Научные революции и развитие металлургии cтали России в период XIV-XX вв

Загрузить архив:
Файл: ref-23233.zip (32kb [zip], Скачиваний: 74) скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮУрГУ

Реферат по истории технических наук на тему:

«Научные революции и развитие

металлургии стали России

в период XIV-XX вв»

Выполнил соискатель: Ботников С.А.

Тел. 721-25-91

Кафедра физической химии

                              Научный руководитель:

проф. д.т.н. Михайлов Г.Г.

Челябинск 2006 год


План реферата:

1. Введение

2. Зарождение металлургии

3. Развитие железоделательного производства в древней Руси

4. Развитие металлургии в эпоху создания русского государства и

в период царствования Петра I (XIV – первая четверть XVIII в.)

5. Черная металлургия России XVIII, XIX и начала XX в.

6. Металлургия стали как наука

7. Научные революции металлургии стали России в период XIV – XX вв., как переход от сырьевого, ресурсно-ориентированной экономики к наукоемкой индустриальной экономике XXIвека

8. Заключение


1. Введение

Что является прошлым для непрерывно развивающейся науки? Научная парадигма, которая всегда базируется на прошлых достижениях. К их числу относятся ранее созданные научные теории, которые по тем или иным причинам начинают интерпретироваться как образец решения всех научных проблем, как теоретическое и методологическое основание науки в ее конкретно-историческом пространстве. Парадигма есть совокупность знаний, методов, образцов решения конкретных задач, ценностей. Со временем парадигма меняет свой облик.

Во время относительно устойчивого развития науки происходит постепенный рост знания, но основные теоретические представления остаются почти без изменений. В период научной революции подвергаются ломке именно эти представления. Революция науки представляет собой период коренной ломки основных, фундаментальных концепций, считавшихся ранее незыблемыми, период наиболее интенсивного развития, проникновения в область неизвестного, скачкообразного углубления и расширения сферы познанного.

В представленном реферате рассмотрена краткая история зарождения металлургии сталей, примеры смены парадигмы и научные революции металлургии в период XIV – XX вв. Историю развития металлургии рассматривается с использованием модели исторической реконструкции - истории науки как развитие через научные революции.

2. Зарождение металлургии

Металлургическое производство возникло на заре развития человеческого общества. Такие металлы, как медь, железо, серебро, золото, ртуть, олово и свинец, нашли промышленное применение еще до нашей эры. Тысячи лет назад люди научились пользоваться металлами и добывать их из природных соединений. Почти три четверти менделеевской таблицы химических элементов, из которых построено все существующее во Вселенной, составляют металлы. Десятки из них широко применяются в технике и быту. Остальные с каждым годом все глубже внедряются в практику. Еще большее распространение получили сплавы, состоящие из нескольких металлов и неметаллических элементов. Как правило, такие сплавыобладают свойствами, превосходящими свойства чистых металлов.

Большой путь прошла отечественная металлургия. Это был путь труда и неутомимых исканий ученых – металлургов, инженеров, техников и рабочих. Труды русских ученых – металлургов явились достойным вкладом как в науку, так и в практику металлургического производства. Именно в России впервые зародилась и от десятилетия к десятилетию успешно развивалась наука о металле, сложилась прославленная школа ученых – металлургов, традиции которой передавались от одного поколения ученых к другому.

Археологи утверждают, что человек научился получать железо с незапамятных времен. Применение метеоритного железа – первый шаг по пути отказа от бронзы. С этого начался переход от бронзового века к железному. Бронза, как известно, сохраняется в земле, точнее – в ее культурном слое, тысячелетия. Железо, напротив, довольно быстро возвращается в первозданное состояние – ржавление превращает его снова в своего рода руду, т.е. в соединения железа с кислородом. Тогда почему же можно говорить о применении железа в незапамятные времена? Основанием для этого служат остатки, говоря современным языком, металлургического оборудования, которым пользовались наши предки, отходы древнего “металлургического производства” в виде шлака, неиспользованное сырье в виде угля и т.д.

3. Развитие железоделательного производства в древней Руси

«Поскепаны (посечены) саблями калеными

шеломы оварьскыя от тебе,

яр туре Всеволоде »

(Слово о полку Игореве).

