Ученый, новатор, борец (видео)
ВИЗИТКА
Владимир Александрович Смоляк – кандидат технических наук, профессор кафедры промышленной электроники Днепродзержинского государственного технического университета (ДГТУ). Основатель кафедры автоматики, преобразованной впоследствии в кафедру электроники. Автор 15 книг, в том числе – 10 учебников.
ВСЕ НАЧИНАЛОСЬ В ДОМЕННОМ
Владимир Александрович Смоляк впервые переступил порог проходной Дзержинки в 1947 году, когда ему еще не было и восемнадцати. Первым рабочим местом в биографии будущего ученого-практика стал участок загрузки шихты доменного цеха. Тяжелая работа не испугала, а напротив, подтолкнула юношу к мысли о продолжении учебы и, чего греха таить, карьерном росте.
Выбор, естественно, пал на Днепродзержинский вечерний металлургический институт, где занятия проходили после трудовой смены. Через пять лет дирекция завода командировала молодого специалиста в качестве мастера производственного обучения в училище, готовившее рабочие кадры для Дзержинки. Но на этом Владимир Александрович не собирался останавливаться и поступил в аспирантуру Днепропетровского металлургического института. В 1959 году он защитил кандидатскую диссертацию по теме «Автоматизация доменного производства» и остался там работать ассистентом кафедры металлургии чугуна.
Однако с родным городом и заводом, давшим ему путевку в жизнь, не расставался. В те годы в институт поступила группа китайских студентов, которые после теоретической подготовки проходили производственную практику в доменном цехе Дзержинки. В.А.Смоляк взял на себя заботы по их трудоустройству, расстановке по рабочим местам, читал им лекции по металлургии чугуна и электрооборудованию прямо в красном уголке цеха.
Казалось бы, расстояние от Днепродзержинска до Днепропетровска небольшое, можно было и дальше спокойно ездить на работу и добиваться получения в областном центре квартиры. Но судьба преподнесла неожиданный сюрприз. Бывший директор (тогда должности ректора не было) Днепродзержинского металлургического института Павел Ефимович Косенко и пришедший на его место Владимир Иванович Логинов при встрече поинтересовались, сколько еще молодой кандидат технических наук собирается курсировать между городами, и предложили перейти на работу в институт, так сказать, по месту жительства. В Днепродзержинске Владимиру Александровичу поручили заняться организацией новой кафедры – автоматизации металлургических процессов, с которой, собственно, началось дальнейшее развитие института в завод-ВТУЗ, затем в индустриальный и, наконец, в ДГТУ. Новой кафедрой он успешно руководил на протяжении 15 лет.
– Однажды произошел такой курьезный случай, – вспоминает В.А. Смоляк. – Кафедра автоматики пользовалась большой популярностью у студентов и абитуриентов, каждый год было достаточное количество желающих здесь учиться. Но новые специальности составили серьезную конкуренцию ряду традиционных металлургических. И вот однажды приходит директива Минвуза Украины о прекращении приема студентов на мою кафедру, что фактически означало ее закрытие. Мириться с таким положением дел я не собирался и отправился искать правду в саму Москву!
Накануне один мой хороший друг – директор завода им. Петровского Анатолий Петрович Лихорадов решил мне помочь в защите профессиональных интересов и дал несколько мудрых советов. Прежде всего подсказал, что сохранить кафедру можно будет, если я докажу вышестоящему руководству целесообразность ее существования. А для этого необходимо организовать подготовку специалистов, в которых нуждается современное металлургическое производство. К слову, у нас на кафедре уже были созданы все условия для обучения специальности «Электронщик».
Свои мысли по этому поводу я детально изложил заместителю министра Минчермета СССР И.В.Краснову. Он меня внимательно выслушал и принял решение направить в Днепродзержинск комиссию, которая должна была все проверить на практике. Более того, ответственный работник министерства, который отвечал за подготовку инженерных кадров для черной металлургии СССР, лично приехал в институт, побывал на моих лекциях, внимательно познакомился с условиями работы кафедры автоматики и дал очень высокую оценку организации работы всего преподавательского коллектива. Вскоре из министерства пришли документы, подтверждающие «добро» Краснова на перепрофилирование кафедры автоматики на кафедру промышленной электроники.
