МЛУ №7_2015 by Olga Klymеnko

Зарегистрирован в Госкоминформ политики, телевидения и радиовещания Украины КВ № 6985 от 18 февраля 2003 года Издается с июня 1993 года Рекомендован к печати Ученым советом Физико-технологического института металлов и сплавов НАН Украины Журнал входит в Перечень научных профессиональных изданий Украины, рекомендованных для публикации трудов соискателей кандидатских и докторских степеней

¹7’2015 (266)

Учредитель: Физико-технологический институт металлов и сплавов Национальной академии наук Украины Издатели:

Физико-технологический институт металлов и сплавов Национальной академии наук Украины Донецкий национальный технический университет Институт черной металлургии Национальной академии наук Украины Ассоциация литейщиков Украины Украинская ассоциация сталеплавильщиков

Смирнов А. Н., Дубоделов В. И., Куберский С. В.

Малые электрометаллургические предприятия в структуре сталеплавильного комплекса Украины. . . 3

Коновалов Ю. В., Маншилин А. Г., Коренко М. Г.

Этапы развития мелкосортных, проволочных станов и литейно-прокатных агрегатов для производства мелкого сорта и катанки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Найдек В. Л., Мельник С. Г., Верховлюк А. М.

Кластеры – структурные составляющие металлических расплавов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Петрищев А. С.

Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Грабовский Г. Г., Иевлев Н. Г.

Автоматизированные системы защиты оборудования прокатных клетей от перегрузок и информационной поддержки процесса прокатки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Хохлов А. С.

Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Помним!

Вадима Ивановича Большакова. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев-2015 При перепечатке материалов ссылка на журнал обязательна

в номере

редакционная коллегия....................................................................... Найдек В. Л. Дубоделов В. И. Минаев А. А. Бойченко Б. М. Борисов Г. П. Бубликов В. Б. Величко А. Г. Гасик М. И. Кириевский Б. А. Коновалов Ю. В. Ладохин С. В. Лихошва В. П. Лобанов М. М. Мазур В. Л. Ноговицин А. В.. Петренко В. А. Смирнов А. Н. Тарасевич Н. И. Шинский О. И.

главный редактор, д-р техн. наук, проф., акад. НАН Украины, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев зам. главного редактора, д-р техн. наук, проф., акад. НАН Украины, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев зам. главного редактора, д-р техн. наук, чл.-кор. НАН Украины, Донецкий национальный технический университет, Донецк д-р техн. наук, проф., Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Украины, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Украины, Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск д-р техн. наук, проф., акад. НАН Украины, Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск д-р техн. наук, проф., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев зам. главного редактора, д-р техн. наук, проф., Донецкий национальный технический университет, Донецк д-р техн. наук, проф., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, проф., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев акад. НАН Украины, Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев д-р техн. наук, проф., чл.-кор. НАН Украины, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, акад. АИН Украины, засл. деятель науки и техники Украины, Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск д-р техн. наук, проф., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев зав. редакцией, д-р техн. наук, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев д-р техн. наук, проф., президент Ассоциации литейщиков Украины, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

редакция........................................................................................ Редактор Валентина Александровна Лихошва Корректор Ольга Олеговна Токарева

Макет Сергей Анатольевич Цихмайстренко Лилия Викторовна Школяренко Верстка Ольга Викторовна Клименко

адрес редакции и типографии.............................................................. Украина, 03680, г. Киев-142, ГСП, бул. Вернадского, 34/1 Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины Телефон: (044) 424-04-10, 424-34-50, факс (044) 424-35-15 E-mail: mlu@ptima.kiev.ua Информация о журнале на сайте: www.ptima.kiev.ua

Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора. Ответственность за достоверность представленных материалов несут авторы статей. За рекламную информацию отвечают рекламодатели.

......................................................................................................................................................................................... Сдано в набор 30.06.15. Подписано в печать 9.07.15. Формат 60х84/8. Бумага офсетная № 1. Печать на ризографе. Уч.-изд. л. – 5,65. Усл.-печ. л. – 4,88. Усл. кр.-от. – 5,8. Тираж – 150. Отпечатано ООО «Наш формат», просп. Мира, 7.

УДК 669.013

А. Н. Смирнов, В. И. Дубоделов, С. В. Куберский* Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев *Донецкий национальный технический университет, Красноармейск

Малые электрометаллургические предприятия в структуре сталеплавильного комплекса Украины Рассмотрены условия и основные проблемы развития сектора малых электрометаллургических заводов сталеплавильного комплекса Украины. Показано, что основными сдерживающими факторами строительства микро- и мини-заводов в Украине являются низкий уровень внутреннего потребления металлопродукции и ежегодно возрастающий дефицит металлического лома. Ключевые слова: сталь, дуговая сталеплавильная печь, микро- и минизавод, производство, технология, внутреннее потребление, дефицит лома

последние годы в Украине, России, Казахстане и других странах Восточной Европы наблюдается положительная динамика в проектировании и строительстве современных микро- и мини- металлургических производств, использующих в своей технологии, как правило, электродуговую плавку, внепечную доводку и непрерывную разливку металла. Такие предприятия стратегически ориентированы на определённые ниши рынка и могут представлять серьёзную конкуренцию для традиционных производителей стали за счёт выгодного географического положения, использования современных технологий и местных условий для производства и реализации продукции [1, 2]. В настоящей работе предпринята попытка идентифицировать и проанализировать основные факторы, которые существенно влияют на развитие и трансформацию сектора украинских малых металлургических заводов. Прежде всего следует отметить, что доля украинской стали, произведённой в электродуговых печах в течение последних полутора десятков лет, оставалась практически неизменной и составляла чуть более 4 %, что в значительной мере противоречит мировой практике долевого показателя электростали в общем объёме производства (до 20-30 %) [3-5]. Однако в 2011 г. в Украине отмечен прирост объёмов производства электростали до 2,5 млн т, что составило уже более 7 % от общих объёмов стали, произведённой в стране. На наш взгляд, причины такой низкой доли выплавки электростали в общем объёме её производства в Украине следует связывать сразу с несколькими объективными факторами, среди которых наиболее важными являются проблемы обеспечения металлоломом, объёмы и номенклатура выпускаемой металлопродукции, а также географическое расположение электрометаллургических заводов. Отсутствие необходимых для электрометаллургии объёмов дешевого лома для Украины обусловлено целым рядом причин: – Украина оказалась практически единственной страной в мире, где значительную долю занимает

мартеновское производство стали, в котором потребление металлолома составляет 40-50 %; – неуклонный рост объёмов стали, разливаемой непрерывным способом, существенным образом снижает долю так называемого «оборотного» металлолома, что обусловливает повышение потребности в собираемом амортизационном металлоломе, объёмы сбора которого за последние годы уменьшились практически в 2 раза (с 10,2 млн т в 2001 г. до 5,3 – в 2014). – недалеко от границ Украины расположены крупные металлургические мини-заводы (Молдавский металлургический завод, заводы Турции и пр.), плавильные мощности которых определенное время были ориентированы на металлолом из Украины; – значительная часть экспорта металлопродукции приходится на полуфабрикаты, то есть доля оборотного лома, образующегося при их производстве, также невысока (отходы последующих переделов при вывозе полуфабрикатов не остаются в стране); – модернизация металлургической отрасли приводит к изменению технологий и существенному снижению количества отходов (оборотного лома). Нужно учитывать и то, что рост видимого потребления стали в Украине может быть достигнут в основном за счёт увеличения объёмов потребления в ТЭК, жилищном и гражданском строительстве, модернизации и реконструкции жилищно-коммунального хозяйства, а также модернизации газотранспортной системы. Используемый при этом металлопрокат надолго выбывает из оборота, и, кроме того, с учётом широкого применения железобетона велика доля безвозвратных потерь металла, так как извлечение его из железобетонных конструкций пока экономически нецелесообразно [7]. На фоне проблем с дефицитом металлолома для развития малых металлургических заводов большое значение приобретает номенклатура реализуемой продукции. Многие микро- и мини-заводы сфокусировались на той продукции, которая производится дёшево и не требует высокого качества, предполагающего дополнительные затраты. Их специализация – рядовая длинномерная сортовая продукция. Конкуренция и рынок сбыта продукции – локальные.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Вся деятельность таких заводов направлена преимущественно на удешевление продукции. Стратегия развития – лидерство по издержкам для удержания клиентов, чувствительных к цене [8, 9]. Между тем в условиях дефицита и относительно высокой стоимости лома производство квадратной заготовки, на которую сориентированы многие микро-заводы, может стать полностью нерентабельным. Поэтому развитие этого сектора металлургических предприятий необходимо рассматривать неотъемлемо от существующих и прогнозных показателей ценовых параметров на основные виды металлопродукции. Анализ представленных на рис. 1 данных показывает, что в последние годы разница между ценой на металлолом и основными видами сортовой металлопродукции существенно сокращается, и обеспечить высокую рентабельность производства в таких условиях представляется крайне затруднительным.

Рис. 1. Среднегодовые цены на металлолом и основные виды сортовой металлопродукции (* – март 2015 года) Только за последние три года разница в ценах на лом и сортовую заготовку снизилась почти на 30 %, и многие потребители металлопродукции отдают предпочтение импорту именно заготовки для переката, а не металлического лома для низкорентабельного производства собственной. По другим видам сорто вой продукции снижение этой разницы оказывается ещё больше и составляет 35-40 %. Тем не менее в последние годы в Украине отмечено появление нескольких новых электрометаллургических заводов небольшой производственной мощности со стратегией минимизации издержек, то есть переплавом металлолома в дуговых сталеплавильных печах и разливкой на сортовых МНЛЗ, а также специализацией в производстве. Достаточно отметить, что только за 5-6 лет на металлургической карте Украины появились такие предприятия как ООО «Электросталь» (г. Курахово), ЗАО «Азовэлектросталь» (г. Мариуполь), ЗАО «ТСА-Стил Груп» (г. Павлоград), ПАО«Интерпайп Сталь», (г. Днепропетровск). В ближайшие 5 лет доля электростали в Украине может увеличиться до 10-15 %, в том числе и за счёт использования «замороженных» на сегодня электросталеплавильных мощностей и снижения объёмов производства стали в мартеновских печах. Вместе с

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

тем следует иметь в виду, что по мере расширения разливки стали на МНЛЗ металлофонд Украины будет продолжать уменьшаться, что в перспективе может привести к ещё более существенному дефициту металлолома. Определённые резервы в снижении зависимости отечественной металлургии от лома имеются в уменьшении доли мартеновской стали. До недавнего времени лидером по объёмам производства среди электрометаллургических предприятий был завод ОАО «Донецкий электрометаллургический завод» (ранее ЗАО «Истил (Украина)»), который потребил за 2011 и 2012 гг. около 1,6 млн т лома. В 2013 и 2014 гг. его нишу занял ПАО «Интерпайп сталь», выплавивший более 1,9 млн т стали, на производство которой необходимо более 2 млн т лома. В условиях дефицита лома украинские микро- и мини-заводы ПАО «Донецкий электрометаллургический завод» (ДЭМЗ), ЗАО «ТСА-Стил Групп» (г. Павлоград), ЗАО «Азовэлектросталь» (г. Мариуполь), производившие непрерывнолитую заготовку и работающие в рамках стратегии минимизации расходов, остановили своё производство. В то же время предприятия, специализирующиеся на определённом сегменте рынка, ПАО «Интерпайп Сталь» (г. Днепропетровск), ПАО «Электрометаллургический завод «Днепроспецсталь» (ПАО «ДСС») (г. Запорожье), ДП «Завод утяжелённых и ведущих бурильных труб» (ЗУБиВТ) (г. Сумы), ООО «Завод стальной дроби» (ЗСД)( г. Алчевск), а также сталеплавильные подразделения машиностроительных заводов ПАО «Энергомашспецсталь» (ЭМСС) и ЗАО «Новокраматорский машиностроительный завод» (НКМЗ) (г. Краматорск) работают относительно устойчиво. На рис. 2 представлены основные производители украинской электростали и их доля в общем объёме её выплавки в 2011 и 2014 гг. ПАО «Интерпайп Сталь» – самый большой комплекс по производству круглых заготовок и блюмов в Восточной Европе с номинальной производительностью 1,32 млн т/год, построенный «под ключ» компанией Danieli. Он был пущен в эксплуатацию в 2012 г. Сортамент продукции завода достаточно широкий и в настоящее время он, главным образом, сфокусирован на производстве и разливке трубных марок сталей с низким содержанием углерода и колесных марок стали. Так, производство стали для железнодорожных колес составляет около 25 % от общего объёма производства. В состав металлургического модуля входят 150-тонная ДСП, агрегат «ковш-печь», вакууматор VD/ VOD, 4-х и 5-и ручьевые МНЛЗ для разливки круга. МНЛЗ-1 имеет 5-ти ручьевую конфигурацию, жёсткую затравку, две точки разгиба и радиус 12 м. На МНЛЗ-1 производят заготовки преимущественно диаметром 150 мм, которые гарантированно разливаются на скорости 3,5 м/мин для низкоуглеродистых марок сталей. Вторая машина (МНЛЗ-2) – 4-х ручьевая машина непрерывного литья заготовок диаметром 385, 410, 450 и 470 мм. МНЛЗ оснащена устройствами для электромагнитного перемешивания, расположенными под кристаллизатором и в конце зоны вторичного охлаждения.

