Академия инженерных наук им. А. М. Прохорова
Ю. Е. ПИВИНСКИЙ
Кварцевая керамика, ВКВС и керамобетоны
История создания и развития технологий
Политехника-принт
Санкт-Петербург
2018
УДК 666.59
ББК 72.3
П32
Издание приурочено к 80-летию со дня рождения Ю. Е. Пивинского, академика Академии инженерных наук имени А. М. Прохорова, широко известного своими достижениями в области создания новых керамических и огнеупорных материалов, а также 20-летию созданной им научно-внедренческой фирмы «Керамбет-Огнеупор». В первой части книги («История технологий») приведен ретроспективный анализ созданного на основе работ автора научного и технологического направления по кварцевой керамике, ВКВС и керамобетонам. Применительно к работе фирмы отдельно рассмотрен вопрос о бизнесе в науке, о создании и коммерциализации интеллектуальной собственности. Во второй части книги представлены семь избранных обобщающих статей автора, а в третьей – библиография и ряд других приложений. Книга может оказаться полезной специалистам в широкой области материаловедения.
Современное экономическое развитие страны в значительной степени определяется соответствующим уровнем инженерных (технических) наук и в особенности – темпами реализации их достижений в промышленности. В этом аспекте ярким и достаточно редким примером является научная и инженерная деятельность Ю. Е. Пивинского, академика Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова, крупнейшего современного ученого в области технологии огнеупоров и технической керамики. Необычность и масштабность его научно-технических достижений состоит в том, что он смог не только реализовать свои прин- ципиально новые идеи в разработках материалов и технологических процессов, но и создать промышленные производства, позволяющие производить в больших объемах самую эффективную, в том числе и импортозамещающую продукцию. Созданные им технологии и материалы уже на протяжении около 50 лет успешно применяются не только в области ракетно-космической техники, но и в качестве эффективных огнеупоров для ряда областей промышленности. При этом за все эти годы суммарный объем продукции, производимой по его технологиям, исчисляется сотнями тысяч тонн, а стоимость товарной продукции – многими миллиардами рублей.
Несмотря на многообразие исходного состава и сфер применения этих материалов все технологии, созданные Ю. Е. Пивинским, базируются на получении и применении разработанных им высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Благодаря уникальным свойствам ВКВС им разработаны не только новые керамические материалы, но и высокоэффективные бесцементные огнеупорные бетоны – керамобетоны.
Настоящая книга, приуроченная к 80-летию Ю. Е. Пивинского, состоит из трех частей. Первую из них («История технологий»), состоящую из 14 фрагментов, автор посвящает ретроспективному анализу всего научного и технологического направления по кварцевой керамике, ВКВС и керамобетонам.
Во второй части книги представлены семь избранных публикаций автора, в которых приведены обобщающие и обзорные материалы по теме книги. В третьей части книги представлен перечень его трудов, опубликованных в период с 1999 по 2017 год – 160 наименований (предшествующая библиография с 320 публикациями издана в 1999 году). Здесь же представлен список его 52 изобретений (авторских свидетельств и патентов), а также некоторые из ранее опубликованных статей о его деятельности. Ю. Е. Пивинским опубликовано 20 книг и книжных изданий. Примерно из 400 опубликованных статей Ю. Е. Пивинского около половины из них продублированы в различных журналах на английском языке. Около 180 статей им опубликовано без соавторов.
О широком признании и важном значении научных и технологических разработок Ю. Е. Пивинского свидетельствует тот факт, что согласно Российскому индексу научного цитирования (РИНЦ) он входит в ТОП-100 самых цитируемых российских ученых по специальностям: металлургия, химическая технология, химическая промышленность.
О существенной значимости для нашей страны научной и инженер- ной деятельности Ю. Е. Пивинского можно судить из приведенных в настоящей книге трех статей под общим заглавием «Полувековая эпоха развития отечественной кварцевой керамики».Еще на заре своей научно- инженерной деятельности в 60-е годы прошлого века он разрабатывает новую технологию и создает материал, который называет «кварцевой керамикой». По этой технологии на основе этого материала многие годы изготавливаются различные изделия конструкционного назначения для ракетно-космической техники и в частности – антенные обтекатели ракет для ракетного комплекса С-300 и зенитно-ракетной системы С-400. Благодаря уникальным характеристикам этих обтекателей по точности и скорости полета эти системы не имеют себе равных в мире. Между тем, как это следует из научно-инженерной биографии Ю. Е. Пивинского, отмеченные его достижения оказались только стартовыми.