Производство железа на территории России было известно с незапамятных времен. В результате археологических раскопок в районах, прилегающих к Новгороду, Владимиру, Ярославлю, Пскову, Смоленску, Рязани, Мурому, Туле, Киеву, Вышгороду, Переяславлю, Вжищу, а также в районе Ладожского озера и в других местах [1] обнаружены остатки плавильных горшков, сыродутных горнов, так называемых «волчьих ям» и соответствующие орудия производства. В одной из волчьих ям, выкопанной применявшей для выплавки железа, близ села Подмоклого в южной части Подмосковного угольного бассейна, была найдена монета, датированная 189 г. Мусульманской эры, что соответствует началу IX в. нашего летоисчисления. Это значит, что железо на Руси умели делать еще в те времена.

Металлографические и рентгеноструктурные исследования многих древних образцов железных и стальных изделий свидетельствуют о высоком техническом уровне железоделательного производства того времени. Оказывается, что древние русские металлурги применяли сложные технологические операции по многослойной сварке железа и стали и по термической обработке изделий. Так, сталь наваривали на рабочую часть железных топоров и секир; стальную полосу сваривали с двумя железными, в результате чего получали меч или нож, состоящий из трех слоев, из которых стальной слой в середине представлял режущее острие, а два железных слоя по бокам обеспечивали необходимые прочность и вес оружия; тонкие стальные прутки вваривали в железную основу при изготовлении наконечников боевых стрел, копий и.т.п. Изделия подвергались цементации, закалке и отпуску в различных средах. Таким образом, результаты исследований указывают на самобытность и самостоятельность развития металлургической техники в древней Руси.

4. Развитие металлургии в эпоху создания русского государства

и в период царствования Петра I (XIV – первая четверть XVIII в.)

Создание русского государства ознаменовалось бурным развитием производительных сил славянских племен. К этому времени относится переход от примитивных сыродутных горнов с естественной тягой к стационарной шахтной печи – домнице с искусственным дутьем, что резко повысило производительность установок.

Увеличение производства железа способствовало массовому распространению железных изделий. Наряду с действующими во многих местах государства [2] крестьянскими домницами, образовались своего рода центры кустарного производства железа – Устюжно-Железнопольская в Новгородской губернии, Дедилово в Тульской губернии и др.

Из писцовых книг Вотской пятины 1500-1505 гг. известно, что только в двух уездах близ Финского залива насчитывалось более 200 крестьянских домниц с одним – двумя горнами, в которых сыродутное железо выплавлялось не только для местного употребления, но и на продажу.

Кустарные крестьянские домницы существовали в России долгое время: еще в конце XVIII в. работало не менее 300 таких домниц.

Начало заводского производства чугуна и железа было положено в 1632г., когда Андрей Винус построил четыре железоделательных завода на р. Тулице, в 12 верстах от Тулы. Затем были построены Ведменский, Каширский, Угодский заводы в Тульском районе, а в1670 г. – Истьинский завод в Рязанской губернии и несколько заводов в Олонецком крае. По описи 1690 г., в Тульско – Каширском районе было зарегистрировано семь заводов, из них два доменными печами, производительность каждой из них была в два раза больше производительности лучших для того времени английских домен.

Общая производительность всех русских железоделательных заводов в 1674 г. Достигла 150000 пудов (2400 т).

Особую роль в развитии отечественного железоделательного производства сыграл Петр I, который по праву считается одним из основоположников русской металлургии. По его указам были построены в первые на Урале Невьянский и Каменский казенные заводы (1701 г.) (если не считать Ницинского завода, построенного на р. Ницце в 1631 г., судьба которого осталась неизвестной). В 1703 г. Был пущен Алапаевский завод. Строительством этих заводов положено начало освоению нового Уральского железорудного района.

Петр I понимал, что для решения поставленных им задач – укрепить Русское государство, завоевать выходы к морям, “прорубить окно в Европу” - потребуется немало металла, чтобы обеспечить сооружение кораблей и производство вооружения. Однако разведанных рудных запасов и лесных ресурсов Центра России было явно недостаточно. Нужно было создать новую металлургическую базу страны. Ею явился Урал, с его богатейшими запасами высококачественной железной руды и древесноугольного топлива.