ДЭМЗ

В сталеплавильных цехах машиностроительных предприятий Краматорска (ЗАО «НКМЗ» и ПАО «ЭМСС») до начала кризиса была проведена существенная модернизация. Реконструкция сталеплавильных цехов была проведена таким образом, что в результате появились комплексы, соответствующие классической схеме работы металлургических микро-заводов: ДСП – комплексная внепечная обработка стали – разливка а б крупных кузнечных слитков массой до 160 т (ЗАО «НКМЗ») и до 400 т (ПАО «ЭМСС») – производство уникальных поковок. Однако на этих предприятиях решалась задача обеспечить должное качество полуфабрикатов для собственных машиностроительных мощностей и производства продукции, пользующейся устойчивым спросом у машиностроителей. Завод ДП «УБиВТ» (г.Сумы) с момента своего создания занимав г ется изготовлением утяжеленных бурильных и ведущих труб для проРис. 2. Объёмы производства (а, в) и доля производства (б, г) основными элек- ведения бурильных работ по добытрометаллургическими предприятиями Украины в 2011 и 2014 гг. че нефти и газа, а также при геологоразведочном бурении во всех Объём производства 70-90 тыс. т стали в месяц климатических зонах. В состав металлургического позволяет заводу выполнять 15-19 плавок в день, модуля входят две ДСП (масса плавки 18 т), установто есть работать с примерной производительностью ка комплексной доводки стали ASEA-SKF, установка 100-130 т/ч. Для выпуска 115 тыс. т в месяц необхо- рафинирования стали VODC, одноручьевая МНЛЗ димо выполнять 25 плавок в день, что соответству- для разливки блюмов, разливка стали в слитки. Годоет приблизительно производительности 170 т/ч. Эта вой объем производства металлопродукции на этом величина может быть достигнута только двумя рабо- заводе составляет около 40-45 тыс. т. Благодаря вытающими МНЛЗ. Фактически завод ПАО «Интерпайп сокому технологическому уровню завод является одСталь» уже сегодня является одним из крупнейших ним из мировых лидеров в своем секторе продукии. ПАО «Кременчугский сталелитейный завод» явпотребителей металлолома в Украине. При выходе этого предприятия на номинальную мощность оно ляется ведущим предприятием современного литейбудет потреблять примерно треть всего заготавлива- ного производства Украины по изготовлению стального литья для грузовых вагонов и большегрузных емого отечественного металлолома. ПАО «Днепроспецсталь» (ДСС) является един- автомобилей. Завод имеет в своем составе 4 ДСП ственным крупным производителем широкого спек- вместимостью 25 т каждая. Он производит широкий тра специальных сталей (нержавеющей, инструмен- ассортимент качественного стального и чугунного литальной, быстрорежущей, подшипниковой, конструк- тья различных конфигураций. ционной, жаропрочной и пр.) в Украине. Продукция ООО «Завод стальной дроби» (г. Алчевск) является предприятия используется в производстве деталей единственным крупным производителем и продавцом машин и механизмов, режущего инструмента для по- стальной дроби в Украине. Благодаря выдержанным следующей обработки металлов и сплавов, бесшов- технологическим режимам разливки, закалки, отпуных труб и подшипников. Расположение предприятия ска получается дробь высокого качества с требуемой в Украине дает компании географическое преимуще- твердостью. Последние годы предприятие работает с ство в обеспечении выхода на крупнейшие рынки по- достаточно высокой загрузкой мощностей на уровне требления – стран СНГ и ЕС. В соответствии с рей- 80-85 % (25-26 тыс. т) и отмечается рост объёмов ретингом российской ассоциации «Спецсталь» в 2013 г. ализации продукции на внешние рынки при сокращеоно занимало 4-е место среди ведущих поставщиков нии её потребления на внутреннем рынке Украины. продукции из нержавеющей стали. ПроизводственПарадоксальная ситуация сложилась на еще неные мощности предприятия позволяют производить давно единой производственной площадке бывшего более 900 тыс. т/год. Однако реально завод произво- Донецкого металлургического завода. Имеющий современное электросталеплавильное оборудование дит сталь в объёмах в 3-4 раза меньше.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

и технологии производства непрерывнолитой стали завод ПАО «ДЭМЗ» в настоящее время простаивает, а рядом до последнего времени велась реконструкция ПрАО «Донецксталь»-металлургический завод», с установкой ЭДП-150 взамен мартеновского производства. До недавнего времени ПрАО «Донецксталь»-МЗ» было лидером рынка «небольших партий» проката в Украине (начиная с 4 т). Несмотря на наличие у данного предприятия доменного цеха и возможности частичной замены лома жидким чугуном (до 30-40%) в существующих условиях представляется достаточно проблематичным эффективная работа однотипных соседних производств. Между тем, проектная мощность реконструированного предприятия ПрАО «Донецксталь»металлургический завод» составит около 1,5 млн т/год, а имеющиеся прокатные мощности позволяют выпускать 0,37 млн т/год сортового и 0,52 млн т/год листового проката. Поэтому практически половину непрерывнолитого металла, видимо, придётся реализовывать в виде полуфабрикатов, обеспечивающих предприятию значительно меньшую прибыль в сравнении с готовой металлопродукцией. ООО «ТСА-Стил Групп» (г. Павлоград) к концу 2009 г. построило сталеплавильный комплекс с проектной годовой мощностью около 200 тыс. т. В 2011‑2012 гг. оно обеспечивало квадратной заготовкой простаивавшее производство сортопрокатного цеха ПрАО «Донецксталь»-МЗ». В настоящее время ввиду отсутствия металлолома и проблем экологического характера предприятие остановлено. ЗАО «Азовэлектросталь» был построен с прицелом не только на обеспечение блюмовой заготовкой машиностроительных цехов концерна «Азовмаш» (материнская компания, производит цистерны, вагоны, металлургическое оборудование и др.), но и на совместную работу со сторонними потребителями. Сбытовые службы концерна организовали экспорт блюмовой заготовки (преимущественно в Турцию и Индию), но более выгодным оказалось сотрудничество с отечественным потребителем. С марта 2010 года прямые отгрузки металла на экспорт были прекращены, и вся произведенная на предприятии продукция стала отправляться на ООО «Метинвест Холдинг», который имеет больше возможностей для организации эффективного сбыта, а также перекатки заготовки в сортовой прокат на своих предприятиях. В настоящее время ЗАО «Азовэлектросталь» производит реконструкцию МНЛЗ для получения пользующейся более высоким спросом на внутреннем и мировом рынках товарной сортовой заготовки. Обобщая работу рассмотренных украинских малых металлургических заводов, следует отметить, что едва ли не определяющим фактором является цена на металлолом в рамках данного региона. В настоящее время имеет место существенное снижение мировых цен на железорудное сырье. При этом металлолом, который в электродуговых печах используется в качестве основной шихты, явно проигрывает в цене железной руде, применяемой при производстве передельного чугуна для конвертерного и мартеновского производства. Мировые цены на железную ру-

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

ду упали в 2014 г. с $130 до $65/т и в текущем году продолжили снижение. Это, в свою очередь, дало возможность производителям товарного чугуна сбросить цены в условиях неактивного спроса. С декабря 2014 г. по февраль 2015 г. чугун подешевел в черноморских портах на 30 % до 250-270 $/т, а металлолом в зимний период еженедельно дорожал на 5-17 $/т. Кроме того, продолжает наблюдаться тенденция к повышению цен на электроэнергию. Негативную тенденцию, наметившуюся в объемах производства электростали, можно подтвердить целым рядом статистических показателей. В Турции, производящей свыше 23-24 млн т стали в дуговых сталеплавильных печах, по итогам 2014 г. выплавка стали в конвертерах выросла на 3,5 % до 10,28 млн т. При этом производство в электродуговых печах сократилось на 3,9 % до 23,75 млн т. Аналогичная тенденция наблюдается и в странах азиатско-тихоокеанского региона. Например, в Японии только в январе 2015 г. выплавка стали в конвертерах увеличилась на 2,4 % в месячном исчислении, до 7,1 млн т, тогда как в электродуговых печах сократилась на 6,9 % до 1,9 млн т. В Украине развитие таких тенденций может достаточно негативно повлиять, прежде всего, на деятельность наиболее крупных производителей электростали ПАО «Интерпайп Сталь» и ООО «Электросталь». Для них с 1 января был отменен льготный тариф на электроэнергию, а рост экспортных котировок на металлолом тянет вверх и внутренние цены на него. Кроме того, в соответствии с меморандумом МВФ, власти Украины обязались до 2017 г. повысить стоимость электроэнергии в 3,5 раза, что создаст дополнительное давление на перспективы дальнейшей работы электросталеплавильных заводов. Тем не менее, за январь-февраль 2015 г. ООО «Электросталь» произвела 71 тыс. т стали, тогда как за тот же период 2014 г. – всего 8,33 тыс. т. Однако ПАО «Интерпайп Сталь» произвело за первые два месяца 2015 г. 88 тыс. т стальной заготовки, что составляет лишь 40 % от проектного значения. ПАО «Днепроспецсталь» за январь-февраль 2015 г. также сократила выплавку стали на 28,1 % до 32,98 тыс. т. Однако этот показатель во многом связан, в том числе, с особенностями рынка легированной и нержавеющей стали, который имеет свою специфику. Учитывая вышеобозначенные негативные для электрометаллургии тенденции, можно утверждать, что обеспечить высокоэффективное и конкурентоспособное производство в этих условиях смогут лишь металлургические микро- и мини-заводы, ориентированные на производство продукции с высокой добавленной стоимостью, а также широкой номенклатуры. В качестве наиболее яркого примера можно отметить ООО «Электросталь» (г. Курахово), которое введено в эксплуатацию в первой половине 2008 г. для обеспечения сортовой заготовкой прокатного производства ПАО «Донецкий металлопрокатный завод» [10]. Выход на устойчивые рынки сбыта (преимущественно турецкие) и серьёзная оптимизация производственных процессов позволила ООО «Электросталь» значительно увеличить проектную мощность (250 тыс. т) и уже в 2009 г. было произведено более 410 тыс. т

товарной сортовой заготовки. В 2011 году благодаря сотрудничеству с ООО «Электросталь» на ДМПЗ значительно расширен марочный сортамент. Освоен выпуск проката из сталей 35ХГСА, 60С2А, 65Г, 40Х, 45Х и других, а в 2013 г. запущен прокатный стан для производства шаров, что позволило заводу успешно сотрудничать с ведущими машиностроительными предприятиями Украины и стран Восточной Европы. В качестве наиболее эффективного технологического построения в части производства в дуговых сталеплавильных печах можно рассматривать концепцию малого электрометаллургического завода с годовым производством 30-200 тыс. т. Характерной особенностью таких заводов является сравнительно небольшая масса плавки (10-20 т) и широкий сортамент продукции, ориентированный, прежде всего, на потребности региона. Конкурентные преимущества такого завода обеспечиваются за счёт минимизации цены на металлолом вследствие снижения расходов на транспортные перевозки в границах определённого региона. По разным оценкам снижение цены за 1 т металлолома может составить 20-30 долларов США. Дополнительное снижение удельных затрат в условиях микрозаводов может быть достигнуто за счёт компактного расположения основных технологических участков и, следовательно, минимизации технологического маршрута от жидкого металла до готовой продукции и времени на транспортировку, что в свою очередь требует меньшего перегрева расплава, способствует увеличению качества металла, снижению удельного расхода огнеупоров и электроэнергии. Кроме того, плавильные участки микро-заводов, в составе 2-3 ЭДП садкой 6-20 т, вполне могут обеспечить выполнение производственной программы (20‑100 тыс. т/год) в экономном режиме за счет выплавки металла в ночное время по льготному тарифу.