Еще в начале 70-х годов прошлого века в металлургической промышленности СССР возникла весьма сложная проблема, связанная с освоением революционно нового способа непрерывной разливки стали. Для ее реализации потребовалось создание новых сталеразливочных огнеупоров, характеризующихся исключительно высокой термостойкостью. Последняя в этом случае не должна уступать аналогичным требованиям для обтекателей ракет. Первые попытки диверсификации технологии кварцевых обтекателей ракет применительно к изготовлению кварцевых сталеразливочных огнеупоров были предприняты Ю. Е. Пивинским в 1970 году. Однако, уже после первых положительных результатов стало очевидным, что по технико-экономическим показателям применительно к производству огнеупоров существовавшая технология не подходит. Как отмечено Ю. Е. Пивинским в одной из приведенных в настоящей книге статей перед собой он поставил задачу, состоящую в том, чтобы раздвинуть рамки технологии от технической кварцевой керамики (очень дорогие материалы и изделия для ракетно-космической техники) до огнеупоров аналогичного химического состава. Для решения этой задачи нужно было решить проблему – как увеличить объемы производства по сравнению с обтекателями в тысячи раз, а себестоимость материалов снизить в сотни раз.
Основные научные и инженерные решения, позволившие решить поставленную задачу, достаточно основательно рассмотрены в книге. По разработанной Ю. Е. Пивинским технологии на протяжении более 40 лет как в СССР, так и в РФ в значительном объеме производились и производятся кварцевые сталеразливочные огнеупоры. В определенные годы доля этих огнеупоров на рынке РФ достигала 60–70%. Научные и технологические достижения в этой крупномасштабной технологии оказались столь существенными, что, как отмечено автором «базовая технология производства кварцевых обтекателей, «замороженная» на уровне 70-х годов… может быть названа устаревшей. С учетом изложенного один из разделов статьи «Полувековая эпоха…» полностью посвящен аспектам совершенствования технологии кварцевых антенных обтекателей ракет с целью существенного понижения их себестоимости. Приведенные при этом рекомендации основаны на последних технологических достижениях, которые успешно реализованы в крупномасштабном производстве кварцевых огнеупоров.
Наряду с отмеченными и несомненными «технологическими» достижениями Ю. Е. Пивинским сделан значительный вклад в развитие коллоидной химии и реологии предельно концентрированных дисперсных систем. Его исследования в области дилатантных и тиксотропно-дилатантных дисперсных систем, как и известное «уравнение Пивинского» уже давно стали классическими и многократно приводятся в учебниках и книгах различных авторов. Кроме того, не менее значимый вклад сделан Ю. Е. Пивинским и в становление основ нанотехнологий в силикатном материаловедении, что красноречиво следует из подзаголовка одной из его статей, приведенных в этой книге: «ВКВС как пример эффективной реализации нанотехнологий за десятилетия до современного „нанобума“».
Характеристика научно-инженерной деятельности Ю. Е. Пивинского будет далеко не полной без учета того обстоятельства, что еще 20 лет назад в 1998 году по его инициативе и на основе его изобретений и разработок была основана научно-внедренческая фирма «Керамбет-Огнеупор». За прошедшие годы этой фирмой по лицензионному соглашению с ОАО «Динур» разработаны и реализованы в широких промышленных масштабах многие технологии современных огнеупорных материалов, которые успешно применяются на ведущих металлургических предприятиях страны. Отмеченная деятельность Ю. Е. Пивинского для нашей страны является достаточно редким и ярким примером бизнеса в области новых технологий или в создании и коммерциализации интеллектуальной собственности.
Во второй части книги автором приведены собственные «размышления о гамбургском счете» относительно к оценке деятельности ученых и инженеров, работающих в области технических (прикладных) наук. В отличие от общепринятых наукометрических критериев автор считает, что более объективная оценка для данного случая должна основываться на реальном масштабе промышленного использования их разработок. Если исходить из этой весьма обоснованной позиции, то многолетняя и беспрецедентная по результативности научная и инженерная деятельность Ю. Е. Пивинского вне всяких сомнений может быть достойно и высоко оценена по высшему «гамбургскому счету».