При Петре I Урал становится ведущим горнометаллургическим районом России. Туда направляются специалисты с тульских и других старых заводов; привлекаются опытные заграничные мастера. Один за другим на Урале возникают крупные по тому времени железоделательные заводы – Каменский, Невьянский, Уктусский, Алапаевский и др. Одновременно продолжается расширение и строительство предприятий в центральной части страны, близ Москвы, Липецка, Воронежа, в северо – западных районах. Эти заводы впоследствии сыграли большую роль в материальном обеспечении русской армии и флота. Достаточно сказать, что только один первенец уральской металлургии – Каменский завод с 1702 по 1709 г. выпустил 854 артиллерийских орудия и свыше 27 тыс. пудов снарядов к ним. Они помогли русской армии одержать победу в решающем сражении со шведами под Полтавой.

Значительная заслуга в развитии уральской металлургии принадлежит и тульскому кузнецу Никите Демидову Антуфьеву. Демидов, при поддержке Петра I, привел в образцовый порядок переданный ему в 1702 г. Невьянский завод и в сравнительно короткий срок построил Шуралинский (1716 г.), Верхнее-Тагильский (1718 г), Быньговский (1718 г.), Выйский (1721 г.), Нижнее-Тагильский (1725 г), Шатайский (1732 г) заводы. В 1735 г. на Урале насчитывалось уже 30 действующих заводов. Демидовская металлургия знала кричное железо, домницы, а потом домны, литейный чугун, прокатное производство. О масштабе производства можно судить по факту вывоза чугуна и стали из России в западноевропейские страны, в том числе и в Англию.

5. Черная металлургия России XVIII, XIX и начала XX в.

В XVIII в. черная металлургия России продолжала быстро развиваться в связи с возрастающей потребностью в черных металлах. Росту производства чугуна и стали немало способствовали крупные военные действия в царствование Петра I и Екатерины II и расширение границ русского государства.

В петровскую эпоху выдвинулось немало талантливых людей, поставивших своей целью изучить природные богатства русской земли, создать рудники, построить заводы, укрепить экономическое могущество Родины.

         Усилия металлургов петровской эпохи не пропали даром. Выплавка чугуна и производство железа росли в первой четверти XVIII в. стремительными темпами. По данным акад. С.Г. Струмилина, металлургическая промышленность России произвела в 1725 г. 1165 тыс. пудов чугуна, т.е. свыше 19 тыс. т. Производительность английских заводов не превышало в это время 17 тыс. т3. Таким образом, за четверть века производство черных металлов в России увеличилось почти в восемь раз. В области черной металлургии наша страна вышла в то время на первое место в мире, оставив позади себя Англию, Францию, Германию и другие страны.

Металлургическая техника России в конце XVIII в. не уступала западноевропейской, а во многом даже превосходила ее. Уральские доменные печи, например, считались в то время крупнейшими в мире. Их высота доходила до 13 м, т.е. была почти предельной для печи, работавшей на древесном угле. Наибольший диаметр такой печи (в распаре) составлял почти 4 м, а ее недельная выработка достигала 200 – 300 т. Такая высокая производительность по свидетельству видного немецкого историка металлургии Л.Бека, была недостижимой тогда для самых больших английских домен, работавших на коксе.

         Размеры и производительность доменных печей того времени больше всего зависели от количества и давления воздуха, нагнетаемого в печи. Русские изобретатели XVIII в. успешно работали над совершенствованием воздуходувных устройств доменных печей. В 1743 г. крепостной мастер уральских заводчиков Демидовых Григорий Махотин предложил вдувать воздух в доменную печь не через одну, а через две фурмы. Это мероприятие улучшило работу печи и ускорило процесс плавки.

         Однако этого было мало. Крупные доменные печи требовали большего давления вдуваемого в них воздуха. Эту задачу успешно решил выдающийся русский теплотехник и изобретатель Иван Иванович Ползунов (1728 - 1766). В 1765 г., за три года до английского изобретателя Смитона, он сконструировал цилиндрическую воздуходувку, заменив ею малопроизводительные меха ящичного типа. Ползунов предложил также оригинальную конструкцию воздушного аккумулятора, названного им “воздушным ларем”. Это был большой деревянный ящик, связанный трубами с несколькими воздуходувками, обеспечивающими печи воздухом. По другим трубам воздушное дутье подавалась в домну. “Воздушный ларь”, подобно резиновой груше пульверизатора, обеспечивал равномерное и непрерывное поступление воздуха в печь.