НА ПУТИ К СОВЕРШЕНСТВУ
В 2012 году Владимира Александровича пригласил на ДМКД Генеральный директор Максим Сергеевич Завгородний. Итогом этой встречи стало подписание договора с ученым о сотрудничестве в области реализации проекта по переводу доменных печей с природного газа на пылеугольное топливо (ПУТ). О подробностях этого сотрудничества мы узнали из первых уст.
– Владимир Александрович, какое отношение Вы имеете к пылеугольному топливу?
– Начну с того, что идея перехода металлургического производства на пылеугольное топливо появилась в разных странах в середине ХХ века. Особенно интенсивно в этом направлении работали в США, Японии, Англии, Франции, Бельгии. Однако вдувание угольной пыли тогда не получило распространения, несмотря на то, что многие страны располагали крупными запасами угля. Причин было несколько.
Например, в доменных печах широко использовали природный газ и мазут, стоимость которых была ниже стоимости кокса. Сыграла роль и дороговизна оборудования для вдувания угольной пыли. Но в самом начале освоения новой технологии все эти нюансы были мало изучены, поэтому каждый завод экспериментировал и с сырьем, и с оборудованием.
Металлурги Днепродзержинска тоже не остались в стороне от новых веяний. На Днепровском металлургическом заводе, как тогда называлось ПАО «ДМКД», первые опыты с ПУТ проводились благодаря инициативе заведующего кафедрой металлургии чугуна и автоматизации металлургического производства Днепропетровского метинститута профессора Арнольда Давидовича Готлиба. В то время я учился в аспирантуре под его руководством и в 1955 году принял участие в одной из первых экспериментальных плавок с использованием метода вдувания угольной пыли на 12-й доменной печи объемом 1427 м3 при выплавке ферросилиция.
Пыль вдувалась в печь в течение четырех суток в среднем по 30 т в сутки, температура дутья составляла 800°С (на 100° С выше, чем в период, предшествующий опытам). Расход кокса при выплавке ферросилиция сократился с 1585 кг/т до 1475 кг/т или на 6,9%. Когда вдувание ПУТ прекратили, расход кокса вновь возрос до 1580 кг/т. Содержание кремния в чугуне осталось без изменения, а содержание серы уменьшилось (в связи с увеличением основности шлака) с 0,03-0,04% до 0,02-0,025% . Таким образом, при вдувании угольной пыли в количестве 5-6% от общего расхода горючего экономия кокса равна примерно такой же величине.
– Как все происходило? Откуда брали угольную пыль, и каким образом ее вдували в домну?
– Уголь измельчали в шаровых мельницах на заводской ТЭЦ, а потом в цистернах привозили на 12-ю домну, засыпали в бункер, и при помощи сжатого воздуха подавали угольную пыль в фурмы. При этом практически ничего не пришлось строить, кроме бункера для загрузки угольной пыли, да плюс еще в фурмах оборудовали временно дополнительные трубопроводы, по которым закачивали ПУТ. Повторю, что это были первые, пристрелочные опыты. Но даже тогда, в далеко не совершенных условиях, мы смогли получить неплохую экономию кокса. Помимо этого повышалось качество чугуна, так как в нем снижалось содержание серы. Как известно, сера – это враг чугуна, она придает красноломкость. Если из чугуна с высоким содержанием серы выплавить сталь и прокатать рельс, то он будет крошиться как замазка.
– Почему тогда не продолжили работу по усовершенствованию технологии, хотя все получалось довольно неплохо?
– Причин остановки экспериментов было несколько. В частности, угольная пыль обладает высоким абразивным действием и как наждак вытирает внутреннюю поверхность трубопровода, по которому ее транспортируют под высоким давлением. Особенно сильно изнашивались при этом перегибы труб. На заводе тогда еще не знали, что можно защищать поверхность таких участков с помощью очень прочных антиабразивных сплавов. Сейчас конусные поверхности засыпного аппарата доменной печи наплавляют наверху, на колошниках, сармальтом или победитом, которые выдерживают сильное абразивное воздействие. Да и возможности для более мелкого помола угля появились другие, современное оборудование позволяет получать буквально угольную пудру с микронными размерами измельченных частиц.
