Искусство графитации
Учился я в московской школе №212 и до войны успел окончить 4 класса. 15 июля 1941 года мы уехали в эвакуацию: меня отправили в деревню к бабушке, которая жила под Тулой, и до 9 класса мне пришлось продолжать обучение в Теплинской средней школе. После окончания войны я вновь вернулся в свою родную 212-ю школу, которую и закончил в 1948 году. На меня произвело неизгладимое впечатление посещение дня открытых дверей Бауманки, куда я ходил с другими учениками нашей школы. Мы были просто околдованы историей и атмосферой этого старейшего технического института и безоговорочно решили туда поступать. Экзамены сдали на отлично и были зачислены в МВТУ. В год нашего поступления перестали платить стипендию студентам, имевшим тройки, что послужило для меня стимулом к хорошей учебе, так как в семье денег было немного. МВТУ я окончил с отличием в 1954 году. После получения диплома меня по распределению оставили в Бауманском институте в должности лекционного ассистента. Что это такое, никто толком не знал, так как эта ставка впервые была введена в реестр специальностей. Предполагалось, что каждый из тех, кто был оставлен на должности лекционного ассистента, должен был подыскать себе профессора внутри МВТУ и стать его ассистентом, поднимая таким образом уровень своих знаний по специализации преподавателя. У меня не получилось найти такого профессора. Я поработал сначала на одной кафедре, потом перешел на кафедру двигателей летательных аппаратов, где проработал три года. Там же 2 января 1959 года поступил в аспирантуру, которую успешно окончил 2 января 1962 года и снова был распределен в свой родной МВТУ, но уже на кафедру математики, где проработал следующие три с половиной года.
Однажды, когда я проводил очередные занятия (это было в августе 1965 года), в Бауманке появился представитель НИИграфит Владимир Юшнов, как выяснилось позже — замечательный человек и специалист. Он был начальником одной из лабораторий только что созданного отдела №9, который возглавлял кандидат наук Николай Николаевич Шипков. Он подбирал в институт сотрудников, имеющих научную степень и способности руководить лабораторией. Вот тут и сыграл свою роль случай. В то время я был ассистентом кафедры математики. Володя Юшнов сначала зашел на кафедру, где я заканчивал аспирантуру, и поинтересовался, есть ли у них молодой парень — кандидат наук. Его направили ко мне. Мы познакомились, пообщались, и он спросил, не хочу ли я перейти в НИИграфит. Я был молод, считал, что могу многое сделать в науке, к тому же мое материальное положение при переходе заметно улучшалось. И я согласился. 13 августа уволился из МВТУ, а уже на следующий день был зачислен в штат НИИграфит. Так я попал в наш институт, где возглавил последнюю из семи лабораторий отдела № 9 под номером 96.
Одна из основных разработок НИИграфит в эти годы — искусственные конструкционные графиты для атомной энергетики и ракетной техники. Их получение базировалось на оборудовании и процессах классической электродной технологии. Сырье для получения графитов — коксы различной природы и пеки в качестве связующего. Очень важно было получить графиты с высокой плотностью. Такие материалы были получены в нашей лаборатории с использованием в технологии термомеханохимической обработки смеси тонкодисперсного кокса и в качестве связующего металлов (цирконий, титан) и кремния. Нам удалось выбрать параметры процесса (температуру и давление) для получения материала с нулевой пористостью и с плотностью не ниже 2,22 г/см3. При этом плотность большинства марок графита не превышала 1,75 г/см3. Наш материал, названный В-2-2, имел высокие механические характеристики и значения тепло- и электропроводности, близкие к характеристикам меди. Это направление позволяло создавать материалы, уникальные по своим свойствам по сравнению с материалами, получаемыми по электродной технологии. Однако найти широкое применение этим материалам тогда не удалось, работы были частично прекращены, а лабораторию перевели в 3-й отдел. В 9-м отделе коллектив был очень дружным. У нас были замечательные молодые начальники лабораторий, я возглавил лабораторию в возрасте 35 лет, и в соседних лабораториях возраст руководителей был примерно такой же. Наш начальник Николай Николаевич Шипков был всего на год старше меня. У нас был весьма сплоченный коллектив, мы вместе ярко и интересно проводили свободное от работы время. Ездили на экскурсии по городам России, просто собирались по праздникам, снимая кафе. Мы ладили друг с другом, и в научном плане этот фактор, очевидно, оказал положительное влияние на результаты работы отдела.
Время перевода лаборатории в 3-й отдел совпало со сменой в руководстве института — заместитель директора по науке ушел на пенсию, а его место занял начальник 3-го отдела Михаил Алексеевич Авдеенко. Он, к слову, был высококлассным специалистом по электродной технологии и глубокой очистке материалов. Место начальника 3-го отдела оказалось вакантным, и меня назначили на эту должность. Так я стал руководителем отдела, который занимался получением новых марок искусственных графитов по электродной технологии. Эта технология включает много операций (технологических переделов): измельчение, рассев, смешение и формование заготовок прессованием. Все эти переделы позволяют получить так называемую «зеленую» заготовку, т.е. не прошедшую высокотемпературные термические обработки: обжиг и последующую графитацию. В задачи отдела входило совершенствование всех переделов процесса получения графитов, отличающихся по структуре и свойствам. Этим занимались разные лаборатории.