В конце XVIII в. англичане вырвались вперед: появилась тигельная плавка стали. Новая технология предусматривала ведение процесса под силикатным шлаком, т.е. под битым бутылочным стеклом (кислый сталеплавательный агрегат).

Наиболее крупными металлургами того времени следует считать Вилима Ивановича Генина и Василия Никитича Татищева.

Генин расширил Петровский, Алексеевский, Повенцкий и Вичковский заводы, построенные по указам Петра в 1701-1703 гг. вместо первых заводов олонецкой группы – Устьрецкого, Петрозерского, закрытых в начале Шведской войны. В 1721 г. Геннин руководил постройкой Сестрорецкого завода, а в 1722 г. ему было поручено управлением Уральскими казенными заводами. В дальнейшем им были построены уральские заводы: Верх-Исетский (1723 г.), Синячихинский (1727 г.) и Сысертский (1732 г.).

Русский металл отличался высоким качеством. Это не удивительно. Ведь на Урале он выплавлялся из прекрасной руды – магнитного железняка, на чистом древесном угле, опытными металлургами. Вместе с тем он приобретал все большую популярность на мировом рынке. В 1716 г. наиболее индустриальная страна того времени – Англия ввезла первую партию русского железа – 2200 пудов. 16 лет спустя эта цифра увеличилась почти в 100 раз, а через несколько десятилетий более трети применяемых в Англии черных металлов имели клеймо русских заводов. Россия стала основным поставщиком металла для Англии, вступившей в это время на путь создания крупной машинной индустрии. “Без импортного железа, - указывает акад. С.Г. Струмилин, - промышленный переворот в Англии задержался бы, несомненно, на целые десятки лет”. Конечно, оживленный заграничный спрос на русское железо и расширение отечественной промышленности, прежде всего оружейной, стимулировали дальнейшее развитие русской металлургии.

Более плодотворной и менее корыстной оказалась деятельность преемника Генина – В.Н. Татищева, который за короткий срок, в течение трех лет, значительно приумножил число уральский заводов. В 1737 г. на Урале уже работало более 40 заводов, а 36 заводов строились и были запроектированы. За это время была построена гороблагодатская группа заводов – Туринский, Кушвинский, Баранчинский. Позднее были пущены Серебрянский завод на западном склоне Урала, Воткинский и Ижевский заводы в Приуралье.

Быстрому развитию металлургии в этот период способствовало и привлечение частного капитала. За 9 лет, с 1754 по 1763 г., только на Урале возникло 42 частных металлургических завода, в том числе Белорецкий (1762 г.), Тирлянский (1759 г.), Златоустовский (1757 г.), Симский (1757 г.).

Точных данных о годовой выплавке черных металлов за это время нет. Достоверные сведения относятся к 1767 г, когда было выплавлено около 83000 т чугуна. Имеются ориентировочные данные, из которых можно заключить, что в 1793 г. было выплавлено 134000 т чугуна, и 89760 т железа и стали.

Это значит, что Россия удерживала первое место в мире по производству черных металлов на всем протяжении второй половины XVIII века. Возрастал и экспорт русского железа: в 1790-1792 гг. было вывезено 43000 т железа.

В первой половине XIX столетия темпы развития металлургического промышленности резко понизилось, как это можно видеть из данных, приводимы ниже ( тыс. тонн):

Годы

Чугун

Сталь

1793

134,40

89,76

1830

178,72

108,80

1850

222,24

328,00

1860

328,00

206,40

Годы

Чугун

Сталь

1870

350,40

251,20

1880

438,40

585,60

1890

905,60

792,00

1900

2865,60

2643,20

1910

2974,40

3281,20

1913

4484,80

4803,20

Увеличение выплавки железа и стали за 30 лет, с 1830 по 1860 г., не превышало в среднем 6% в год, что объясняется применением малопроизводительного труда крепостных рабочих и использованием устарелого оборудования на металлургических заводах, где вплоть до отмены крепостного права в 1861 г. главным источником энергии являлась вода (водяные колеса).