Выводы В целом же, несмотря на известные реализованные проекты, строительство новых мини-заводов в Украине пока не приобретает доминантного характера. Более того, несколько мини-заводов, оснащённых достаточно современным оборудованием и технологией, приостановили свою работу. Можно предположить, что во временной перспективе следует ожидать изменения соответствующих отраслевых границ, в рамках которых функционирует большинство малых металлургических заводов. При этом предпочтение будет отдаваться микро-заводам, ориентированным на производство заготовки и металлопродукции малыми партиями широкого сортамента. Развитие металлургических микро-заводов и модулей может получить дополнительный стимул при трансформации спроса от универсальных материалов на продукцию индивидуального назначения. При этом развитие технологического построения микро-заводов будет осуществляться за счёт новых высокоэффективных технологических решений в части доводки и разливки стали, которые в максимальной степени будут учитывать потребности на региональных рынках металлопродукции. В географическом плане возможно доминирование тенденции приближения производственных участков к местам заготовки металлолома и потребления металлопродукции. Можно также ожидать, что в развитии концепции металлургических микро-заводов особое внимание будет уделяться снижению их зависимости от сырьевых и топливных ресурсов, в том числе и за счёт широкого использования регионального сырья, а также техногенных отходов и вторичных материалов.

ЛИТЕРАТУРА 1. Адно Ю. Л. Чёрная металлургия Украины в условиях кризиса / Ю. Л. Адно, М. И. Кривогуз // Чёрные металлы. – 2014. – №3. – С. 12-20. 2. Смирнов А. Н. Конкурентоспособность микрометаллургических заводов: технологические аспекты / А. Н. Смирнов, С. В. Куберский, И. В. Шутов, Д. В. Спиридонов // Сб. научн. тр. Донбасского государственного технического университета. Алчевск: ДонГТУ, 2011. – Вып.34. – С. 112-121. 3. 3апускалов Н. М. Мини-металлургические заводы: основы успеха / Н. М. Запускалов // Сталь. – 2013. – № 9. – С. 84-92. 4. Steel Statistical Yearbook 2013. Worldsteel Committee on Economic Studies – Brussels, 2013. – 121 с. 5. Большаков В. Украинская металлургия: как не зайти в тупик / В. Большаков, Л. Тубольцев // Металлы Евразии. – 2011. – № 5. – С. 45-47. 6. Белковский А. Г. Повышение эффективности производства стали на электрометаллургических заводах малой производительности / А. Г. Белковский, М. В. Краснянский, Я. Л. Кац // Бюл. Чёр. металлургия». – 2015. – № 2. – С. 40-48. 7. Коротаев А. Кризис на рынке металлолома: есть ли реальные угрозы для потребителей в России и СНГ? / А. Коротаев // Отчёт о 10-м Металлургическом саммите в Москве: К мировому уровню конкурентоспособности. Эффективность и рост – через модернизацию. – Металлы Евразии. – 2012. – № 4. – С. 17-20. 8. Смирнов А. Н. Развитие электрометаллургических мини-заводов в структуре сталеплавильного комплекса Украины / А. Н. Смирнов // ОАО «Черметинформация». Бюл. Чёр. металлургия. – 2011. – № 6. – С. 10-12. 9. Стеблов А. Б. Эффективность и риски мини-заводов / А. Б. Стеблов, А. В. Матейко // Электрометаллургия. – 2008. – № 7. – С. 2-9. 10. Развитие металлургического мини-завода ООО «Электросталь» и повышение его производительности / А. С. Хобта, А. И. Серов, А. Н. Смирнов и др. // Сталь. – 2011. – № 1. – С. 34-37.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Анотація

Смірнов О. М., Дубодєлов В. І., Куберскій С. В.

Малі електрометалургійні підприємства у структурі сталеплавильного комплексу України

Розглянуто умови та основні проблеми розвитку сектора малих електрометалургійних заводів сталеплавильного комплексу України. Показано, що основними стримуючими факторами будівництва мікро- і мінізаводів в Україні є низький рівень внутрішнього споживання металопродукції і щорічно зростаючий дефіцит металевого брухту.

Ключові слова

Summary

сталь, дугова сталеплавильна піч, мікро- і мінізавод, виробництво, технологія, внутрішнє споживання, дефіцит брухту

Smirnov A., Dubodelov V., Kuberskiy S.

Small electrical steelmaking plants in structure of Ukrainian steelmaking complex

The conditions and main problems of the development of small electrical steelmaking plants section in manufacture complex of Ukraine had been analyzed. It was shown that the main limiting factors of construction of micro- and minimills in Ukraine are the low level of domestic consumption of steel products per year and the increasing scarcity of scrap metal.

Keywords

steel, electric arc furnace, micro and mini mill, manufacturing, technology, domestic consumption, scrap shortage Поступила 3.06.2015

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

УДК 621.771.25+621.746

Ю. В. Коновалов, А. Г. Маншилин*, М. Г. Коренко** Приазовский государственный технический университет, Мариуполь *НПО «Доникс», Донецк **Криворожский национальный университет, Кривой Рог

Этапы развития мелкосортных, проволочных станов и литейно-прокатных агрегатов для производства мелкого сорта и катанки Выполнен анализ опыта перевода действующих мелкосортных и проволочных станов, работающих на катаной заготовке поперечного сечения 80×80 мм, на непрерывнолитую заготовку увеличенного поперечного сечения. Показано, что наиболее рациональным и менее затратным путём такого перевода является создание литейно‑прокатных агрегатов.

Ключевые слова: литейно-прокатный агрегат, машина интенсивного обжатия, машина непрерывного литья заготовок, мелкосортный стан, проволочный стан, непрерывнолитая заготовка, раскат, мелкий сорт, катанка, реконструкция

режде чем перейти к разработке предложений по реконструкции прокатного производства ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог», специализирующегося на производстве мелкого сорта, катанки и армированных профилей для железобетонных конструкций, целесообразно проследить и проанализировать этапы развития прокатных станов и литейнопрокатных агрегатов, предназначенных для указанных видов продукции. На первом этапе сортовые станы были одноклетьевыми двухвалковыми. При этом механизировано было только вращение валков, все остальные операции выполняли вручную. Следующим достаточно длительным этапом стало использование трёх- и четырёхклетевых станов с расположением клетей в одну линию и приводом валков от одного электродвигателя. Передачу раската из клети в клеть осуществляли вручную. Позже стали использовать обводные аппараты, что облегчило труд вальцовщиков и повысило производительность прокатных станов. Линейные станы продолжают использовать и сейчас для производства профилей из легированных сталей. Обычно они включают несколько линий – обжимную, черновую и чистовую или только обжимную и чистовую. Новые станы такого типа уже не строят [1]. Следующим этапом стало создание полунепрерывных мелкосортных и проволочных станов. Они появились как результат реконструкции линейных станов. На рис. 1 показана схема расположения оборудования полунепрерывного мелкосортно-проволочного стана 280. Из рисунка видно, что черновые клети расположены непрерывно, а остальные - в три линии. Все клети имеют привод от одного электродвигателя. Скорость прокатки в последней клети составляет 9,8 м/с. На стане прокатывают катанку диаметром 5,5-12,5 мм и мелкосортные профили [1]. Такие станы существенно снизили применение ручного труда, улучшили температурные условия прокатки и несколько повысили точность прокатки.

Рис. 1. Схема расположения основного оборудования полунепрерывного мелкосортно-проволочного стана [1]: 1 – загрузочный рольганг; 2 – выталкиватель заготовок; 3 – нагревательная печь; 4 – вытаскиватель заготовок; 5 – черновая группа клетей; 6 – промежуточная группа клетей; 7 – чистовая группа клетей; 8 – редуктор; 9 – электродвигатель; 10 – холодильник Однако производительность полунепрерывных станов повысилась недостаточно. Возникали трудности в соблюдении скоростных режимов прокатки по клетям стана. В начале 50-х годов прошлого века возник высокий спрос на катанку и арматурные профили для армирования железобетонных конструкций. Он был обусловлен как реализацией послевоенной программы восстановления разрушенных предприятий, так и началом массового жилищного строительства. Для удовлетворения этого спроса начался ввод в действие непрерывных проволочных и мелкосортных станов с доведением скорости прокатки на проволочных станах до 30 м/с. Такие станы начали работать на Западно-Сибирском, Челябинском, Череповецком металлургических комбинатах, на «Криворожстали» же в период с 1956 по 1971 гг. было введено в действие семь проволочных и мелкосортных станов. На рис. 2 и 3 приведены схемы расположения оборудования двух таких станов. Из рис. 2 видно, что мелкосортный стан 250-1 двухниточный (введён в эксплуатацию в 1956 г.). Он предназначен для прокатки круглых профилей диаметром 8-30 мм, квадратных со стороной 8-27 мм, полос