Я курировал все лаборатории как начальник отдела, но особенно последнюю технологическую операцию в этом длинном цикле производства графитовых материалов — графитацию. Именно на этом переделе, который осуществляется в электрической печи сопротивления прямого нагрева, и формируется структура материала, параметры которого максимально приближены к структурным параметрам естественного графита.
Наши разработки внедрялись на всех электродных заводах СССР. Часто продукцию наивысшего качества не удавалось получить именно из-за последней операции — графитации. Сложность процесса графитации заключается в том, что основным источником тепла являются керновые прослойки между торцами графитируемых заготовок, а также сами заготовки при пропускании через них электрического тока. Правильное формирование рабочей зоны (керна) не только обеспечивает наибольшую производительность и высокие качества изделий, но позволяет организовать более экономное расходование электроэнергии.
В конце 70-х годов меня назначили начальником лаборатории, специализирующейся на графитации углеродных материалов. И вот с того времени я занимаюсь этим технологическим процессом, а также высокотемпературной химической очисткой для получения материалов особой частоты для атомной и полупроводниковой промышленности. Очистка осуществляется в процессе высокотемпературного нагрева с использованием галогеносодержащих газов в качестве очистных реагентов. На этом направлении удалось разработать ряд новых технологий: одностадийная технология глубокой очистки углеродных материалов до уровня ОСЧ-7-3 (общая зольность не выше 0,001%); технология графитации длинномерных заготовок при продольном их расположении в керне, что позволяет использовать обычные печи графитации при производстве длинномерных заготовок. На все технологии получены авторские свидетельства и патенты.
Когда я начал руководить лабораторией, главной задачей было введение в строй нового завода — Вяземского завода графитовых изделий. Он был запущен в 1984 году. Я как начальник лаборатории графитации, по существу, проводил всю работу по введению цеха графитации в производственный цикл. Однажды мне в руки попали чертежи конструкции печи для вяземского завода. Я их посмотрел и обнаружил, что проектировщики ВАМИ (Всесоюзный алюминиево-магниевый институт — главный проектный институт Минцветмета СССР, которому подчинялся и НИИграфит) допустили, на мой взгляд, весьма грубую ошибку. А именно: они сделали подину в виде отдельных бетонных блоков, уложенных один за другим на расстоянии примерно половины кирпича. И главное, в этой конструкции отсутствовали воздушные охлаждающие каналы. Такая же конструкция подины ранее привела к выводу из строя печей на Челябинском заводе. Я внес изменения в чертежи подины печи, исправив недостатки, обосновал свои выводы руководству НИИграфит, давшему добро, и отправился в Ленинград, где конструировали печь для Вязьмы. Приехал, говорю: ребята, ваша печь не простоит и двух кампаний, тогда как нормальная печь с каналами охлаждения должна отработать 20-30 кампаний. Замдиректора ВАМИ Н. А. Никифоров собрал совещание. Я снова говорю — печь сгорит, а сотрудники ВАМИ стоят на своем: мол, конструкция правильная, ничего менять не надо. В итоге мои замечания не учли. Я был, конечно, огорчен. Но не сдался. Проектную часть создания печи курировал главный инженер вяземского завода Александр Беляков. Я с ним переговорил, он все обдумал и сказал: «Знаешь, Петрович, я беру твой проект». И на следующий день, взяв мои чертежи, мы поехали в Ленинградский институт железобетона, изготавливавший бетонную часть печей. Чертежи посмотрели, увидели подписи В. П. Соседова, генерального директора ПО «Союзуглерод», в состав которого входил НИИграфит, и А. Белякова, всё проверили и приняли мой проект в качестве основного для производства печей вяземского завода. Печи построили, и они отработали много лет без каких-либо нареканий. Вот такой был случай, сделавший меня своего рода «отцом» вяземских печей.
Для Минсредмаша НИИграфит выполнял чрезвычайно важную задачу. Графит специальной марки, предназначенный для использования в атомных энергетических установках, был разработан еще до создания института. С появлением НИИграфита началась работа по улучшению характеристик этого материала, повышению его чистоты, исключающей попадания элементов, захватывающих электроны (например, таких как бор), по совершенствованию технологий производства. Институт курировал это направление. У нас даже была лаборатория, специально изучавшая влияние облучения на характеристики графита.
Тем не менее, атомная тематика в НИИграфит во времена СССР была второй по значимости, первым же было ракетное направление. Мы занимались получением материалов для вкладышей соплового блока как крупных ракет, так и мелких, предназначенных для установок залпового огня. До 90-х годов ситуация для нас была сравнительно ясной. Мы создавали материалы для атомной промышленности и для ракетной техники и получали стабильное финансирование. Но с началом 90-х все это куда-то исчезло. Наступил довольно сложный период, наука отошла на второй план, денег не было. Но это в прошлом. Сейчас институт развивается. Вернулась тематика изготовления графитовых заготовок больших размеров. Это очень сложная проблема, так как надо создавать новые технологии, учитывая, что в России полностью изменилась сырьевая база. Но сегодня мы готовы как в научном, так и в производственном плане брать в разработку самую насущную и актуальную тематику, связанную с атомной отраслью.