Проникновению передовой капиталистической техники того времени на русские заводы мешала дешевизна подневольного труда. С другой стороны, реакционные правители России, напуганные бурным развитием промышленного капитализма в Западной Европе и буржуазной революцией Франции, действуя в интересах крепостников-помещиков, всячески тормозили рост промышленности и развитие металлургической техники. Целый этап технического прогресса в металлургии – применение горячего дутья – не нашел своевременного отражения в русской промышленности. Единичные случаи применения горячего дутья в русских домнах относятся к 1870 г., тогда как на Западе процесс этот успешно применялся уже с 1828 г. Пудлинговый процесс, изобретенный в 1784 г. и усовершенствованный в 1824 г., был испробован в России только 1836 г. Бессемерование, известное в Англии с 1855 г., начало развиваться в России только 1872 г.

Появление доменной печи и бессемеровского конвертера, которым ознаменовалась новая эра в черной металлургии, одновременно означало и конец тысячелетней эпохи “чистой” стали и начало нового периода – “грязной” стали. Доменные печи существуют и сегодня, а последние в нашей стране бессемеровские конвертеры Днепровского металлургического завода им. Дзержинского потушены – в 1983 г.! На их место пришли современные конвертеры с комбинированной продувкой – сверху и снизу. Древние металлурги действительно умели делать из булатной стали мечи, превосходные латы и кольчуги. Они “выжали” все, что можно было, из углеродистой стали, т.е. из сплавов железо – углерод. Но им и в мечтах не могло представиться, что сделает человек из железа, если он введет в него помимо (а то и вместо!) углерода различные легирующие примеси. Легирование железа открыло новую эру в металлургии, а значит, и в сфере потребления ее продукции.

Русская металлургическая мысль не замерла в тяжелых условиях крепостничества и во многом определила искания западных металлургов. К тому времени относится деятельность великого русского металлурга Павла Петровича Аносова (1799-1851 гг.) – основоположника производства литой высококачественной стали.

П.П. Аносов создал предпосылки научных основ выплавки, разливки и последующей горячей механической и термической обработки стали, первый обратил внимание на зависимость свойств стали от её кристаллического строения, первый произвел попытку изучить влияние состава шлаков на свойства стали, впервые исследовал влияние на свойства стали различных элементов: кремния, марганца, хрома, титана, алюминия и ряда других, первый применил микроскоп для исследования структуры металлов, на 33 года опередив англичанина Сорби [3].

Таким образом, работы П.П. Аносова ознаменовали новый период в истории развития русской металлургии, но самодержавно-крепостнический строй и общая техническая отсталость промышленность мешали по-настоящему широко реализовать направления в металлургии.

         С отменой крепостного зависимости 1861 г. началось и техническое перевооружение металлургической промышленности. Водяные колеса стали заменяться паровыми машинами и электромоторами. В доменном производстве появилось горячее дутье и минеральное горючее, в сталеплавильном производстве началось освоение новых высокопроизводительных способов получения литой стали – бессемеровского (1872 г.) и мартеновского (1870 г.). Средний прирост выплавки стали за 30 лет, с 1870 по 1900 г., составила 31% год.

         Вторая половина XIX в. ознаменовалась бурным развитием южной металлургии.

Попытки освоения южного железорудного района начались с постройки Луганского (1795 г.), Керченского (1845 г.), Бахмутского (1858 г.) и Лисичанского казенных заводов, но царское правительство оказалось не в состоянии развить производство стали.

Действительным основателями южной металлургии являются русский капиталист Пастухов, построивший Сулинский завод (1870 г.), и акционерная компания «Новороссийское общество», построившая Юзовский завод (1871 г.).

После открытия Криворожского бассейна были построены Александровский завод (1887 г.), Днепровский (1889 г.), Гданцевский (1892 г.), Дружковский, Таганроский, Донецко-Юрьевский, Петровский, Никополь-Мариупольский завод (1896 г.), Макеевский (1897 г.), Керченский (1898 г.), Краматорсий, Кадиевский (1899 г.) и другие заводы.

Несколько позже были пущены заводы в центральном районе.

Это время богато выдающими русскими сталеплавильщиками, из которых наиболее яркой фигурой является Дмитрий Константинович Чернов (1839-1921 гг.).

Д.К. Чернов положил начало бессемеровскому производству в России (Обуховский завод, 1872 г.), разработал оригинальный русский вариант бессемеровского процесса, основал научное металловедение, создал теорию кристаллизации стального слитка и внес коренные усовершенствования в процесс разливки стали [4].