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Переход на непрерывную разливку стали, обеспечивающий существенное снижение расхода металла на тонну годного проката, энергоносителей, трудовых, капитальных и эксплуатационных затрат обусловил и появление двух серьёзных задач. Первая из них – получение непрерывной разРис. 2. Схема расположения основного оборудования мелкосортного стана ливкой заготовок малых сечений (с 250‑1 комбината «Криворожсталь»: 1 – загрузочная решётка; 2 – нагревательная точки зрения производительности печь; 3, 5 – аварийные ножницы; 4 – черновая группа клетей; 6 – чистовые груп- МНЛЗ), особенно в условиях появпы клетей; 7 – водоохлаждающие устройства; 8 – летучие ножницы; 9 – реечный ления сталеплавильных агрегатов холодильник; 10 – ножницы холодной резки; 11 – пакетировочные карманы большой единичной мощности (например, конвертеров ёмкостью до 450 т). Вторая – обеспечение необходимой проработки литой структуры непрерывнолитого металла. Как показано в работе [2], для решения этой проблемы необходимо иметь заготовку поперечного сечения от Рис. 3. Схема расположения основного оборудования проволочного стана 250-1 150×150 до 280×280 мм и более. Проблему разливки стали из комбината «Криворожсталь»: 1 – загрузочные решётки; 2 – нагревательная печь; 3 – вытаскиватель заготовок; 4 – распределитель заготовок; 5 – черновая группа клетей; разливочных ковшей большой ём6 – летучие ножницы; 7, 9 – первая и вторая промежуточные группы клетей; 8 – раз- кости решали увеличением числа рывные ножницы; 10 – чистовые группы клетей; 11 – охлаждающие устройства; 12 – ручьёв в МНЛЗ сначала до шести, моталки; 13 – транспортёр; 14 – вязальные машины; 15 – крюковый конвейер а потом до семи и восьми [3]. Вторая задача, как показала практика, сечением (12÷70)×(4÷10) мм, профилей для армиро- в большинстве случаев решается при использовании вания железобетонных конструкций № 10-28, угловых заготовок поперечного сечения 150×150 мм. Дальше профилей поперечного сечения (25×25)÷(40×40) мм. решение этих двух задач происходило параллельно Применяется исходная заготовка поперечного сечения в трёх направлениях. Первое направление – модернизация существу 80×80 мм. Нагрев заготовок производят в двухзонной методической печи. Черновая группа состоит из семи ющих мелкосортных и проволочных станов, испольклетей с горизонтально расположенными валками. зующих заготовку поперечного сечения 80×80 мм. Так, фирмой «СКЕТ» для проволочного стана 250 Две чистовые непрерывные группы имеют по восемь клетей с чередованием расположения валков. После Енакиевского металлургического завода предлагачистовых групп расположены охлаждающие устрой- лось для перехода на заготовку поперечного сечения 125×125 мм установить перед существующей черноства, летучие ножницы и реечные холодильники. На рис. 3 приведена схема основного оборудова- вой группой клетей пятиклетевую группу предвариния проволочного стана 250-1 (введён в эксплуата- тельного обжатия, а существующие нагревательные цию в 1957 г.). Стан четырёхниточный предназначал- печи заменить на одну новую. Этот вариант из-за неся для прокатки катанки диаметром 6,5-10 мм. Исход- обходимых больших затрат реализован не был. В работе [4] представлен опыт ряда предприятий ная заготовка поперечного сечения 62×62 мм. Нагрев заготовки осуществляется в одной двухзонной мето- Российской Федерации (РФ) по реконструкции таких станов. Так, на ряде станов за счёт установки двух кледической печи с монолитным наклонным подом. В черновой группе имелось семь клетей с горизон- тей в головной их части стало возможным применение тально расположенными валками, в первой и второй заготовок поперечного сечения только 100×100 мм. В работе [2] чётко показано, что для перехода на промежуточных группах клетей валки также с горизонтальным расположением. В чистовых группах рас- заготовку поперечного сечения 150×150 мм (вместо положение валков переменное, а прокатка происхо- 80×80 мм) необходимо дополнительно установить дила в одну нитку. После них имеются охлаждающие четыре клети непосредственно перед черновой групустройства и моталки для смотки катанки в бунты. Этот пой. Поскольку при этом сохранится скорость прокатки в остальной части стана, а следовательно и стан представлен как типовой того периода времени. Введение в строй таких мелкосортных и прово- конечная скорость (если не делать полной замены лочных станов на указанных выше предприятиях ре- привода, а возможно и клетей стана), то установка шило задачу насыщения рынка требуемыми видами четырёх клетей приведёт к снижению начальной скопрокатной продукции с соответствующим на тот пе- рости прокатки в первой (прежней клети) черновой группе с 0,15-0,25 до 0,085 м/с (в новой первой клериод времени его качеством. Анализируемые прокатные станы получали заготов- ти), а в конечном итоге и к существенному перепаду ку поперечного сечения 80×80 мм, а некоторые и мень- температуры по длине заготовки и последующих расшего сечения, с непрерывно-заготовочных станов (НЗС). катов. Это подтверждают и авторы работ [5, 6].

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Для решения задачи перехода на заготовку попеВариант I. Перед существующей клетью № 1 речного сечения 150×150 мм авторы работы [2] пред- черновой группы располагают четыре дополнительлагают установить непосредственно за МНЛЗ литей- ные клети А, Б, В, Г, в которых производят двухнино-прокатный комплекс для редуцирования непрерыв- точную прокатку. нолитых заготовок поперечного сечения 150×150 мм Вариант II. Перед черновой группой клетей устав заготовки сечением 100×100 мм. Схема комплекса навливают отдельно стоящую двухклетевую однониприведена на рис. 4. точную непрерывную группу клетей с выдачей расИз рисунка видно, что применены две четырёхру- ката в подогреваемый термостат. Непосредственно чьевых МНЛЗ. После порезки заготовок поперечного перед существующей черновой группой клетей устасечения 150×150 мм на мерные длины (на рисунке навливают две клети с горизонтальными валками, в режущие устройства не показаны) их с помощью которых прокатку производят в две нитки. Новое обошлеппера перемещают к нагревательной печи, где рудование размещается на имеющейся площадке, и подогревают. После этого заготовки прокатывают в но его масса существенно увеличивается по сравнеобжимной группе клетей и на ножницах отрезают их нию с вариантом I. головную и донную части и, если необходимо, режут Вариант III. В дополнение к варианту II за клена заготовки требуемой длины. Производительность тью А устанавливают неприводную клеть с горизонкомплекса более 2 млн т/год. тальными валками, а за клетью В – две непривод Предлагаемая технология практически полно- ные клети с вертикальными валками. В этом случае стью копирует агрегат, введённый в эксплуатацию в клеть Г не устанавливают, но заменяют линию при1967 г. фирмой «Bohler» (Австрия) [7, 8]. Из МНЛЗ вода существующей рабочей клети № 1 и сам принепрерывнолитые заготовки поперечного сечения вод на более мощный, перераспределяют нагрузки 140×140 мм поступали на шлеппер, а с него пооче- между существующими клетями черновой группы. рёдно в нагревательную печь и далее в обжимную В первых двух вариантах реконструкции изменегруппу клетей, где их обжимали до поперечного се- ний в существующей черновой группе клетей не прочения 100×100 мм. Такие ЛПА работали очень не- исходит. Общая длина головной части стана состадолго, главным образом из-за увеличения числа ру- вит 49 м, масса оборудования по варианту III меньчьёв в МНЛЗ. ше, чем по варианту II, но больше, чем по варианту I. Комплекс, представленный на рис. 4, имеет множеВариант IV. В основу варианта положены два ство недостатков. Вот главные из них. новых для стана 250 технологических решения – Во-первых, он не исключает установку перед черновой группой клетей мелкосортного стана двух дополнительных клетей (так как из ЛПА выдают заготовку поперечного сечения 100×100, а не 80×80 мм). Во-вторых, появляется ещё одна нагревательная печь и обжимная группа клетей с последующими ножницами и холодильником. В-третьих, комплекс автоном- Рис. 4. Литейно-прокатный агрегат для производства заготовки сечением ный, требует отдельного места и 100×100 мм для мелкосортных и проволочных станов [2]: 1 – МНЛЗ (показана одобслуживающего персонала. на из двух); 2 – шлеппер; 3 – подогревательная печь; 4 – обжимная группа клетей; В-четвёртых, на мелкосортный 5 – ножницы; 6 – холодильник стан поступает холодная заготовка большего сечения, а следовательно, потребуется традиционный нагрев, да ещё, наверное, существующую печь придётся менять, так как сечение заготовок увеличивается с сечения 80×80 до 100×100 мм. Следовательно, для ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» такое предложение не подходит, вероятно, и для других предприятий тоже, поскольку это решение на уровне технологий прошлого века. В работе работ [5] сотрудни- Рис. 5. Схема расположения оборудования головной части стана 250 по варианки Института чёрной металлургии там реконструкции (I-IV) [5]: 1-11 – существующие клети; 12 – переводная стрел(г. Днепропетровск) рассмотрели ка; 13 – термостат; ПШБ – нагревательная печь с шагающими балками; А-Г – дочетыре варианта реконструкции полнительные приводные клети; НДУ – неприводное делительное устройство. мелкосортного стана 250 комбина- НК – неприводные клети ( предлагаемое к установке дополнительное оборудование показано заливкой) та «Криворожсталь» (рис. 5).

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

использование неприводных рабочих клетей и применение «слиттинг-процесса». Вариант IV предусматривает использование однониточной прокатки в клетях № 1-7 существующей черновой группы и клетях № 8 и 9 промежуточной группы, установку четырёх неприводных клетей с вертикальными валками и процесс прокатки-разделения после клети № 9 с помощью неприводного делительного устройства. В клетях № 10 и 11 производится двухниточная прокатка со скоростями, соответствующими существующим. Общая длина головной части стана с вновь устанавливаемым оборудованием не изменяется по сравнению с существующей схемой, общая масса оборудования по сравнению с действующей схемой увеличивается незначительно. Все предлагаемые варианты реконструкции стана 250 предполагают замену существующей толкательной нагревательной печи на комбинированную печь с шагающими балками и подом, что обеспечит требу емый нагрев заготовки увеличенного сечения. Авторами работы [5] выполнен сравнительный анализ предложенных вариантов реконструкции. Исходными были приняты: сечение заготовки 150×150 мм; скорость прокатки в чистовой клети 18 м/с. Расчёты выполнены для условий прокатки арматурных периодических профилей № 12 и 16. Расчёты показали, что при реализации варианта I температура прокатки в клетях 1-7 снижается почти на 150 °С против существующего режима, что приводит к перегрузке по мощности главного привода рабочей клети 4, по моменту прокатки – клетей 2 и 3. Следовательно, для реализации этого варианта необходима реконструкция практически всех клетей черновой группы. При реализации варианта II снижение температуры в клетях 1-7 составляет более 100 °С и это несмотря на наличие термостата. Вариант реконструкции III характеризуется падением температуры в черновой группе клетей несколько ниже 100 °С против существующего температурного режима. Загрузка электродвигателей главного привода клетей 2, 5 и 6 увеличивается, но это может быть устранено перераспределением обжатий по клетям черновой группы. При реализации IV варианта сохраняется нормальная загрузка существующих черновых клетей и их приводов. То есть этот вариант по мнению авторов работы [5] наиболее рационален из всех предложенных. Расчёты, проведённые в НПО «Доникс» и приведённые в работе [6], позволили сделать выводы, в общем согласующиеся с заключением авторов работы [5] в отношении неприемлемости вариантов I и II. Вариант III является переходным от варианта II к варианту IV и в корне не отличается от варианта II по составу дополнительного оборудования. Появление двух неприводных клетей взамен одной неприводной не исключает недостатков варианта-аналога. В варианте IV наличие большого числа комплексов «приводная клеть-неприводная клеть» вызывает необходимость дополнительных капитальных затрат на систему автоматического регулирования скоростного режима прокатки, без которой поддержание со-

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

гласованного режима в черновой группе клетей будет практически невозможным. Кроме того, наличие неприводных клетей вызывает необходимость расширения парка валков и приведёт к усложнению обслуживания стана. Следовательно, и вариант IV для реализации нежелателен. В работе [6] предложено повысить вытяжную способность стана 250-4 «Криворожстали» за счёт применения технологии двукратной двухручьевой прокаткиразделения, но при этом сохраняется существующая группа клетей и, следовательно, увеличение поперечного сечения заготовки 150×150 мм не произойдёт. Второе направление – строительство новых проволочных и мелкосортных станов, в которых используются заготовки поперечного сечения 150×150 мм. Первым таким станом стал проволочный стан 150 на Белорецком металлургическом комбинате [9]. В отличие от предыдущих четырёхниточных проволочных станов он двухниточный. На нём производят катанку диаметром 5,5-10,0 мм из углеродистых, инструментальных, пружинных, подшипниковых, коррозионностойких и других легированных марок стали. Производительность стана 400 тыс. т/год при скорости прокатки 60 м/с. В дальнейшем стан был модернизирован и скорость прокатки доведена до 80 м/с [10]. В 1984 г. на Белорусском, а в 1985 г. на Молдавском металлургических заводах введены в эксплуатацию мелкосортно-проволочные станы 320/150. По сортаменту они практически одинаковы: катанка диаметром 5,5-12 мм, круглый сортовой прокат диаметром 10-40 мм и квадратный – со стороной 10-40 мм, прокат для армирования железобетонных конструкций № 10-40, равнополочные швеллеры № 5 и 6,5, уголки. Мелкосортные профили поставляют в прутках, катанку – в бунтах. На станах использовали непрерывнолитую заготовку поперечного сечения 125×125 мм. Станы состояли из 20 двухвалковых клетей, расположенных в одну линию и десятиклетевых блоков чистовых клетей. Максимальная скорость прокатки сортовых профилей составляла 20, катанки – 100 м/с. На обоих станах после длительной эксплуатации была выполнена реконструкция. На Белорусском заводе стан 320/150 был разделён на станы 320 и 150 с установкой нового соответствующего оборудования. Сечение заготовки увеличено до сечения 150×150 мм. На стане 320/150 Молдавского завода перед черновой группой клетей установлены две дополнительные клети, что позволило увеличить сечение исходной заготовки. На обоих станах усложнён марочно-размерный сортамент [10]. То есть решена задача перехода на заготовку поперечного сечения 150×150 мм, что обеспечило требуемый уков металла и позволило повысить производительность МНЛЗ. И ещё один пример, хорошо известный криворожцам. Начавший работать в 1957 г. проволочный стан 250-1 (см. рис. 3) был остановлен и на его месте практически заново построен новый двухниточный мелкосортно-проволочный стан с сортовой линией 250 и проволочной линией 150. Исходная заготовка поперечного сечения 150×150 или 125×125 мм,

