Так дерзко разработали плазменную резку металлов в СССР

Свидетельствую, как когда-то группа ленинградских фанатов, где не было ни одного стахановца или героя, создала воздушную плазму для крупносерийной высокотехнологичной на мировом уровне резки металлов без которой сейчас не обходится ни один металлургический завод.

     Мне посчастливилось с некоторыми из этой группы работать позднее, с 1982 года преимущественно по курированию крупносерийного производства в СЗВЧЭО и изобретению электронных устройств для воздушноплазменного оборудования .

= Петр Новыш -Санкт-Петербург

А о самом начале отечественной плазменной эпопеи мне сообщил и разрешил опубликовать его авторский нижеследующий текст Виктор Кунин

Виктор Кунин (без моего какого-либо редактирования)

     Плазменной резкой во ВНИИЭСО начали заниматься в 1959 году, когда и была создана Физическая лаборатория во главе с Давидом Григорьевичем Быховским. Не знаю как, но в ней оказался привлеченный или присланный из Металлостроя (был такой завод и НИИ под городом ) работавший там Миша Фридляд. Вот он то и начал заниматься плазмой.        

     Первые горелки рисовал он и Жора Галечан. Источником питания служили два включенные последовательно генератора ПС-500. При таком включении их обмотка возбуждения часто перемагничивалась и Миша вынужден был снова и снова переключать ее. Учитывая, что генераторы стояли в холодном сарайчике, плотно друг к другу, руки у Миши были всегда грязными и обмороженными. Но плазменная резка получилась, и в маленьком уголке отгородили кабинку со сварочным трактором и какой-то большой начальник должен был приехать посмотреть. Быховский побежал в проходную встречать, прибрались и выстроились все. Прошествовал Начальник и включили резку. Все присели на корточки, поскольку резать собирались почти на полу. Из кабинки вырвался сноп искр и брызги расплавленного металла, и одна из капель попала в туфлю Быховского.

     Демонстрация закончилась и Давид Григорьевич не подав виду встал на расплавленную каплю. И не только встал, но проводил гостя до проходной и только вернувшись показал прогоревший носок и обожонную ногу. Плазменная резка по началу была в чистом аргоне и, кроме возможности резать медь и нержавеющие стали, других положительных качеств у нее не было. Но уже через некоторое время появились специальные источники питания с повышенным напряжением холостого хода и началась резка на аргонно-водородных смесях.
     Занялись разработкой оборудования и технологии плазменной резки фирмы:
ЦНИИТС (Центральный Институт Технологии Судостроения), где в отделе сварки работал В.П.Доброленский с Ю.М.Гусельниковым
ВНИИЭСО, где лабораторию возглавлял Д.Г.Быховский
Институт им. Патона, где вел эту работу Э.М.Эсибян
ВНИИАвтогенмаш с К.В.Васильевым и Кохликян

      Первые наши установки появились на Красном Выборжце, где нужно было обрезать листы меди после прокатки, и на Кировском заводе для резки нержавейки. Основной сложностью первых установок был выбор выпрямителя. Перепробовали все возможные тогда варианты и остановились на селенах. Селеновые блоки на большой ток с воздушным и масляным охлаждением. Установку с селеновым выпрямителем в масляном баке поставили на Могилевском чугунолитейном заводе для резки труб в процессе непрерывной разливки.

     Непрерывной разливки еще не было. Работала установка полунепрерывной разливки, когда из кристаллизатора заткнутого затравкой постепенно вытягивается чугунная труба длиной 6 метров. Идея была в том, что если трубу обрезать в том месте где чугун уже застыл и удалить, то следующую трубу можно получить уже без затравки – непрерывно. Кто и как финансировал эти работы, не знаю, но эксперименты мы с Богородским Юрием Александровичем проводили летом 1960 года в Могилеве.

     Перед началом решили прозвонить бак с селеновым выпрямителем перед заливкой масла. Оказалось, что пайку селенных блоков провели с кислотой и после не промыли. За время пути все выводы отвалились. Слава Богу, у селеновых блоков запасных выводов было много и мы почти две недели сидели перебирали и перепаивали блоки.
Резать должны были две горелки расположенные по диаметру напротив друг друга. Куда упадет отрезанная труба, не задумывались. Мы с Юрой сидели на верхней площадке под кристаллизатором, где проходила красная труба. Вот тут то я вылечил на всю жизнь свой радикулит – просто стал голой спиной на расстоянии пары метров от трубы.
Резка шла, но о дальнейшей работе и речи не было.
      В пристроенном к зданию лаборатории сарае собрали большой селеновый блок выпрямителя на 1000А, рядом три однофазных трансформатора и началась работа по резке при непрерывной разливке стали для Красноярского завода Сибэлектросталь через Стальпроект (Москва).
     На этом заводе проектировали линию непрерывной разливки нержавеющей стали 82х82мм. После разливки этот квадрат нужно было порезать. . Слиток нержавеющей стали сечением 82х82мм должен был отливаться на вертикальной установке высотой 40м с поворотом горячего слитка на горизонтальный участок, где его должны были резать на мерные длины. Одновременно разливалось два слитка, две плазменные установки должны были разрезать их, сцепившись со слитком за 26 секунд.