К.П. Поленов основал бессемерование на Урале (Нижнее-Салдинский завод, 1872 г.) и, независимо от работ Чернова, применил русский вариант процесса.

А.А. Износков при содействии  Н.Н. Кузнецова построил первую мартеновскую печь на Сормовском заводе в 1870 г.

Братья Горяиновы изобрели рудный процесс мартенования (Александровский завод, 1894 г.), который завоевал главенствующее положение в современном мировом сталеплавильном производстве.

Во второй половине XVIII в. в России выдвинулось немало талантливых организаторов и умелых руководителей горнозаводского дела, людей просвещенных, хорошо понимавших интересы и потребности развивающейся промышленности. Одним из них был Аникита Сергеевич Ярцов (1737 - 1819).

Аникита Ярцов известен и как историк горнозаводского дела в России. В начале XIX в. он завершил работу над капитальным трудом “Российская горная история”.

Итак, XVIII в. вошел в историю нашей Родины как век большого подъема горнометаллургической промышленности. В XVIII в. были заложены основы науки о металле, созданы первые технические школы – начальные, средние и высшие – для подготовки квалифицированных кадров горнозаводского дела.

Начало XX столетия характерно резким замедлением темпов развития черной металлургии в условиях загнивающего капиталистического строя. Ежегодный прирост годовой выплавки стали не превышал 6% в среднем, и капиталистическая царская Россия по производству стали не смогла подняться выше пятого места в мире.

6. Металлургия стали как наука

Железоделательное производство издавна считалось тяжелым и сложным. Оно требовало большой физической силы и выносливости, производственной сноровки и определенного объема знаний, обычно передавшихся из поколения в поколение, часто тщательно оберегавшихся от посторонних и считавшихся незыблемыми.

Отдельные шедевры металлургии, такие, как знаменитая колона в Дели, клинки из Дамаска, испанские латы, русские кольчуги с «зерцалами» и.т.п. снискали уважение к мастерству древних железоделателей и позволили считать их труд высоким искусством.

Но опыт и искусство старых мастеров могли привести только к повторению уже пройденного, к копированию уже опробованных приемов и изредка к случайным находкам нового. Чисто эмпирический подход к производству железа и стали сохранялся до конца XIX в. Лишь отдельные вопросы например, кристаллизация стального слитка (Д.К. Чернов), получили научное объяснение. Между тем металлургические процессы как процессы химии высоких температур имеют общую природу со многими другими явлениями и управляются общими законами, хотя и специфично.

Многие передовые металлурги понимали необходимость обобщения накопленного опыта и обучения молодых поколений инженеров на базе этого опыта. Появились книги по металлургии и среди них знаменитый труд М.В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763 г.), в котором автор дал некоторые научные основы в форме открытого им же закона сохранения материи. В целом же основы металлургии чугуна и стали как науки положили А.А. Байков, В.Е. Грум-Гржимайло, М.А. Павлов. Использование ими принципа подвижного равновесия Вант-Гоффа и Ле-Шателье и в ряде случаев закона действующих масс позволило объяснить все известные в то время случаи влияния внешних условий (температуры, давлений, концентрации компонентов в растворе) на равновесие металлургических реакций, на состав и количество получаемых продуктов. Таким образом, появилась возможность управления процессами для проведения их в нужном направлении.

В результате увеличения производства металлов уже в первой половине XVIII в. начали складываться предпосылки для разработки научных основ металлургии, вся препятствующая история которой начиная с глубокой древности не выходила за пределы эмпиризма. Она “была цепью непрерывных практических исканий новых способов получения металлов, передела их и производства специальных сплавов”. Древние и средневековые мастера хорошо знали приемы получения и обработки железа, передаваемые из поколения в поколение. Часто эти приемы и накопленный опыт были достоянием отдельных семей или небольших групп мастеров и хранились в тайне.

         Все большая потребность в металлах, необходимость получать для изготовления различных изделий сплавы с разными свойствами заставили многих представителей науки XVIII в., прежде всего физиков и химиков, заняться разработкой теоретических основ металлургических процессов, постараться выяснить зависимость свойств металла от его состава, методов получения и характера обработки.

         Зачинателем науки о металлах на Руси по праву считается наш великий соотечественник Михаил Васильевич Ломоносов. Это был замечательный ученый, один из образованнейших людей своего времени, человек большого, многогранного таланта.

