Уральская плита спасла российский стальпром

Ученые УрО РАН опережают вызовы.

На полях выставки "Иннопром-2022" было подписано соглашение о создании научно-промышленного кластера двойного назначения по транспортному машиностроению. Задача новорожденного "союза компьютера и станка" - упростить и ускорить производство продукции от лаборатории до серийного производства.

Среди "учредителей" кластера, кроме оборонщиков и машиностроителей, значатся Уральский федеральный университет и Уральское отделение Российской академии наук (УрО РАН). Импортозамещением уральские ученые занимаются давно и весьма эффективно. Это - порошковые магнитомягкие материалы, оптические материалы с использованием нанотехнологий, композиционная керамика, пластифицирующие покрытия для металлов и сплавов.

Помогут ли нашей промышленности эти и другие уральские ноу-хау? Об этом корреспондент "Уралинформбюро" поговорил с главным ученым секретарем УрО РАН, членом-корреспондентом Российской академии наук Алексеем Макаровым.

- Алексей Викторович, научная сфера в России одна из самых закрытых. Многие разработки проходят под грифом "секретно", а те, что лежат в открытом доступе, понятны лишь профессионалам. Каким образом эти открытия и изобретения помогут импортозамещению?

- Начнем с того, что термин "импортозамещение" сегодня уже уходит на второй план, сейчас уже речь идет о технологическом суверенитете. Под импортозамещением часто понимают замену эффективной зарубежной технологии на более простую отечественную, но с более низкими производственными показателями. А вот если мы выходим на полное восстановление характеристик, которые были присущи импортному прототипу, и создаем его полный аналог собственными силами – это уже технологический суверенитет. Сейчас стоит задача не просто "как-то чего-то заместить" или закупить на азиатском рынке, а создать условия для генерации и реализации современных технологий по всей линейке, от научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских (НИОКР) работ до реализации на производстве с использованием современных материалов и технологий.

- Какой вклад в этот "суверенитет" уже внесли институты УрО РАН? Какие технологии уже разработаны, какие находятся в процессе разработки?

- Надо сказать, что наши институты работают не только в Уральском федеральном округе, но и за его пределами — в Республике Коми, Пермском крае, Удмуртии, Оренбургской и Архангельской областях. Начиная с 2013 года институты выведены из состава РАН и сейчас находятся в ведомстве Министерства науки и высшего образования РФ, но в своих названиях они сохраняют принадлежность к Академии наук, которая осуществляет их научно-методическое руководство. Основное предназначение академического института – заниматься фундаментальной наукой, но созданные в лабораториях разработки невозможно реализовать без тесного партнерства с предприятиями. А для такого партнерства, в свою очередь, необходимы и развитая сеть НИОКР, и заинтересованность самих предприятий в реализации новых технологий.

Например, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН совместно с госкорпорацией "Росатом" в рамках проектного направления "Прорыв" занимается разработкой технологии пирохимической переработки отработавшего ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах. В разработке участвует значительное количество предприятий реального сектора экономики из Димитровграда, Санкт-Петербурга, Москвы. В городе Северск (Томская область) на площадке Сибирского химического комбината недавно началось строительство опытно-демонстрационного энергокомплекса, где технология будет апробирована.

Контурные тепловые трубы, разработанные учеными Института теплофизики УрО РАН. Фото: сайт Уральcкого отделения Российской академии наук

Институт теплофизики разработал контурные тепловые трубы, которые могут использоваться в системах охлаждения компактных твердотельных лазеров, микросхем и серверов, применяются в автомобильных компьютерах, пассажирских самолетах и даже космической технике. Несколько лет назад восемь таких труб были установлены на геостационарных спутниках "Ямал".

А Институт физики металлов УрО РАН участвовал совместно с научно-производственным предприятием "Машпром" из Екатеринбурга и Уральским федеральным университетом в создании инновационной технологии производства плит кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Сегодня 96% объема стали в мире производится с помощью этого метода. Большая часть МНЛЗ на наших металлургических предприятиях импортные, из Австрии, Германии, Италии, хотя в советское время такие технологии разрабатывали в нашей стране, в том числе на Уралмаше, и продавали лицензии в эти западные страны, в Японию.

Фото: сайт завода "Машпром"

"Сердце" этой машины – кристаллизатор, в котором жидкий металл превращается в слиток, готовую заготовку, не требующую многократного передела – нагрева, ковки и так далее. Стенки кристаллизатора изготовлены из медных сплавов (бронзы) для лучшего теплоотвода. Чтобы они как можно дольше не изнашивались, им необходимо специальное покрытие. И долгое время медные плиты с гальваническими покрытиями приходилось закупать за границей.

- То есть в этой сфере до недавнего времени была почти стопроцентная импортозависимость?