     Технологию отрабатывали долго. Получили большие куски проката и на стенде резали на пластинки толщиной 15-20мм. Потом, порядка десяти кусков проката закрепили на телеге параллельно друг другу и проезжая над ними, плазмотрон отрезал от каждого по пластинке. Затем телегу смещали и плазмотрон ехал в другую сторону. Нужно было показать надежность отрезания в процессе разливки. Когда приехал заказчик резали целый день. Технологию приняли. Для заказа оборудования к нам в институт приехал главный инженер завода Кудрявцев. Он пришел к нашему директору Николаю Яковлевичу Кочановскому и начал давить на него со сроками и важностью, но Н.Я. был опытный аппаратчик (всю войну просидел в Америке на приемке наших заказов) и быстро осадил его. Дальше начался нормальный разговор.
     Заказали два комплекта оборудования – оказалось, что отливать должны параллельно два ручья. Оборудование изготовили и отправили в Красноярск, мы с Валерой Васиным сидели в Запорожье занимаясь переплавом поверхности слябов (о начале этой работы надо рассказать отдельно), я после командировки собрался в отпуск в Ялту, благо половину дороги фирма уже оплатила.

     Вдруг звонок из Ленинграда – срочно вызывают в Красноярск. Я сказал Валере, что я уже уехал, отметил командировку и исчез. Бедный Валера отправился в Красноярск один, успев только переоформить командировку. Но меня этот путь не миновал. Вернувшись из отпуска, я в конце августа вылетел туда. В Питере было где то градусов 10-12, а утром в Красноярске около +40. Вышел из самолета как на сковородку теплая рубашка сразу мокрая, а пока добрался до завода, высох внутри настолько, что потом мог ходить только от одного автомата с газированной водой до другого.

     Валера рассказал о жуткой истерике главного инженера за задержку прилета представителя института в Красноярск. Хотя делать нам еще нечего – оборудование в цех не привезли, монтаж еще не начали и вообще завод странный. Завод действительно не обычный – не руды, не угля близко нет, как тут оказался металлургический завод? Выяснилось, что в ГУЛАГЕ кто-то предложил способ прямого получения железа из руды, Берия решил проверить и приказал построить в лагере завод, потом лагерь закрыли, а завод отдали Минчермету. Порядки на заводе остались лагерные. Полдня оформляли пропуск, а рядом с проходной забора нет. Перед ноябрем ударил мороз под -20°С, а в цехе ветилянционная труба 6х4 метра на крышу открытая, начали замерзать и лопаться трубы охлаждения и отопления. Прибежал механик цеха, попросил помочь огромный стенд с лозунгами и портретами вождей перенести и закрыть эту дыру. А на следующее утро ему устроили головомойку за разрушение наглядной агитации.
    Закончили первый этап в ноябре. Как положено при социализме перед ноябрьскими праздниками решили запустить все оборудование. Пригласили обком и горком, мы приготовились резать, но на верхней площадке показался кто-то и показал рога - в кристаллизаторе козел. По проекту у оператора полагалась телевизионная камера, показывающая выход из кристаллизатора сляба. Вторую камеру потребовал к себе в кабинет директор, а главный инженер обиделся, и камеру от оператора перенесли к главному в кабинет.
     Уходя начальство сказало, что пригласили не на рождение а на зачатие.
     Потом мы долго сидели в Красноярске втроем с Богородским и Валерой – на улице -40, в цехе делать нечего и Богородский учил нас преферансу. 12 декабря в Юрин день рождения собрались в ресторан – пропивать наш проигрыш. Нашли такси и поехали в центр города. Вышли из ресторана поздно – на улице по прежнему -40, а мы на другой стороне Енисея.
     Подняли руку и остановили скорую помощь и она нас и еще каких-то девиц развезла по домам.
     Жутко намучились с газами. Баллоны разместили в реципиентной подальше от разливки – ведь у нас водород. Привезли десять баллонов, подключили к магистрали, а они ее не заполнили.
     Работа потом завершилась ничем. Вроде они потом поставили авиационные пушки и стреляли, перерубая эти слитки.
     Быховский уехал в командировку в Запорожье, он туда ездить любил – там жила его мама. Оттуда позвонил и приказал отправить меня на Днепроспецсталь. Я приезжаю на завод, с большим трудом нахожу тот отдел, с которым мы должны работать, но Быховского там нет, и где он неизвестно.

Источник вроде на заводе, но где то на складах.    