Он многое сделал для выяснения существа геологических процессов, для изыскания способов рациональной промышленной разработки полезных ископаемых. Ломоносов впервые создал стройную, подлинно научную теорию металлургического производства, сыгравшую огромную роль в развитии горнозаводской промышленности.

Металлургии стали, как наука стала как бы прикладной физической химией и особенно раздела – химической термодинамики. Всемирную известность приобрели труды А.А. Байкова по диссоциации окислов. Однако подлинный расцвет металлургии стали как наука получила в годы Советской власти. Большую роль в этом сыграли такие металлурги, как М.М. Карнаухов, Н.Н. Доброхотов, А.М. Самарин, И.А. Андреев, И.Г. Казанцев, О.А. Есин и многие другие. Задачи металлургической науки постепенно расширились. Она занимается в настоящее время не только изучением процессов, но и их совершенствованием, созданием новых схем и способов, нахождением путей дальнейшего улучшения качества продукции.

Большая работа ведется в области математических описаний процессов (составлению их алгоритмов), а также их полной автоматизации.

Основой современной науки о производстве стали являются: физическая химия, теплотехника (в особенности ее раздел - теплопередача) и гидро- и аэродинамика, т.е. учение о формах движения в жидкостях и газах материальных частиц [5].

7. Научные революции металлургии стали России в период XIV – XX вв., как переход от сырьевого, ресурсно-ориентированной экономики

к наукоемкой индустриальной экономике XXI века

         Научная революция подводит итог предшествующему периоду познания, поднимает его на новую, высшую ступень. Очищая науку от заблуждений, она открывает новые объекты и методы исследования, ускоряя тем самым темпы развития науки.

В металлургии стали яркие примеры научных революций можно отметить начиная с эпохи правления Петра I, но и до этого было не мало революционных изменений. При Петре I произошло революционное изменение в металлургии России, прежде всего это развитие уральской металлургии. На Урале в XVIII в. черной металлургии дал большой толчок тульский кузнец Никита Демидович Антуфьев. Демидовская металлургия знала кричное железо, домницы, а потом домны, литейный чугун, прокатное производство.

         С каждым этапом развития и создание новых научных теорий в металлургии обострялась значения экологических и ресурсосберегающих проблем. Если при первичном освоений технологий получения железа и сталей не было таких задач как обеспечения ресурсосбережения и равновесия «общество-природа», то современная металлургия XXI века достигла таких глобальных масштабов, что теперь это ставится на первый план. Рассмотрение научных революций в металлургии России показывает, что имеет видный рост производительности труда и выхода годной металлургической продукции (снижения брака за счет создание новых наукоемких технологий и совершенствования или оптимизации существующих технологий).

Современные печные агрегаты, используемые практически на всех этапах производства, и по сути дела, являющиеся основой металлургической промышленности, – наиболее энергоемкие элементы технологической цепи металлургического производства. И именно на них должно быть сконцентрировано основное внимание при проведении энергосберегающих мероприятий. При проведении энергосберегающих мероприятий на металлургических печных агрегатах возможно и необходимо применение четырех методов увеличения энергоэффективности [6]:

1. Повышение качества контроля и управления работой металлургической печи. Огромное количество отечественных печных агрегатов управляется на неудовлетворительном уровне. Устаревшие методы контроля и управления, измерительные приборы низкой точности, архаичные системы управления – вот основные характеристики подавляющего большинства отечественных металлургических печных агрегатов.

2. Повышение культуры производства. Как показывает практика, в условиях отечественных заводов можно добиться существенного снижения энергоемкости продукции за счет улучшения культуры производства. Как правило, при этом целесообразно ужесточение трудовой дисциплины и применение финансовых механизмов стимулирования персонала. Значительной экономии материало- и энергоресурсов можно достичь, например, за счет проведения таких организационных мероприятий, как упорядочивание ритма работы производственных цепочек «печь–прокатный стан».

3. Совершенствование конструкций металлургических агрегатов. С конструктивной точки зрения известны следующие основные направления совершенствования существующих конструкций печей: модернизация горелочного оборудования, оптимизация конфигурации рабочего пространства агрегата, применение современных малоинерционных керамоволокнистых футеровочных материалов с высокой степенью черноты и малой теплоемкостью, применение современных КИПиА. Целесообразна дальнейшая оптимизация алгоритмов управления нагрева металла и интеграция АСУ печей в АСУ ТП верхнего уровня.

