондов до 5%.[4]Инженерные и технологические инновации в металлургии:1)Карусельная печь. Задействована в чёрной металлургии, снижает напряжение в подовой части печи. 2)Спроектирован и введён в эксплуатацию опытный образец печи Ванюкова для переработки шлаков и отходов в цветной металлургии. Аналог этой инновации – печь Ромелт, задействованная в чёрной металлургии. Преимущество её – возможность работы на низкосортном угле и переработка шлакоотходов. Хотя КПД такой печи ниже, чем у доменной, последняя не способна перерабатывать отходы и шлаки. Это большой рывок вперёд, ведь металлургические комбинаты завалены отходами, которые некуда девать. Стоимость проекта около 250 млн рублей, а строительство вне металлургического комбината будет стоить миллиард рублей. Инновация осуществлена за счёт частных инвестиций. 3)Предприятие «Челябинский цинковый завод» осваивает флотационную технологию получения серебра из кеков цинкового производства. Инновационная технология даёт до 98 кг серебра из 100 килограммов сульфидного флотоконцентрата. 4)Создана мембранная технология очистки сложных растворов в металлургии. Инновация позволяет очищать растворы от сульфатов тяжёлых цветных металлов на 99%. Новшество открывает возможность создания закольцованного водооборота на заводах отрасли. 5)При плавке чугуна и стали используют синтетический легкоплавкий флюс. Инновация помогает увеличить способность шлаков к рафинированию. 6)Динамический нанотестер. С помощью изобретения исследуют физико-механические параметры материалов разного происхождения, определяют коэффициент трения, модуль Юнга, нанотвёрдость и др. 7)Комплекс для исследования и диагностики сыпучих нановеществ (нанотрубки, порошки для спекания и катализа, медпрепараты). Инновация предназначена для быстрого определения свойств и характеристик материала на разных этапах производства. 8)Инновации касаются также водоснабжения производств чёрной металлургии. Для расчёта концентраций соли в подразделах, оптимизации структуры систем водоснабжения разработана технологическая модель с её математическим описанием. 9)Индукционная плавильная установка ТВЧ Элсит позволяет экономить электроэнергию. Благодаря высокой мощности печь моментально нагревается и позволяет сразу плавить металл. 10)Плоское прокатное оборудование для поперечно-клиновой прокатки заготовок применяют в изготовлении высокоточных деталей сложной конфигурации. Автоматизированный комплекс позволяет повысить производительность в 2 раза, уменьшить на 30% расход металлопроката, повысить точность изготовления и снизить трудоёмкость дальнейших операций.

Заключение

Производство металлов в течение долгого времени являлось лишь искусным ремеслом, секреты которого передавались из поколения в поколение. Мощным импульсом зарождения современной металлургической промышленности в нашей стране послужили реформы Петра I, благодаря которым Российская империя уже к середине XVIII столетия заняла лидирующие позиции в мировом производстве чугуна. Важным этапом становления отрасли является советский период, который ознаменовался: освоением новых месторождений, строительством крупных металлургических комбинатов, созданием мощных источников электроэнергии, развитием транспортной сети, образованием новых городов и другой необходимой инфраструктуры. Кризис 90-ых не обошел стороной российских металлургов. Ощутимый спад производственных показателей был вызван значительным износом оборудования, использованием устаревших технологий и другими внутриполитическими и экономическими проблемами, происходящими в стране. В наши дни металлургия является высокотехнологичной, динамично развивающейся отраслью, использует современные инновации, обладает привлекательностью для российских и иностранных инвесторов.Развитая металлургия — одно из ключевых условий для индустриализации страны, ее развитее является стратегически важной задачей государства. Наша страна обладает значительным потенциалом и перспективами развития. Важнейшими задачами развития отрасли являются: повышение инвестиционной привлекательности, расширение географии поставок, создание условий для развития внутреннего рынка, повышение качества и ассортимента производимой продукции, переподготовка персонала и улучшение условий труда, снижение себестоимости за счет внедрения нового оборудования и технологий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Кириченко, В. А. Анализ состояния российской металлургической промышленности / В. А. Кириченко, Т. П. Некрасова. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 45 (387). — С. 154-156. — URL: https://moluch.ru/archive/387/85131/ (дата обращения: 14.04.2022).Валерия Минчичова. Россия в Индустрии 4.0. Молодой учёный — 2020. — № 24 (314). — С. 196—198.История социалистической промышленности. Т. I, II, М.: Наука, 1985 г.Лазич Ю. В., Попова И. Н. Тенденции и проблемы развития металлургической отрасли России // Beneficium. 2020. № 2 (35). [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tendentsii-i-problemy-razvitiya-metallurgicheskoy-otrasli-rossii/viewer (дата обращения: 14.04.2022).Вагин, А. А., Кривандин, В. А., Прибытков, И.А. Топливо, огнеупоры и металлургические печи. — Москва: Металлургия, 1978. — 432 с.Металловеды / Составитель С. С. Черняк — Иркутск: Изд-во ИрГУ, 2000. — 532 с.Кудияров С. Кто спасет уральский никель. URL: http://expert. ru/expert/2012/03/kto-spaset-uralskij-nikel. (дата обращения: 14.04.2022).Павленко Н. И. История металлургии в России XVIII века: Заводы и заводовладельцы / отв. ред. А. А. Новосельский. — М.: Изд-во АН СССР, 1962. — 566 с. — 2000 экз.Алексеев В. В., Гаврилов Д. В. История металлургии Урала с древнейших времен до наших дней. С.484-485.История индустриализации Урала (1926-1932 гг.). Документы и мат-лы. Свердловск, 1967. С. 70-74.Очерки истории техники в России с древнейших времен до 60-х гг. XIX в. М.: Наука, 1978. С. 375.Юсфин Ю. С., Пашков Н. Ф. Металлургия железа: Учебник для вузов. — Москва: Академкнига, 2007. — 464 с.Пасмурцева Н. Н. Основные тенденции и проблемы инновационного развития металлургической промышленности Российской Федерации / Н. Н. Пасмурцева //Вестник Тюменского государственного университета. Социально-экономические и правовые исследования. 2018 Том 4 № 4 С. 219-231.Поварова А. И. Регионы-металлурги: основные тенденции и проблемы социально-экономического развития // Проблемы развития территории. 2015 № 6 (80). С. 37-50.Баранов М.И. Антология выдающихся достижений в науке и технике: Монография в 2-х томах. Том 1. - Харьков: Изд-во "НТМТ", 2011. - 311 с.Новиков Н. И. Некоторые аспекты развития черной металлургии и их влияниена состояние металлургической промышленности России / Н. И. Новиков,А. А. Яврумян // Теория и практика общественного развития. 2015 № 5 С. 32-35.Национальная экономика. Учебник. Под общей редакцией акад. РАЕН В.А. Шульги. М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2000.Народное хозяйство СССР за 60 лет. Юб. стат. ежегодник. М.: Статистика, 1977 г.Федоренко Н.П. Россия на рубеже веков. М.: ЗАО Изд-во «Экономика», 2003 г.История народного хозяйства. Учебник. М.: Изд-во МГУ, 2000 г. Лапаева Л.В. Возникновение и развитие металлургической промышленности в России (до 1917 г.). Вестник Оренбургского государственного университета. 2005 - №6 - c. 52-60.