     Пока нашли и привезли в цех, нашелся Быховский – он ездил в Днепропетровск – и только тогда объяснил задачу. После прокатки слитка в сляб на поверхности образуются дефекты, которые при раскатке портят лист. Показали участок, где шикарные украинские тетки с хорошими задницами таскают тележки с 5 киловаттными двигателями, на которых закреплены огромные круги абразива (диаметром больше двигателя) по поверхности сляба вырезая помеченные ОТК участки. Искры летят, адский шум, вонь и почти нулевой эффект. А рядом 10 огромных строгальных станков обрабатывают такие же слябы, но с более глубокими дефектами, удаляя всю поверхность на 5-10 мм.
     Быховский предложил переплавить поверхность сляба аргонно-водородной плазмой. Для этой цели выделили один из огромных строгальных станков с шириной стола больше двух метров и с длиной около 6 метров. Спасибо заводским электрикам, которые уменьшили скорость перемещения станка. Вызвал в Запорожье Валеру Васина, подключили установку, повесили вместо резца плазмотрон и, передвигая плазмотрон на ширину образованной полосы, переплавили за несколько дней всю поверхность. Потом сляб прокатали, и количество дефектов оказалось существенно ниже. Но потом появилась идея переплавлять поверхность не сляба, а слитка из которого он получен. С этой задачей в Запорожье поехал на следующий год А.Я.Медведев. У него по идее получилось, но слиток при поверхностном переплаве повело. Продолжения эта работа не имела.

     Воздушно-плазменная резка началась после статьи в Welding Gurnal о резке на воздухе с циркониевым электродом. Быховский достал кусочек циркония, и Саша Медведев попытался по принятой тогда для вольфрама методике впаять его в медный цилиндр.
Цирконий исчез. Только потом поняли что он полностью растворился в меди.
Пытались зажать его в цангу – тоже плохо. Стали запрессовывать в медный стаканчик, оказалось работает, но тут же начали пробовать другие металлы из той же группы таблицы Менделеева.

Гафний удалось запатентовать и даже жить с патента много лет.

     В это время потребовались трубы для газопроводов диаметром больше 600мм – у нас таких не делали. Начали строить новую линию 1200 на Челябинском трубопрокатном заводе. Выяснилось, что маловата мощность кислородной станции завода для резки. Где и как об этом узнал Д.Г. не знаю, но после визита Бродского на завод, стало ясно, что заменить кислородную резку на плазму можно, и Быховский предложил оснастить цех воздушно-плазменной резкой. У нас не было еще никакого оборудования, ни источников питания, ни плазмотронов, ни катодов. Но все закрутилось. В Челябинске сидели все. Быховский, Медведев, Володя Фирсов, Валя Румен, Толя Добродеев, Гена Громов Слава Соболев и другие. Даже я отсидел несколько недель. Из Тбилиси присылали ИПГ-500, которые начал выпускать Тбилисский завод Электросварочного оборудования.

     Из Ленинграда присылали катоды и плазмотроны, на заводе развели воздух и электричество и резка пошла. По рольгангу подъезжала труба, ее загоняли в станок, подводились два плазмотрона, включались две дуги и плазмотроны начинали вращаться вокруг трубы. Обрезался один конец трубы, и она перегонялась на другой станок, где обрезался другой конец. Работали две линии, количество необходимых запчастей постоянно возрастало. Главный инженер завода Медников принял решение организовать производство катодов у себя. Уже в 2000 годах я видел на заводе участок где делали катоды, сопла и плазмотроны типа ПВР-1, но немного другие.
     После ЧПТЗ воздушно-плазменная резка пошла на многие заводы, но источники питания ИПГ-500 изготавливались только на Тбилисском заводе электросварочного оборудования, и в институте Ю.А. Богородским был разработан специальный источник питания АПР-401 с дросселем насыщения и кремниевым выпрямителем. Установка состояла из источника питания, шкафа управления и отдельного покупного блока, где на плите были смонтированы автоматический выключатель на 200А и контактор. Этот контактор нельзя было установить в источник или шкаф управления – боялись, что он при включении разобьет любой ящик. Еще в комплект установки входил плазмотрон ПВР-1.
   Буквально в начале января Быховский выпустил приказ и ответственным по этой теме был назначен я. А в феврале была назначена МВК по этой машине. Причем источник питания разрабатывает Тбилисское Отделение ВНИИЭСО, а шкаф управления наше ВНИИЭСО. Я даже документов по этой установке еще не видел. Быховский поехал на МВК в Тбилиси, даже не прочитав, что такое МВК и что нужно предъявлять комиссии. Потом был звонок из Тбилиси - это было в конце дня в пятницу – срочно подготовить все бумаги и в воскресенье Кунину привезти их в Тбилиси.