проектная мощность стана 850 тыс. т/год. Стан введён в действие в 1996 г. Подробнее новый стан будет описан в следующей статье. Последним на данное время этапом развития мелкосортных и проволочных станов стал ввод в эксплуатацию однониточного стана фирмы «Кунминг Айрон энд Стил (Южная Корея), введённого в эксплуатацию в 1995 г. Сортамент стана: катанка, прутки диаметром 5,5-20,0 мм, а также арматурные профили № 6-16 из низко-, средне- и высокоуглеродистых сталей [11]. На стане используют заготовку поперечного сечения 150×150 мм, которую нагревают в шестизонной методической печи с шагающим подом. Далее осуществляется прокатка в черновой (5 клетей), двух промежуточных группах (в каждой по 5) клетей и в чистовой группе клетей (состоит из трёх обычных клетей и десятиклетевого блока). Во всех группах клетей валки с горизонтальным и вертикальным расположением чередуются. В линии стана предусмотрено ускоренное водяное и воздушное замедленное охлаждение. Представленные новые мелкосортные и проволочные станы, как и другие аналогичные станы, в том числе и за рубежом, представляют собой сложные многоклетевые агрегаты с мощным электрооборудованием, системами автоматики и контроля технологического процесса и качества проката по технологической линии производства и конечной продукции. Они высокопроизводительны и хорошо вписываются в структуру интегрированного металлургического предприятия с мощными доменными и сталеплавильными цехами. Их главным недостатком является отсутствие тесного совмещения процессов выплавки, разливки стали и производства проката. При этом температура разливаемого металла используется крайне слабо (только при горячем и тёплом посаде заготовок в нагревательные печи, причём при непрерывной разливке горячий посад организовать практически невозможно, а тёплый – затруднительно). Третье направление – совмещение в одном агрегате непрерывной разливки стали и прокатке её в готовую прокатную продукцию. Он получил название – литейно-прокатный агрегат – ЛПА. Впервые в мировой практике в промышленных условиях в 1978 г. заработал ЛПА, совмещающий

разливку стальных заготовок и прокатку катанки из специальных сталей и сплавов. Создатель ЛПА – ВНИИМЕТМАШ (Москва), а место установки – металлургический завод «Электросталь» (Россия). Схема ЛПА многократно публиковалась (например, [12, 13]) и нами не приводится. Отметим лишь несколько важных моментов. Из МНЛЗ выдают заготовку прямоугольного поперечного сечения 60×80 мм, её подогревают в индукторе и подают в обжимно-заготовочную клеть, получая на выходе раскат диаметром 67 мм. С помощью этой клети раскат задают в планетарную клеть. Планетарная клеть характеризуется тем, что она имеет вертикально и горизонтально расположенные рабочие и опорные валки, что позволяет обжимать металл с четырёх сторон. При этом достигается коэффициент вытяжки 80 при выходе раската квадратного поперечного сечения со стороной 12 мм. Далее в чистовых клетях и четырёхклетевом чистовом блоке получают катанку диаметром 6-8 мм. Долгое время этот ЛПА для стальной катанки был единственным в мире. Поскольку в настоящее время на ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» действуют только мелкосортные и проволочные станы, то дальнейшие материалы анализируются только по ЛПА, реализованных на станах этого типа. В работе [14] представлен анализ сложностей в совмещении МНЛЗ и мелкосортных и проволочных станов. Основные из них связаны с тем, что станы этого типа имеют широкий марочный и размерный сортамент, на них прокатывают продукцию разной формы, часто партии продукции невелики. Всё перечисленное обусловливает различную производительность прокатного стана, МНЛЗ же имеют мало изменяющуюся производительность. Это и задержало развитие сортовых ЛПА, пока число их реализации невелико. В наибольшей мере разрекламированным в технической литературе является ЛПА, получивший наименование «Lúna». На нём реализован процесс «бесконечного литья и прокатки» (ECR-Endless Casting rolling), разработанный фирмой «Даниэли» [15‑17]. ЛПА начал работать в 2000 г. на заводе фирмы «Acciaierie Bertoli Safau» (ABS) в Удине (Италия). Схема расположения основного оборудования ЛПА «Luna» показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема расположения основного оборудования ЛПА «Luna» [15-17]: 1 – МНЛЗ; 2 – закалочные установки; 3 – устройства механического реза непрерывнолитого слитка; 4 – проходная печь; 5 – гидросбивы окалины; 6 – черновая группа клетей; 7 – летучие ножницы; 8 – промежуточная группа клетей; 9 – дефектоскоп; 10 – предчистовая группа клетей; 11 – измеритель размеров раската; 12 – душирующая установка; 13 – петлерегулятор; 14 – обжимной блок трёхвалковых клетей; 15 – датчики контроля размеров проката и качества поверхности раскатов; 16 – переключатель направления движения металла; 17 – многоцелевая душирующая установка (участок окончательного охлаждения); 18 – холодильник; 19 – печь отжига и отпуска; 20 – установка дробеструйного удаления окалины; 21 – участок отделки прутков; 22 – моталки; 23 – конвейер с воздушным охлаждением; 24 – печь отжига; 25 – весы; 26 – участок отделки бунтов

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

В ЛПА применена двухручьевая МНЛЗ (расстояние между ручьями 2 м). МНЛЗ может работать на два или один ручей в зависимости от требуемого объёма производства. Сечение отливаемых заготовок 200×160 мм. Промежуточный ковш ёмкостью 30 т. Кристаллизатор (длина 1200 мм) выполнен с изменением конусности и имеется трёхступенчатая система электромагнитного перемешивания металла: в кристаллизаторе, ручье и конечное. Скорость литья заготовок (м/мин.): для углеродистых марок стали – 6,0; цементируемых – 5,5; пружинных – 5,0; микролегированных (бором и ванадием) – 4,5; подшипниковых – 4,0; коррозионностойких – 3,5. Выходной участок каждого ручья МНЛЗ (отводящий рольганг) до тоннельной печи оборудован теплоизолирующими крышками. За МНЛЗ после каждого ручья установлены закалочные камеры, поскольку без промежуточной закалки невозможно выполнять прямую прокатку цементируемой и раскисленной алюминием низко- и среднеуглеродистой стали. Далее следуют ножницы для порезки непрерывнолитого слитка. Между МНЛЗ и прокатным станом расположена роликовая тоннельная печь, предназначенная для выравнивания температуры как в поперечном сечении, так и по длине непрерывнолитого слитка. Она имеет две секции. Первая – секция нагрева (длина 65 м) с двумя линиями, расположена непосредственно за ножницами. Она принимает непрерывнолитые заготовки и работает с одним или обоими ручьями в зависимости от марки разливаемой стали и применения бесконечного и полубесконечного режима прокатки. При работе МНЛЗ с двумя ручьями печь является своеобразным накопителем заготовок, если это требуется по циклу процесса. Манипулирование заготовками и их перемещение с линии 2 на линию 1 внутри печи осуществляется сталкивателем, ролики которого имеют консольную опору, индивидуальный привод и водяное охлаждение. Вторая – секция томильная. Она расположена непосредственно перед прокатным станом и предназначена для обеспечения бесконечного режима работы (при бесконечной длине непрерывнолитой заготовки с линии 1) или полубесконечного режима (с получением заготовок поочередно с линий 1 и 2). Ролики в этой секции выполнены с двумя опорами, они имеют индивидуальный привод и не охлаждаются водой. Печь отапливается газовыми горелками, смонтированными на её боковых стенках. Длина печи определяется в каждом конкретном случае в зависимости от типа агрегата и его размеров (то есть, от сортамента разливаемых марок стали и производительности агрегата). На заводе «Luna» её длина – 125 м. При работе ЛПА в бесконечном режиме длина заготовки может изменяться от 14 м до бесконечности без какой-либо разделительной резки между МНЛЗ и прокатным станом, что обеспечивает бесконечную прокатку через проходную печь. При полубесконечном режиме, когда одновременно работают две линии, непрерывнолитые заготовки обычно режут на длину 45 м и поочередно подают в проходную печь. В этом случае она действует и в качестве буфера между МНЛЗ и прокатным станом.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Для эффективности процесса необходимо обеспечить серийность плавок не менее трёх. При этом средняя партия металла из легированных сталей на мини-заводах составляет 30-40 т. В связи с этим необходимо обеспечить быструю перестройку прокатного стана. На заводе «Luna» автоматическая перестройка стана производится за 5 мин., при этом МНЛЗ продолжает работать. Прокатный стан состоит из 17 клетей, размещённых в черновой, промежуточной и предчистовой группах. Расположение клетей в группах – непрерывное с чередованием клетей с горизонтальным и вертикальным расположением валков. Клети бесстанинного типа. На участке стана имеется пять гидросбивов и пять ножниц. За клетями предчистовой группы расположена линия охлаждения, которая должна обеспечить температуру конца прокатки после обжимного блока в пределах 700-1000 °С для прутков диаметров менее 40 мм и в пределах 800-950 °С для всех остальных прутков. Далее установлен трёхвалковый обжимной блок трёхвалковых клетей. Стан оснащён системой автоматического регулирования размеров раскатов и устройств для обнаружения дефектов проката в технологическом потоке в горячем состоянии. Участок окончательного охлаждения имеет длину 90 м. Возможны три режима охлаждения для круглых профилей диаметром 20-90 мм: снижение температуры проката до оптимального значения для подачи его на холодильник или в печь для отжига; ускоренное охлаждение с температуры конца прокатки до температуры 550 °С без закалки; прямая закалка с температуры конца прокатки до 100 °С, обеспечивающая сквозную закалку прутка до его сердцевины. После холодильника расположена подогревательная газовая печь, в которой слой прутков либо проходит с номинальной рабочей скоростью, либо выдерживается в течение времени, требуемого для завершения комплекса термической обработки, уже начатого на стане. Благодаря этому становятся возможными следующие виды обработки прутков из различных марок специальной стали в потоке: закалка и отпуск; отжиг в линии для улучшения условий обработки давлением или резания (шарикоподшипниковые, пружинные, микролегированные стали); медленное охлаждение (цементируемые, закалённые и отпущенные, мартенситные коррозионностойкие марки стали); растворение включений (аустенитные коррозионностойкие стали); смягчающий отжиг (шарикоподшипниковые, пружинные стали). После холодильника производится механическое удаление окалины, и прутки поступают на участок отделки, на котором имеются: четыре абразивные отрезные машины, стенд удаления заусенцев с прутков, стенд укладки в пачки, обвязочная машина и стенд окончательного складирования продукции. Предусмотрены также системы неразрушающего контроля в линии для круглых и квадратных прутков, состоящие из двух ультразвуковых и вихревотоковых дефектоскопов. Линия производства сортового проката в бунтах и его отделки состоит из двух моталок Гаррета, оборудованных специальными устройствами для съёма