Прекращение экспериментов в 50-х годах можно объяснить также конкурентной средой: многие маститые специалисты и ученые выступали за сохранение традиционных технологий, ратовали за использование в металлургии мазута или природного газа как наиболее дешевых на тот период времени ресурсов. Но сегодня все изменилось, безумно дорогим стал газ, и те, кто уже внедрил пылеугольные технологии, выигрывают по всем направлениям, получая весьма заметную экономию как на энергоресурсах, так и на себестоимости конечной продукции.
– Какой уголь использовали при первых экспериментах?
– Пробовали применять разные марки – жирный, длиннопламенный, высоко- и низкокалорийный. Шел этап исследования, апробирования, и все хотели понять, что будет лучше, найти оптимальные решения. Вообще стоит отметить, что технология ПУТ требует использования кокса более высокого качества по сравнению с тем, что потребляется сегодня в украинских доменных печах. Еще в союзные времена в металлургии украинский коксующийся уголь шихтовали с более качественным российским. На современном этапе примерно третья часть коксующегося угля импортируется украинскими металлургическими предприятиями из России, Казахстана, США и Канады.
Специалисты и аналитики подсчитали, что на основе украинского сырьевого потенциала можно ежегодно производить лишь около 3,8 млн. т кокса, соответствующего требованиям ПУТ. А при стопроцентном переходе металлургических предприятий на технологию вдувания ПУТ им потребуется 10,5 млн. т кокса с высокими показателями качества и 4 млн. т кокса обычного качества в год. При этом доля импорта увеличится, но даже если топливо для пылеугольных установок будет полностью завозиться из стран дальнего зарубежья (например, Австралии), и по высокой цене, в любом случае это будет дешевле и эффективнее, чем использование импортного природного газа.
– Как воспринимали сами доменщики в конце 50-х эксперименты с ПУТ?
– Директором завода тогда был Георгий Григорьевич Орешкин, в недавнем прошлом – доменщик, и он горячо поддерживал новые предложения. Начальник доменного цеха Анатолий Николаевич Чечура и его заместитель Иван Лазаревич Колесник тоже с одобрением относились к идее применения ПУТ. Вообще все мастера и рядовые рабочие трудились с большим энтузиазмом, активно обсуждали происходящее, отмечали как достоинства, так и недостатки новой технологии. Ну а лично я получил первый опыт работы по новой технологии и сделал для себя определенные выводы по устранению некоторых ее наиболее слабых мест. В дальнейшем знакомство с достижениями коллег на других предприятиях Украины и России позволило не только существенно пополнить мои собственные знания, но и выработать ряд полезных решений, многие из которых сегодня пригодились на ДМКД.
– Руководитель комбината ставил перед Вами какие-то конкретные задания?
– Как научно-техническому консультанту мне было поручено проработать теоретически и практически несколько вопросов, и по окончании заключенного с дирекцией контракта все мои выводы были отражены в подробном отчете. Например, мною был учтен негативный опыт работы при использовании ПУТ на одном из украинских предприятий, когда из-за технологических погрешностей там сгорели холодильники и вышла из строя доменная печь. В моем отчете указано на возможность возникновения аналогичной проблемы в условиях ДМКД. Чтобы избежать аварии, вместо традиционной системы обустройства холодильников на домнах, когда все замкнуто в единую цепочку, я предложил разбить ее на независящие друг от друга сектора, в каждом секторе оставить по 2-3 холодильника, чтобы вода в конце не достигала критических точек и холодильное оборудование не подвергалось рискам расплава. За всеми температурными показателями контроль осуществляется с помощью стандартного киповского оборудования.
Сегодня существуют варианты решения и проблемы быстрого истирания внутренних поверхностей труб, по которым будет подаваться угольная пыль. Я также предложил сделать наплавку сармальтом для защиты некоторых участков трубопроводов. Насколько этот материал продлит срок службы оборудования, пока сказать невозможно, так как не определены марки угля для ПУТ, с которым здесь будут работать. Но в любом случае это будет более выгодно экономически, чем оставить трубы без дополнительной защиты.