- Именно так. Но нам удалось разработать и реализовать на производственной площадке "Машпрома" в Нижнем Тагиле собственную технологию производства и восстановления плит кристаллизаторов с износостойкими композиционными покрытиями. Стойкость наших, уральских плит в разы выше, чем у импортных аналогов! Сейчас идет постепенная замена импортных плит на отечественные на ведущих металлургических предприятиях страны. Экономический эффект от замены уже в 2017 году превысил 7,2 миллиарда рублей. Это позволяет обеспечить технологический суверенитет по важному для национальной безопасности безопасности переделу производства стали в России. А вот если бы этого не было сделано, в условиях санкций нашей сталелитейной промышленности России грозила бы полная остановка.

Сейчас в рамках деятельности Уральского межрегионального научно-образовательного центра (УМНОЦ) "Передовые производственные технологии и материалы" Институтом физики металлов (научный партнер) и ЗАО "НПП "Машпром" (индустриальный партнер) проводится работа над созданием отечественной технологии восстановления медной основы плит кристиллизаторов методом сварки трением с перемешиванием. Эта новая технология позволит в ближайшей перспективе полностью отказаться от импортной закупки дорогостоящего расходного оборудования МНЛЗ – медных плит кристаллизаторов.

Кстати, на "Иннопроме", на стенде Свердловской области руководству правительства и Минпромторга России был представлен проект "Машпрома" и ИФМ УрО РАН по инновационным плитам кристаллизаторов с перспективами полного устранения импортозависимости при использовании технологии сварки трением с перемешиванием. И премьер правительства Михаил Мишустин назвал эту разработку "очень важным проектом".

Премьер Михаил Мишустин на пленарной сессии выставки "Иннопром-2022"

- Какие еще институты Отделения отличились на импортозамещающем "фронте"?

- Список может быть очень длинным! Институт органического синтеза имени академика Постовского…

- Тот самый, что разработал противовирусный лекарственный препарат "Триазавирин"?

- Совершенно верно. Так вот, ученые этого института участвовали в создании противотурбулентных присадок для труб, используемых при прокачке нефти. Нефть, соприкасаясь со стенками трубы, образует турбулентные завихрения, на их устранение уходит много энергоресурса. Разработанные отечественные присадки эффективно справляются с этой проблемой и тем самым существенно снижают гидравлические потери при перекачке нефтепродуктов. Для изготовления отечественных присадок в структуре "Транснефти" уже построен крупный завод в Елабуге.

Сегодня Институт органического синтеза активно участвует в создании технологий биоразлагаемых полимеров, в том числе в рамках деятельности УМНОЦ. Это ведь проблема мирового масштаба: пластики, как известно, не разлагаются в течении столетий. Задача создать не просто "наши" полимеры, но и более дешевые, чем за границей.

- Перечисленные разработки — безусловно, "прорывные", но все они относятся к макроэкономике. А есть новинки, приближенные к нуждам рядового потребителя?

- Конечно, есть. Например, Институт электрофизики создал компактную линию радиационной стерилизации скорлупы яиц. Она будет применяться на птицефабриках. Обработка яиц пучком электронов построена таким образом, что облучается только скорлупа, а внутренне содержимое яйца остается нетронутым. Благодаря этому ноу-хау уменьшается время выведения цыплят, в 20 раз сокращается их заболеваемость, увеличивается вес тушки.

- Вернемся к теме транспортного машиностроения, о котором много говорилось на "Иннопроме-2022". На сессиях и круглых столах звучал один и тот же рефрен: нам нужны новые, быстрые и экологически безопасные поезда, трамваи, электробусы, электромобили. За рубежом такая техника уже давно ходит по городским улицам. Готова ли уральская наука в нынешних непростых условиях "догнать и перегнать" иностранных разработчиков транспортных технологий?

- Мы уже говорили о технологии сварки трением с перемешиванием. Она востребована в производстве скоростного железнодорожного транспорта, способного разгоняться до 300 километров в час и выше. В конструкции таких поездов используются легкие материалы – алюминиевые сплавы.

Лидером в производстве такой техники считается Китай, и там очень широко применяются установки сварки трения с перемешиванием портального типа. Но мало кто знает, что эта технология тоже рождена в СССР, а недавно такая установка появилась в нашем Институте физики металлов УрО РАН. Она, как я уже говорил, используется при восстановлении медных плит кристаллизаторов, но ее также перспективно применять и при производстве современного железнодорожного транспорта.

Создание таких поездов на Урале ускорит технология сварки трением с перемешиванием

- Эта технология уже запущена в производство?

- Чтобы выйти на реальное внедрение, требуется научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа, и, главное, желание производителя заглянуть немного вперед и начать осваивать новейшие прогрессивные технологии. Но промышленная база для ее применения в регионе есть. Я имею в виду завод "Уральские локомотивы" в Верхней Пышме, производящий замечательные электропоезда "Ласточка".

Беседовал Евгений СУСОРОВ