бунтов, конвейера контролируемого охлаждения и устройств для уплотнения, обвязки, отделки и подборки бунтов. На стане производят круглые профили диаметром 2-100 мм и квадратные со стороной 40-100 мм – в прутках; круглые профили диаметром 15-50 мм – в бунтах из углеродистых и, главным образом, легированных марок стали. Годовая производительность ЛПА 500 тыс. т. ЛПА позволяет: поставлять на рынок высококачественную продукцию с различными видами термической обработки; обеспечить короткое время выполнения заказов (несколько дней); низкие затраты энергоресурсов; достичь высокого выхода годного [15-17]. Описанный ЛПА предназначен главным образом для производства продукции из легированных марок стали. На мелкосортных станах ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» марочный сортамент значительно проще и поэтому не будет необходимости в применении закалочной установки и широкого набора видов термообработки. Что вызывает некоторые сомнения в приведённом ЛПА? Во-первых, реализация прямой прокатки с совмещением скоростей разливки и прокатки (как было отмечено выше) – достаточно сложная задача. Ни в одной из рассмотренных работ [15-17] скоростной режим прокатки не приведён, а скорость разливки металла на МНЛЗ зависит лишь от марки стали. Ответа на этот вопрос нет. Во-вторых, роликовая печь имеет сложную конфигурацию, предусматривающую даже перемещение заготовки в поперечном направлении. Вряд ли стоит такую печь применять на ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог». В-третьих, производительность ЛПА 0,5 млн т/год для условий некоторых уже действующих на ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» мелкосортных станов мала. Фирмой «Mannesmann-Demag» (ФРГ) разработан ЛПА для производства прутков в пакетах Ø 13-17 мм; в бунтах Ø 13-40 мм; полосы сечением (30×8)÷(90×12) мм; катанки и круглых профилей Ø 5,5-18 мм из углеродистой рядовой и качественной,

легированной (автоматной, шарикоподшипниковой, рессорной, инструментальной, коррозионностойкой) сталей [18]. Особенностями ЛПА являются применение горизонтальной МНЛЗ и машины интенсивного обжатия (МИО). Схема расположения основного оборудования ЛПА приведена на рис. 7. Применение горизонтальной МНЛЗ обосновано тем, что она имеет ряд достоинств: круглые заготовки охлаждаются равномернее квадратных и прямоугольных, что способствует получению непрерывнолитого слитка с хорошей поверхностью; возможность разливать как низкоуглеродистые, так и высоколегированные стали; кристаллизаторы с внутренней круглой формой экономически более выгодны, чем с прямоугольной и квадратной формой из-за снижения затрат на последующую обработку внутренней поверхности; возможность использования непрерывнолитых слитков круглого поперечного сечения в МИО. Применение МИО позволяет исключить черновую шестиклетевую группу. Кроме этого применение МИО обеспечивает благоприятный температурный профиль по длине раската за счёт его интенсивного обжатия, безударный захват заготовки без проводковой арматуры, быструю перевалку валков, снижение численности обслуживающего персонала, капитальных затрат при изготовлении МИО на 25 %, а текущих – на 20 %, возможность допускать износ кристаллизатора вплоть до 20 мм [18]. Технологический процесс в ЛПА происходит следующим образом [18]. На МНЛЗ отливают заготовки из углеродистой стали Ø 140-160 мм, а легированной – 110-125 мм. Непрерывнолитой слиток режут на заготовки длиной 6 м с использованием машины газовой резки. Далее заготовку подают в горячем состоянии в боковое посадочное окно методической нагревательной печи, либо – на холодильник и склад (в случае обнаружения дефектов на заготовке, либо простое стана, либо при производительности МНЛЗ выше, чем прокатного стана). Холодный посад заготовок производят в торцевую часть печи. Печную окалину удаляют в гидросбиве, после чего заготовка поступает в МИО, где её обжимают до

Рис. 7. Схема расположения основного оборудования ЛПА для производства прутков, полос и катанки [18]: 1 – горизонтальная МНЛЗ; 2 – машина газовой резки; 3 – холодильник; 4, 5 – загрузочные решётки горячего и холодного посада заготовок; 6 – методическая печь с шагающими балками; 7 – гидросбив; 8 – машина интенсивного обжатия; 9 – ножницы; 10 – первая промежуточная группа клетей; 11 – вторая промежуточная группа клетей; 12, 15, 16, 18 – установки водяного охлаждения; 13 – чистовая группа клетей; 14 – калибровочный блок; 17 – чистовой блок клетей; 19 – виткообразователь; 20 – транспортёр с воздушным охлаждением; 21 – виткосборник; 22 – устройство навески бунтов на крюковой конвейер; 23 – моталки Гаррета; 24 – крюковой конвейер; 25 – устройство для подпрессовки бунтов; 26 – устройство для съема бунтов; 27 – холодильник для прутков, поставляемых в пакетах; 28 – карманы; 29 – пакетировщик

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

диаметров 60-80 мм (для обычных и качественных углеродистых марок стали коэффициент вытяжки находится в диапазоне 3,1-6,6; для труднодеформиру емых – 1,9-4,1). После этого концы искажённой формы удаляют на ножницах. Далее раскат обжимают в первой и второй промежуточных группах клетей. Клети этих групп – дуо с чередованием вертикально и горизонтально расположенных валков, бесстанинные. Чистовая группа состоит из четырёх чередующихся клетей с горизонтально и вертикально расположенными валками. Калибровочный блок позволяет получать прутки высокой точности размеров. После калибровочного блока имеется три линии. Первая линия предназначена для охлаждения, порезки и пакетирования круглых профилей диаметром 13-17 мм и плоских полос сечением (30×8)÷(90×12) мм. Вторая линия – для смотки на моталках круглых профилей диаметром 30-40 мм. Третья (проволочная) линия – для получения катанки и круглых профилей диаметром 5,5-18 мм. В линии установлен чистовой блок трёхвалковых клетей с твёрдосплавными валками (дисками). Такой блок позволяет обеспечить высокую точность прокатки, а также скорость до 120 м/с. На транспортёре с воздушным охлаждением возможно ускоренное, замедленное и медленное охлаждение (в зависимости от химического состава стали) витков катанки. В ЛПА предусмотрено несколько вариантов охлаждения металла. В установке охлаждения 12 (рис. 7) выполняется термомеханическое охлаждение конструкционных марок стали. Аналогичная душирующая установка 15 размещена в проволочной линии перед чистовым блоком и также служит для термоупрочнения проката. Эти установки используют и для охлаждения труднодеформируемых марок стали с узким температурным диапазоном деформирования, поскольку при прокатке в МИО и клетях промежуточных групп металл разогревается. В душирующей установке 16 перед моталками прутки охлаждают для получения требуемой микроструктуры и механических свойств металла. Так, аустенитные нержавеющие стали охлаждают до температуры 400 °С, исключая последующую термообработку. В душирующей установке 18 температура катанки, повышающаяся за счёт разогрева в чистовом блоке, снижается до 700 °С, что способствует образованию мелкодисперсной структуры металла. Координация, контроль и фиксация параметров технологического процесса и работы оборудования на ЛПА ведётся с помощью систем автоматики и ЭВМ. ЛПА введён в работу на одном из предприятий в ФРГ. В рассматриваемом ЛПА имеется два нетрадиционных элемента: горизонтальная МНЛЗ для отливки непрерывнолитых слитков круглого поперечного сечения и МИО. Необходимость использования заготовок круглого поперечного сечения обусловлена наличием в линии ЛПА МИО. Выше были отмечены некоторые преимущества, которые обеспечивает отливка заготовок круглого

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

поперечного сечения, к этому следует добавить и то, что такая форма способствует рассредоточению возникающей в осевой зоне центральной пористости и ликвации, а также способствует получению повышенной плотности равноосной структуры металла в осевой зоне заготовки [3]. В большинстве случаев такие заготовки используют для производства бесшовных труб, колес, бандажей и колец. Лишь в 80-х годах прошлого века заготовки круглого поперечного сечения начали применять для производства катанки и мелкого сорта. По данным работы [3] в мире работает несколько больше 30-ти МНЛЗ горизонтального типа с отливкой заготовок круглого поперечного сечения, а на территории стран СНГ всего одна – на НПО «Тулачермет» (РФ). Диаметр отливаемых заготовок 110-150 мм. В СССР разработкой МНЛЗ горизонтального литья (как круглых, так и квадратных заготовок) занимались учёные ВНИИМЕТМАШа, УкрНИИМЕТа, ЦНИИчермета. Была даже принята программа строительства горизонтальных МНЛЗ в мартеновских цехах с целью перехода со слиткового передела на непрерывную разливку стали [19]. Выбор МНЛЗ горизонтального типа был связан с тем, что их легко размещать в действующем цехе, так как они имеют минимальную высоту, строительство требует минимальных капитальных затрат, поскольку конструкция проста (отсутствует промежуточный ковш со стопорами и стаканом-дозатором), а также низкие эксплуатационные затраты, поскольку всё оборудование МНЛЗ расположено на уровне пола. По ряду причин эти планы реализованы не были. В Украине горизонтальная МНЛЗ была установлена на Краматорском металлургическом заводе. Предполагалось отливать заготовки поперечного сечения 175×175 мм. Опыты проводили сотрудники УкрНИИМета, но они были прекращены в середине 90-х годов. Итог: исследования, выполненные в СССР на опытных и немногочисленных промышленных горизонтальных МНЛЗ показали, что для успешной их работы необходимо решать проблему надёжности узла стыковки зоны контакта водоохлаждаемого кристаллизатора и огнеупорного материала [20, 21]. За рубежом имеется определённый опыт работы горизонтальных МНЛЗ с отливкой заготовок диаметром 8-350 мм, хотя большинство машин такого типа применяют для отливки заготовок диаметром не более 150 мм. Машину интенсивного обжатия – МИО за рубежом называют также редукционно-калибровочным блоком – RSB, а в РФ – станом радиально-сдвиговой прокатки. Авторы работы [22] отмечают, что прокатный и калибровочный блоки были разработаны в начале 90-х годов прошлого века. Причём прокатные многоклетевые блоки трёхвалковых клетей являются чистовыми и их устанавливают как завершающий агрегат, предназначенный для прокатки катанки или мелкого сорта круглого поперечного сечения при скорости вплоть до 120 м/с. Редуцирующие блоки, как правило, одноклетевые, также трёхвалковые, предназначены для установки вместо черновой группы клетей или в черновой промежуточной группах [22].