Несомненно, что настоящая книга представит интерес для многих специалистов, занимающихся разработкой, производством и применением разнообразных керамических и огнеупорных материалов.
Ю. В. Гуляев,
Академик, член Президиума Российской Академии Наук,
Президент Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова
Президент Международного и Российского
Союза научных и инженерных объединений
На протяжении около 7 лет в 90-х годах прошлого века я заведовал кафедрой и читал курс технологии керамики и огнеупоров в Белгород- ском технологическом университете имени В.Г. Шухова. Мне хорошо запомнилось, что самый большой интерес студенты проявляли к тем двум лекциям, где я рассказывал (от первого лица) историю рождения кварцевой керамики, керамических вяжущих (ВКВС) и керамобетонов. Во второй половине 90-х годов к этим материалам был проявлен значительный практический интерес. Именно тогда мы создали большинство из тех новых огнеупорных материалов на основе ВКВС боксита, которые в постоянно нарастающем объеме производятся в ОАО «Динур».
Спустя десятилетие в процессе подготовки рукописи двухтомной монографии «Кварцевая керамика и огнеупоры» мною была предпри- нята попытка посвятить вводную главу в ней истории разработки и раз- вития технологии этих материалов. Однако уже в процессе подготовки и написании этой главы замысел существенно расширился – появилось желание провести ретроспективный анализ созданного научного и технологического направления не только в области кварцевой керамики, но также и в последующих направлениях по ВКВС и керамо- бетонам.
В первой части настоящей книги, посвященной «Истории технологий» в различных фрагментах предлагаемых читателю очерков, напи- санных от первого лица, я попытался максимально объективно освятить важнейшие (на мой взгляд) аспекты всех этапов разработок, в которых принимал непосредственное участие.
Поэтому порой они носят и мемуарный характер. В отличие от текстов, опубликованных ранее в первом томе монографии «Кварцевая керамика и бетоны» (2008 год, с. 17–78) или в книге «История моих технологий и Юбилейные приложения» (2008 год, СПб., с. 6–104), в настоящей книге приведены существенные дополнения. Последние касаются прежде всего вопросов, связанных с успешным 20-ти летним функционированием основанной нами научно-внедренческой фирмы «Керамбет-Огнеупор». Вполне возможно, что наш многолетний опыт эффективного сотрудни- чества с ОАО «Динур» в сфере разработки и широкомасштабной реали- зации новых технологий, а также ведение бизнеса в науке или создание и коммерциализация интеллектуальной собственности может оказаться полезным и для других ученых и инженеров, специализирующихся в области прикладных наук.
Кроме того, автор посчитал целесообразным подготовить и опубли- ковать в настоящем издании дополнительный фрагмент, касающийся тех исследований и идей, которые ему не удалось реализовать.
Во второй части книги представлены тексты 7 избранных обобщаю- щих статей автора. Эти статьи преимущественно были опубликованы в последние годы. В частности , в публикации «Полувековая эпоха раз- вития отечественной кварцевой керамики» (2017 год), состоящей из трёх частей, в хронологическом аспекте показано развитие технологии и применения этих материалов за последние 50 лет. В двух частях статьи «ВКВС и керамобетоны в XXI веке – проблемы и перспективы приме- нения в области силикатного материаловедения» ( 2011 год),приведен анализ этого направления и высказан прогноз его развития в данной области материаловедения. Объективность последнего может под- вергаться сомнению, но несомненной для всех является необходимость знания истории во всех её аспектах. Ведь без знания прошлого трудно объективно оценить настоящее и еще труднее предсказать будущее.
В этой же части книги представлена ранее не опубликованная статья автора «размышления о „гамбургском счете” в науке». В этой статье ав- тором для оценки эффективности работы ученых и инженеров, занятых в области технических (прикладных) наук, в качестве фундаментального предлагается показатель реального масштаба промышленного примене- ния их разработок.
С учетом того, что издание книги приурочено к 80-летию автора, в третьей части книги («Материалы к биобиблиографии») приведен список работ автора, опубликованных в период с 1999 по 2017 год, а также изобретений (авторские свидетельства и патенты). Приведены и некоторые из ранее изданных публикаций, посвященных жизни и деятельности автора.
В заключение считаю своим долгом выразить благодарность А. Д. Буравову, П. В. Дякину, И.Я.Пивинскому, Я.Ю.Пивинскому за оказанную помощь при подготовке настоящего издания.