4. Совершенствование технологии производства металлопродукции. Технологические мероприятия по энергосбережению предусматривают разработку и внедрение новых высокоэффективных технологий производства металлопродукции. Например, классическая цепочка производства горячекатаного листа включает в себя следующие стадии: сталеплавильная печь–МНЛЗ–методические печи–прокатный стан. При этом методические печи используются для нагрева уже остывших слябов до температуры прокатки. В цепочке сталеплавильная печь–литейно-прокатный модуль–прокатный стан, литейно-прокатный модуль заменяет МНЛЗ и методические печи, таким образом, в технологической цепочке продолжительный этап разливка–затвердевание–охлаждение до комнатной температуры–нагрев до температуры прокатки–подача на прокатку, заменен этапом разливка–затвердевание–подача на прокатку. Обязательно необходимо создание теплоизоляционных ограждений для всех видов рольгангов, предназначенных для транспортировки горячего металла.

В целом, к результатам проведения мероприятий по повышению энергоэффективности металлургического производства можно отнести следующие:

1. Снижение удельных затрат топлива и электроэнергии.

2. Изменение (оптимизация) баланса потребления энергии (по видам топлива).

3. Перераспределение (оптимизация) баланса потребления энергии по этапам производства.

4. Повышение качества производства (качества контроля и управления и, следовательно, качества готовой продукции).

5. Повышение требований к персоналу (организационные требования, культура производства).

6. Реконструкция и модернизация существующих металлургических агрегатов и производств.

7. Разработка и внедрение принципиально новых технологий и агрегатов.

8. Снижение экологической нагрузки металлургической отрасли на биосферу.

8. Заключение

Наука развивается по своим собственным закономерностями, т.е. обладает относительной самостоятельностью и внутренней логикой своего развития. Данная закономерность выражает неразрывность всего познания действительности как внутренне единого процесса смены идей, принципов, теорий, понятий, методов научного исследования. При этом каждая более высокая ступень развитии науки возникает на основе предшествующей ступени с удержанием всего ценного, что было накопленного раньше, на предшествующих ступенях.

В истории науки более поздние этапы её развития вовсе не сводятся к нулю значений более ранних стадий, а лишь указывают границы применимости этих более ранних стадий, включая их как предельные случаи в более широкую систему. В каждый определенный исторический период развития науки зависит не только от достигнутого уровня развития производства и социальных условий, но и от накопленного ранее запаса научных истин, выработанной системы понятий и представлений, обобщившей предшествующий опыт и знания.

В представленном реферате рассмотрена история развития металлургии стали России через научные революции. Научная революция приводит к фундаментальной ломке старой теории, или парадигмы. Т. Кун, например, считал, что в ходе научной революции возникает новая теория, уже завершенная и вполне оформленная, в то время как И. Лакатос утверждал, что победившая в результате научной революции научно-исследовательская программа должна развиваться, совершенствоваться до «пункта насыщения», после чего начинается ее регресс.

Существуют еще две другие современные модели описания развития истории, какой либо науки: модель истории науки как совокупность индивидуальных, частных ситуаций («Кейс-стадис» - casestudies), история науки как кумулятивный , поступательный, прогрессивный прогресс.


ЛИТЕРАТУРА

1. Е.В. Панченко и Б.А. Колчин, Железные и стальные изделия древней Руси, Сборники трудов Московского института стали имени И.В.Сталина, XXX, Металлургиздат,1951

2. Н.И. Красавцев и И.А. Сировский, Очерки по металлургии чугуна, Металлургиздат, 1947

3. Д.А. Прокошкин и Д.Я. Вишняков, Великий русский металлург П.П. Аносов, Металлургиздат, 1950

4. Н.Т. Гудцов и Б.Б. Гуляев, Дмитрий Константинович Чернов, Металлургиздат, 1950

5. Металлургия стали, под. Ред. В.И. Явойского и Г.Н. Ойкса, М.: Металлургия, 1973, 815с

6. М.Ю. Дубинский, МИСиС, Энергоэффективность металлургической промышленности России // Материалы 2-ой международной научно-практической конференции в Москве. 2002. С. 150-156.