Процесс и оборудование для радиально-сдвиговой прокатки (РСП) разработан в Московском институте стали и сплавов значительно раньше, чем за рубежом [23]. По общей структуре станы радиально-сдвиговой прокатки идентичны станам винтовой прокатки, применяемым для производства бесшовных горячекатаных труб. Основное отличие этих технологических процессов заключается в том, что при производстве труб создают «разрыхление» центральной зоны круглой заготовки (прошивка трубы), а при процессе РСП происходит уплотнение металла заготовки по всему поперечному сечению. Теория, технология и оборудование для реализации процесса РСП представлены в работах [24-26]. Первые промышленные испытания технологии радиально-сдвиговой прокатки проведены на Верхне-Салдинском металлургическом производственном объединении. С использованием полученных результатов спроектирован и в 1989 г. запущен в эксплуатацию стан радиально-сдвиговой прокатки РСП-130, предназначенный для производства высококачественных прутков из титановых сплавов. Конструкция стана поз воляет вести реверсивную прокатку. Схема клети стана РСП-130 приведена на рис. 8. Рабочая клеть стана РСП-130 изготовлена в виде литой разъёмной станины 1, в цилиндрических расточках которой под углом 120° размещены барабаны 2 с жестко закреплёнными валковыми узлами 3. Расстояние между ними изменяется перемещением барабанов 2 в направляющие станины 4 при помощи механизма установки валков 5. Разворот валков на требуемый угол подачи достигается вращением барабанов 2 в цилиндрических расточках станины действием механизмов поворота 6 барабана 2. В рабочем положении крышка прилегает к основанию станины опорными поверхностями 7 и 8 и прижимается стяжкой 9, обеспечивая вместе с шарнирным соединением 10 и стяжкой целостность и высокую жёсткость станины. В качестве способа ведения перевалки в линии стана РСП-130 предусмотрена схема замены валков с помощью откидывания крышки клети с находящимся в ней барабаном. При перевалке нижние барабаны с валками, открыто расположенные в основании станины,

заменяются с помощью крана. Для замены же верхнего барабана с валком используется специальный стенд. Стан РСП состоит из двух клетей. Черновая клеть (см. рис. 8) работает в реверсивном режиме. В ней производят 9-11 проходов с разовыми коэффициентами вытяжки 1,15-1,25. Такой режим исключает возможность деформационного нагрева, поскольку температурный интервал деформации титановых сплавов довольно узок. Максимальный диаметр заготовки для черновой клети составляет 160, а минимальный диаметр раската после прокатки – 75 мм. Конструкция чистовой клети аналогична черновой. В ней производят один проход и обеспечивают высокую точность получаемых прутков, минимальную кривизну и гладкую поверхность. Максимальный диаметр подката для чистовой клети составляет 110, а прутка после прокатки 65 мм. То есть деформационные возможности черновой клети в данном случае используются не полностью. Полученный на стане РСП-130 пруток диаметром 75-90 мм подают на стан продольной прокатки 450 и прокатывают на прутки диаметром 18-65 мм. Полученные прутки имеют однородную глобулярную структуру металла. В работе [26] представлены технические характеристики рабочих клетей, разработанных в МИСИС станов РСП. На самом крупном из них РСП-500 используют заготовку максимального диаметра 450 и получают подкат минимального диаметра 120 мм в черновой клети и соответственно 150 и 90 мм – в чистовой клети. Черновая клеть реверсивная, в ней производят несколько проходов, в чистовой – один проход. Сведений о применении клетей этого типа в качестве черновых в составе мелкосортных и проволочных станов нами в технической литературе не обнаружено. Ещё одним предложением по применению клети поперечно-винтовой прокатки (ПВП) является ЛПА, разработанный работниками ВНИИМЕТМАШа [27]. Схема расположения основного оборудования ЛПА приведена на рис. 9. В состав ЛПА входит криволинейная МНЛЗ для отливки заготовок диаметром 80 мм, скорость разливки

Рис. 8. Схема клети стана СРП-130 [26]: а – рабочее положение; б – положение перед перевалкой валков (расшифровка обозначений дана в тексте)

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

3,5 м/мин. Выходящий из МНЛЗ непрерывнолитой слиток разрезают на заготовки определённой длины, подогревают и выравнивают температуру по поперечному сечению заготовки и подают на загрузочную решётку. Далее заготовки с помощью толкателя задают в клеть ПВП. Клеть ПВП либо полностью, либо частично заменяет черновую группу клетей. Второй вариант показан на рис. 9. На наш взгляд – это неверное решение. Если, как пишут авторы работы [24], клеть ПВП заменяет 6-8 клетей, то зачем ещё нужны две черновые клети при диаметре исходной заготовки 80 мм, а диаметре готового проката 14-20 мм? Логичнее их (или одну из них) было бы разместить (при необходимости) в чистовой группе клетей. Разработчики ЛПА считают (как и сотрудники МИСИСа), что за счёт дополнительных сдвиговых деформаций металла в клети ПВП происходит более глубокая его проработка, что положительно сказывается на структуре непрерывнолитого слитка. ЛПА предназначен для производства арматурных профилей № 12-20 и сортовых профилей диаметром 14-20 мм. Масса основного оборудования ЛПА – 330 т, длина – 80 м, суммарная мощность электропотребителей – 2700 кВт, годовая производительность – 12‑30 тыс. т проката. ЛПА предлагается применять на мини-заводах [27]. Сведений о реализации разработанного ЛПА нами не обнаружено. На наш взгляд, главное, что удалось решить разработчикам ЛПА – это обеспечить клеть ПВП заготовкой круглого поперечного сечения при условии применения для её получения традиционной МНЛЗ. На целесообразность такого решения указывают и авторы работы [3]. Они отдают предпочтение радиальным МНЛЗ и приводят следующие данные: МНЛЗ для отливки заготовок диаметром до 150 мм обычно бывают двухручьевыми, которые работают со сталеплавильными агрегатами вместимостью 15-20 т, либо четырёхручьевыми, работающими с агрегатами вместимостью до 100 т. Сообщается также, что восьмиручьевая МНЛЗ для отливки заготовок диаметром 120 мм работает в Италии в Генуе, при этом сталь на МНЛЗ поступает из 250-тонного кислородного конвертера [3]. Следует отметить, что в большинстве случаев отливку на МНЛЗ заготовок круглого поперечного

сечения увязывают с трубным производством, а также изготовлением колес и бандажей. О целесообразности объединения в один комплекс производства стали и производства проката декларирует и компания «Siemens-VAI» [28]. Предложен даже термин для этой технологии – WinLink – выигрышное соединение. Трактуется оно как «непрерывное производство сортового длинномерного проката из жидкой стали». При этом сортовая МНЛЗ связана с прокатным станом. Конкретные схемы расположения оборудования, его характеристики, а также параметры технологического процесса в статье [28] отсутствуют. На наш взгляд, самое главное в статье [28] – следующее заключение: «Недавний экономический кризис заставил производителей стали пересмотреть преимущества первоначальных проектов сталеплавильных мини-заводов, появившихся на рынке около 40 лет тому назад». Отмечены достоинства мини-заводов и далее: «Несмотря на эти преимущества, относительно продолжительный срок окупаемости был основным препятствием более широкому применению мини-заводов для производства сортового длинномерного проката. Это являлось следствием низкой рентабельности, что характерно для мини-заводов с малым объёмом производства, которые производят стандартный сортамент из углеродистой стали в основном для строительной промышленности». В статье приведено сравнение показателей (площадь завода, расход природного газа, электроэнергии, материалов, трудовые затраты) обычного мини-завода и мини-завода, работающего по технологии WinLink. Конечно, для технологии WinLink они значительно лучше. На наш взгляд все это справедливо и для предприятий полного металлургического цикла или даже еще более эффективно, а именно за счёт совмещения процессов разливки и прокатки металла. Выводы

Развитие мелкосортных и проволочных станов характеризуется несколькими этапами – от линейных к полунепрерывным, от непрерывных станов, работа ющих на катаной заготовке поперечного сечения 80×80 или 62×62 мм, до непрерывных станов, на которых используются заготовки поперечного сечения 125×125 и 150×150 мм. С учётом расположения основного оборудования, сечения используемой заготовки, а также числа ниток прокатываемого металла можно предложить следующую классификацию мелкосортных и проволочных прокатных станов: – первое поколение – линейные прокатные станы; – второе поколение – полунепрерывные прокатные станы; Рис. 9. Схема расположения основного оборудования ЛПА конструкции ВНИИ– третье поколение – непрерывМЕТМАШа [27]: 1 – МНЛЗ; 2 – делительные ножницы; 3 – индукционный подоные четырёхниточные прокатные греватель; 4 – загрузочная решётка; 5 – толкатель заготовок; 6 – клеть ПВП; 7 – черновая группа клетей продольной прокатки; 8 – летучие ножницы; 9 – чистовая станы, работающие на катаной загруппа клетей; 10 – термоупрочняющая установка; 11 – холодильник готовке малых поперечных сечений;

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

– четвертое поколение – непрерывные двухниточные прокатные станы, работающие на непрерывнолитой заготовке больших поперечных сечений; – пятое поколение – непрерывные однониточные прокатные станы; – шестое поколение – агрегаты, совмещающие процессы разливки стали и прокатки металла – ЛПА. Переход на использование непрерывнолитой заготовки диктует необходимость использования её только больших поперечных сечений (не менее

125×125 мм), а следовательно, остановку всех мелкосортных и проволочных станов первого и второго поколений и обязательную реконструкцию станов третьего поколения. При реконструкции действующих и строительстве новых станов необходимо стремиться к тому, чтобы прокатные станы являлись элементом литейно-прокатного агрегата, что обеспечит высокое качество продукции и минимальные энергетические, материальные и трудовые затраты на её производство.

ЛИТЕРАТУРА 1. Кузьменко А. Г. Мелкосортные станы. Состояние, проблемы, перспективы / А. Г. Кузьменко. – М.: Металлургия, 1996. – 368 с. 2. Шилов В. А. О рациональных путях перевода мелкосортных и проволочных станов на прокат непрерывнолитых заготовок / В. А. Шилов, В. К. Смирнов // Производство проката, 2000. – № 7. – С. 23-25. 3. Смирнов А. Н. Процессы непрерывной разливки / А. Н. Смирнов, В. Л. Пилюшенко, А. А. Минаев и др. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – 536 с. 4. Смирнов В. К. Опыт и направления реконструкции мелкосортных и проволочных станов / В. К. Смирнов, В. А. Шилов // Бюллетень «Чёрная металлургия», 1999. – № 1-2. – С. 13-19. 5. Жучков С. М. Целесообразность применения неприводных деформирующих устройств в условиях мелкосортных станов комбината «Криворожсталь» / С. М. Жучков, И. И. Любимов, Л. М. Кулаков и др. // Теория и практика металлургии, 2001. – № 2 (22). – С. 51-55. 6. Кукуй Д. П. Выбор рационального пути реконструкции мелкосортных станов при переводе на непрерывнолитую заготовку большого сечения // Д. П. Кукуй, В. С. Солод, В. А, Шеремет // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2002. – № 8-9. – С. 184-188. 7. Совмещение непрерывной разливки стали с прокаткой / В. Б. Ганкин, Б. Е. Гуревич, А. А. Целиков, А. М. Ротенберг // Чёрная металлургия. Бюллетень института «Черметинформация», 1970. – № 11. – С. 13-22. 8. Коновалов Ю. В. Настоящее и будущее литейно-прокатных агрегатов. Сообщение 2. Производство сортового проката / Ю. В. Коновалов // Производство проката, 2009. – № 10. – С. 36-48. 9. Освоение проволочного стана 150 / В. А. Кулеша, Г. П. Борисенко, А. А. Горбань и др. // Сталь, 1984. – № 1. – С. 42-46. 10. Жучков С. М. Современные проволочные станы. Тенденции развития технологии и оборудования / С. М. Жучков, А. А. Горбанев // ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Чёрная металлургия», 2006. – № 7. – С. 30-42. 11. Yin Pei Yn Runming Iron and steel single-strand hing-speed wire rod mill / Yin Pei Yn, A. Muller // MPT, Inter-national, 1996. – № 1. – P. 58-60, 62, 64. 12. Литейно-прокатный агрегат для производства катанки / В. А. Вердеревский, В. П. Степанов, Г. С. Никитин, О. К. Храпченков // Сталь, 1995. – № 2. – С. 37-41. 13. Сивак Б. А. Литейно-прокатные агрегаты / Б. А. Сивак, А. И. Майоров // Тяжёлое машиностроение, 1997. – № 5. – С. 6-9. 14. Святковский У. Привязка УНРС к мелкосортным и проволочным станам / У. Святковский // МРТ, 1993. – С. 56-62. 15. Альзетта Ф. «Мини-завод» Luna для литья и бесконечной прокатки сорта / Ф. Альзетта, Д. Андреатта, М. Тонидандел, В-Д. Рузза // МРТ, 2001. – С. 60-72. 16. Альзетта Ф. Новая установка современного литья и бесконечной прокатки специальных сталей на заводе фирмы ABS / Ф. Альзетта // Чёрные металлы, 2002. – Май. – С. 78-87. 17. Заводы «Luna» фирмы «DANIELI» для бесконечной разливки и прокатки специальных сталей: технология, инновации и преимущества // Новости чёрной металлургии за рубежом, 2003. – № 2. – С. 67-69. 18. Ринт Б. Ориентированный на перспективу сортовой стан для прокатки специальных качественных и легированных сталей / Б. Ринт, М. Аппель // МРТ, 1990. – С. 60-70. 19. Попков М. Н. Опыт и перспективы развития горизонтальной непрерывной разливки стали / М. Н. Попков, В. В. Решетов, А. И. Трушин // Сталь, 2010. – № 1. – С. 24-32. 20. Бровман М. Я. Непрерывная разливка металла / М. Я. Бровман. – М.: ЭКОМЕТ, 2007. – 484 с. 21. Коновалов Ю. В. МНЛЗ как многофункциональный агрегат для разливки, модифицирования и деформирования металла / Ю. В. Коновалов // ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Чёрная металлургия», 2010. – № 5. – С. 46-55. 22. Аммелинг В. -Ю. Прецизионная прокатка сортовой стали в редукционно-калибровочных блоках / В. -Ю. Аммелинг, Дж. Нисино, К. Хасэгава // Чёрные металлы, 2001. – Август. – С. 52-58. 23. А.с. № 133994 СССР. Способ винтовой прокатки круглого проката / И. Н. Потапов, А. Е. Харитонов, С. П. Галкин и др. // Открытия. Изобретения, 1987. – № 35. – С. 24. 24. Вопросы теории радиально-сдвиговой прокатки сортового металла / С. П. Галкин, В. К. Михайлов, В. П. Романенко и др. // Производство проката, 2001. – № 7. – С. 23-28. 25. Харитонов Е. А. Внедрение технологии и оборудования для производства прутков ответственного назначения с применением станов радиально-сдвиговой прокатки / Е. А. Харитонов, В. В. Рождественский, Е. А. Скрябин, Л. Г. Курочкин // Производство проката, 2001. – № 7. – С. 28-32.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