     Все сели писать паспорт, технические условия, описание на установку, которой в глаза не видели. Вечером в проходной подписали у директора пустые титульные листы, поставили на них печать, всю субботу писали и печатали, а утром в воскресенье я вылетел. МВК не прошло, но все-таки мы выглядели лучше. После этого был составлен список всех необходимых бумаг, и меня вызывали к зам директора Смирнову каждый день с отчетом о готовности документов.

   Второе МВК проводил уже зам начальника главка. Началась передача заводу чертежей – нудная процедура проверки каждого листа, записи всех замечаний и споров по оформлению. Вдруг ко мне подходит кто-то из наших (а приехала большая делегация) и шепотом просит собрать все чертежи и унести их к себе. Оказалось, что начальство договорилось начать производство этих установок не в Тбилиси а Степанаване.
Мы с Турулевым должны были привезти на завод комплект чертежей наших питерских и из Тбилиси. Это было перед приездом в Тбилиси Брежнева и весь завод ежедневно ходил на репетиции демонстрации. Долго не могли отпечатать синьки чертежей – то один , то другой сотрудник отсутствовал. Ночным поездом доехали до Кировокана, дозвонились до завода, оттуда прислали машину и мы привезли чертежи - от ВНИИЭСО на маленький пульт и от Тбилиси на источник.

   Потом, уже в другой раз мы с Галей Крыжановской сидели в конструкторском отделе завода и пытались согнать во что-то общее эти чертежи. Так в схемах все номера проводов начинались с 1 как в пульте, так и в источнике. Пришлось рисовать общую новую схему и менять все монтажные схемы. Обшивка на пульте крепилась винтами М6, а на источнике М5 и т.д..
     В 1971г. я провел в Степановане несколько месяцев – мы с Валерой Васиным сочиняли испытательный стенд, собирали и испытывали первые АПРы и долго подбирали обмотки дросселя. обучали местных работе. Очень подружились с главным инженером Э.Е.Реймерсом, , нач. тех. отдела Аидой Пагосян и ее замом Самвеликом Шахвердяном, женой Реймерса Инной.
      Когда собрали первый выпрямитель, спохватились, что нет нагрузки для испытаний. Притащили бочку с водой, насыпали в нее соли и, пока не закипела, грели. Но характеристики получились пологие, приехавший Марк Неймарк обвинил в этом неправильный реостат. Тогда на помойке нашли нихромовую спираль от сгоревшей печки и, бегая вдоль нее, снова сняли и получили точно такую же характеристику. Пришлось осваивать расчет дросселей по Справочнику электрика, и доказывать ошибки Тбилисского филиала ВНИИЭСО Быховскому. Потом, наматывая новые катушки и ставя их в дроссель подбирать нужные параметры. Первая партия выпрямителей ушла к заказчикам с плохими характеристиками, но потом источники пошли нормальные.
Года через три эту установку собрали в один шкаф и она под названием АПР-403 выпускалась еще много лет.

       Первую партию плазмотронов ПВР-1 изготовленных на заводе, я сам отвез с завода в Москву в Энергомашэкспорт для отправки в Японию.
Получили отзыв японцев – трудно собирать плазмотрон. Володя Фирсов нарисовал первый вариант быстросменного ПВР-402. Эта конструкция, естественно с доработкой выпускается и сейчас. Вообще большинство конструкций российских плазмотронов выросли из этой модели.
Последующие командировки невозможно разместить по времени – нужен какой-то архивный документ, а их нет.
     Быховский организовал приказ по Министерству Электротехнической промышленности, и все заводы должны были внедрить установки АПР-401 в своих цехах. Вот по этому приказу мы ездили на заводы «нашего» министерства. По Уралу ездил я. Лысьвенский завод тяжелого электрического машиностроения (Лысьва), Карпинский машиностроительный завод (Карпинск), Уралэлектромаш (Свердловск), а потом еще и «Тяжмаш» (Сызрань) и Харьковэлектромаш.                              =Виктор Кунин  

А вот лично моим (Петр Новыш) творческим вкладом (совместно с талантливыми коллегами) в разработку установок было изобретение источников и устройств электропитания плазмы по нашим Авторским свидетельствам СССР

№№ 1249789; 1259853; 1290627; 1292279; 1485524; 1504029; 1607580; 1626932; 1660301; 1731526; 1743071; 1773635; а также трем авторским еще и с руководством завода-изготовителя плазменных устеновок №№1176516; 1280779; 1646151 и даже двух патентов Российской Федерации №2022736 и №2047438.

Убедительно прошу специалистов, знакомых с историей внедрения технологий отечественной плазменной резки, прислать нам свидетельства по этому вопросу.

Особенно интересна эпопея с изобретением ребятами гафниевых катодов плазмотрона.

В другой стране авторы, вероятно, на базе этих решений стали бы миллиардерами.

=Петр Новыш –Санкт-Петербург