В настоящее время завершается строительство комплекса ПУТ по проекту фирмы Paul Wurth (Люксембург) для доменных печей №№1М, 8, 9 и 12. После завершения строительства комплекса ПУТ перед вдуванием топлива следует выполнить экспериментальное научное исследование работы доменной печи №12, на которой в 1955 и 1956 годах вдували ПУТ. После работы ДП-12 с вдуванием ПУТ в течение одного месяца необходимо будет сравнить технические показатели до вдувания и при вдувании ПУТ. Исследования в горне я предлагаю провести по собственной методике, опубликованной в журнале «Сталь»,№9, 1961 г. Необходимо также исследовать состав и калорийность доменного колошникового газа с пылеугольным топливом и без него.
– Интересно, к каким результатам пришли металлурги других стран, внедрившие технологии пылеугольного вдувания?
– Начиная с 80-х годов, в странах Европы и Азии основным видом вдуваемого топлива становится уголь. В настоящее время более 100 пылеугольных комплексов работают в странах Европейского Союза, Китае, Японии, Корее, США. Более половины годовой выплавки чугуна в мире производится с вдуванием ПУТ.
В Японии ПУТ начали применять с 1981 года на металлургических заводах в городах Онтэ и Кобэ по технологиям, разработанным фирмами ARMCO (American Rollin Mill Corporation) и «Петрокарб» (США). Угольную пыль вдували в доменные печи полезным объемом 4158 м³ и 1845 м³. Расход ПУТ составил 50-51 кг/т чугуна при расходе кокса 410-394 кг/т чугуна. Коэффициент замены кокса составил 1,0 – 1,2 кг/кг угля при неизменной производительности доменных печей.
В Пинине (США) доменные печи работают с вдуванием угольной пыли с 1965 года. Там при среднем расходе ПУТ 159 кг/т чугуна расход кокса на печах составил 467 кг/т чугуна. На доменной печи объемом 576 м³ расход угольной пыли достиг 279 кг/т чугуна при расходе кокса 336 кг/т чугуна и удельной производительности 245 т/(м³ · с). В отдельных плавках расход угольной пыли составил 319 кг/т чугуна (около 52% от общего расхода топлива). Оптимальный расход угольной пыли составил около 45% от общего расхода топлива. Уголь для вдувания содержал 77-80% летучего углерода, 13-15% золы, 7-8% летучих веществ и небольшое количество серы (0,12-0,54%).
В зависимости от условий и технологического режима доменной плавки коэффициент замены кокса составляет 1,0-1,3 кг кокса/кг ПУТ.
Ну а в Украине первая промышленная установка по приготовлению и вдуванию ПУТ была построена в 1980 году на Донецком металлургическом заводе (ДМЗ). Кстати, далеко не все знают, что она была первой во всей Европе. После 20-летней эксплуатации ее реконструировали и ввели в строй снова 22 августа 2002 года.
– Владимир Александрович, чем Вы занимаетесь в последнее время? Не собираетесь уйти на пенсию по-настоящему?
– Об отдыхе на пенсии даже не думаю, мне некогда. Потому что помимо преподавательской работы в университете я с удовольствием консультирую специалистов комбината по тем вопросам, которыми владею. Пишу статьи для профильных изданий, встречаюсь с бывшими студентами и коллегами-учеными на различных предприятиях, знакомлюсь с опытом работы зарубежных специалистов, читаю в оригинале публикации в английских журналах и книгах. Заканчиваю работу над книгой в соавторстве с генеральным директором ДМКД М.С.Завгородним «Автоматизация управления металлургическими агрегатами», куда войдет целая глава по автоматизации процесса вдувания пылеугольного топлива на доменной печи. И могу сообщить читателям «Знамени Дзержинки», что готовлю к печати подборку своих воспоминаний о работе Днепродзержинского государственного технического университета и Днепровского металлургического завода. Так что до новых встреч!