26. Конструкция станов радиально-сдвиговой прокатки / Б. А. Романцев, М. А. Минтоханов, Н. П. Рябихин и др. // Производство проката, 2001. – № 7. – С. 32-37. 27. Сапожников А. Я. Мини-комплекс для производства мелкого сорта на основе совмещения винтовой и продоль-ной прокатки / А. Я. Сапожников, А. М. Кривцов, С. П. Мимотин // Труды третьего конгресса прокатчиков. – М.: АО «Черметинформация», 2000. – С. 314, 315. 28. Коломбо Э. Производство сортового длинномерного проката по технологии Winlink / Э. Коломбо, У. Занелли // Сталь, 2011. – № 11. – С. 80-82.

Анотація

Коновалов Ю. В., Маншилін О. Г., Коренко М. Г.

Етапи розвитку дрібносортних, дротових станів і ливарно-прокатних агрегатів для виробництва дрібного сорту й катанки

Виконано аналіз досвіду переводу діючих дрібносортних і дротових станів, що працюють на катаній заготовці поперечного перерізу 80×80 мм, на безперервнолиту заготовку збільшеного поперечного перерізу. Показано, що найбільш раціональним і менш витратним шляхом такого переводу є створення ливарно-прокатних агрегатів.

Ключові слова

Summary

ливарно-прокатний агрегат, машина інтенсивного обтиснення, машина безперервного лиття заготовок, дрібносортний стан, дротовий стан, безперервнолита заготовка, розкат, дрібний сорт, катанка, реконструкція

Konovalov Yu., Manshylin A., Korenko M.

Development stages for small section and rod mills and casting-rolling aggregate for small section and wire rod production

An analysis of conversion experience was made for acting small section and rod mills after changing cross-section 80×80 mm ingots to continuous casting ingot of increased cross-section. It is shown, that the most efficient and cheaper way of such a conversion is construction of casting-rolling aggregates.

Keywords

casting-rolling aggregate, intensive compression machine, continuous casting machine, smallsection mill, rod mill, blank, strip plate, small section, rod wire, reconstruction Поступила 12.05.2015

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

УДК 669.154.002

В. Л. Найдек, С. Г. Мельник, А. М. Верховлюк Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

Кластеры – структурные составляющие металлических расплавов Рассмотрены особенности кластерообразования в высокотемпературных металлических расплавах с точки зрениия их теории строения. Показана необходимость совершенствования исследований процессов структурных преобразований в расплавах на основе появления кластеров с целью определения механизмов образования кластеров и их влияния на структурирование металлических расплавов, для чего предложено использовать физико-химические методы исследований. Применение рентгеноструктурных, структурночувствительных методов исследований в сочетании с физическим и математическим моделированием, методами термографии, термодинамики и кинетики структурообразования расплавов позволит подтвердить гипотетические представления о структуре металлических расплавов с участием кластерообразования. Ключевые слова: кластерообразование, металлические расплавы, физико-химические методы исследований

редставление о кластерах, как различных объединениях с внутренними многовариантными связями, в последнее время органично внедряется практически во все сферы деятельности человека. По мнению экономистов, применение промышленных кластеров в эпоху глобализма позволяет предприятиям своевременно избегать кризисных явлений и даже получать дополнительную прибыль. Наряду с промышленными имеются сведения о кластерах территориальных, строительных, инжиниринговых, образовательных, экологических, а также применяемых в компьютерной технике, спорте, ядерных технологиях, биологии, медицине и других отраслях, в том числе в металлургии. Кластеры в металлургии связывают со структурой металлических расплавов, а именно с единой теорией строения жидких металлических систем, которая находится в стадии создания. На сегодня существует около десяти моделей строения жидкого состояния металлических систем, из которых основными, на наш взгляд, являются теория гетерофазных флуктуаций (Я. И. Френкель, Л. Д. Ландау), квазихимическая модель (А. М. Самарин, А. А. Байков) и кластерная модель (Е. В. Фишер, П. В. Гельд). Большинство из них не могут объяснить некоторые экспериментально полученные данные. Наиболее достоверной, на наш взгляд, является поликластерная модель жидкого состояния, рассматривающая расплав как гетерофазную структурированную систему и развивающая теорию гетерофазных флуктуаций [1]. Согласно этой модели допускается существование в металлическом расплаве множества кластеров разных типов. Одни могут кристаллизоваться, поскольку имеют структуру, приближённую к структуре кристаллического сплава. Другие – квазикристаллические – кристаллизация которых возможна только при условии существенных структурных перестроек, что требует дополнительных затрат энергии и затрудняет кристаллизацию. Выделяют также переходные с переходной структурой и квазижидкие кластеры, характерные для гомогенной жидкости. Таким образом, возникает необходимость исследования каждого структурного

типа кластеров отдельно, для того чтобы установить области и особенности их существования. Большинство структурно-чувствительных методов исследования расплавов являются интегральными и не могут помочь в разделении типов кластеров. Учитывая то, что разнотипные кластеры имеют разную внутреннюю структуру, а их внутренняя энергия и, соответственно, теплоёмкость и энтропия системы – разные, перестройка кластерной структуры должна происходить с изменением теплоёмкости системы. Это предопределяет необходимость комплексного подхода к исследованию кластерообразования. Кластеры в металлических расплавах имеют свои особенности, так как представляют из себя объекты высокотемпературных металлургических процессов, что создаёт определённые трудности при исследовании условий образования кластеров и изучении их свойств. Исследования особенностей процессов структурообразования в металлических расплавах с участием кластерных комплексов проводили Е. С. Филиппов, А. М. Скребцов, В. П. Гаврилюк, К. Ю. Гзовский и многие другие. Исследования в этом направлении проводятся и в Физико-технологическом институте металлов и сплавов НАН Украины. Часто кластеры в металлических расплавах определяют как объединения частиц с различными вариантами связей. Размеры кластеров, исходя из определения, – поливариантны. Если представить наличие наномира, в котором существуют минимальные частицы – атомы и ионы размером ~10-9 м, и макромира размером «частиц» более 20·10-9 м (до размеров галактик во вселенной), то в литературе встречается мнение о том, что мир кластеров находится между наномиром и макромиром и оценивается размерами частиц 0,5-20·10-9 м. Вместе с тем, иногда в качестве примера кластера приводят галактики, размеры которых выходят далеко за указанные пределы. Региональные и промышленные кластеры по своим размерам также значительно выходят за эти параметры. Несмотря на довольно обширную литературу по исследованию кластерных моделей в расплавах, остаётся много вопросов по возможным видам

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

связи частиц в кластерах, кинетике образования и дальнейших преобразований кластеров, поведения их в различных изменяющихся условиях многофакторных процессов, протекающих в металлических и других расплавах. Изучение кластеров в технических науках проводят в рамках физики и химии кластеров, причём и в этих научных направлениях рассматриваются практически одинаковые вопросы идентификации видов и различных вариантов кластеров, схем возможных соединений частиц в процессе кластерообразования и предполагаемых химических составов кластеров. В соответствии с этим можно представить последовательность изменения структуры по объёму металлических материалов. Поверхностный слой находится в квазиаморфном состоянии. Затем следует переходная область с кластерной структурой. Далее идёт приповерхностная область с искажённой кристаллической структурой. Внутренняя или центральная область имеет стабильную не искажённую кристаллическую решётку, присущую микро- и макрообъектам [2, 3]. В порядке увеличения размеров первую группу составляют нанообъекты с квазиаморфной структурой. Эту группу можно отнести к малоразмерным кластерам, свойства которых определяются в основном электронной структурой. Они, существуя изолированно, могут, при создании опредёленных условий, образовывать специфическую атомную структуру в виде оболочек и плёнок. К ним, например, принадлежат молекулярные кластеры, представляющие собой различного типа фуллерены, углеродные нанотрубки, графен и т. д. Образование этих структур является следствием проявления следующего признака нанообъектов – формирования их структуры в зависимости от состояния и воздействия внешней среды. Вторая группа включает в себя квазиаморфный поверхностный слой и внутреннюю область с кластерной структурой. В целом нанообъекты первой и второй групп можно отнести к разряду кластеров. Кластеры представляют собой структурные образования атомов с двумя (димеры) и большим их количеством, отличающиеся от кристаллической структуры, присущей нанокристаллам, микро- и нанообъектам. Нанообъекты третьей группы имеют аналогичное предшествующим группам расположение структур. Далее следует центральная область со структурой искажённой кристаллической решётки. По мере увеличения размеров нанообъекта степень искажения кристаллической решётки уменьшается вплоть до нулевого значения. Нанообъекты 3-ей группы, содержащие кристаллическую составляющую, относятся к разряду нанокристаллических объектов. У более крупных объектов (группа 4) в центральной части появляется область с неискажённой кристаллической решёткой. Вне зависимости от размера этой области параметры её решётки и свойства будут постоянными. Указанные признаки являются характерными для микрообъектов. Однако следует иметь в виду, что свойства микрообъектов будут зависеть от размеров до тех пор, пока с ростом последних вклад в свойства поверхностных областей не станет ничтожно малым. С этого момента следует предшествующее их со-

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

стояние рассматривать как переходное. В работе [4] даётся оценка дефектности кластеров в зависимости от их размеров. В качестве дефектов рассматривались как точечные, так и линейные дефекты. Авторы данной работы проводили расчёты с использованием термодинамики. Полученные зависимости представлены на рисунке.

Зависимость относительной концентрации дефектов в кластере от его относительного радиуса для оксидов и металлов; Сv, Со – концентрации дефектов внутри кластера и суммарное количество дефектов в материале; R – размер кластера, а – параметр решётки [4]

Отсюда следует, что знание свойств кластеров позволяет прогнозировать свойства наноструктурированных материалов. В этом случае необходимо учитывать определённые факторы. При оценке, например, твёрдости, прежде всего следует отметить некоторую особенность этого понятия применительно к кластерам. Она состоит в том, что их свойства, в силу отсутствия трансляционной симметрии, меняются от точки к точке. И поэтому можно говорить лишь об интегральном значении твёрдости как для областей, так и для всего наноэлемента в целом. С учётом этого «твёрдость» может быть представлена как характеристика, подчиняющаяся правилу аддитивности. Например, каждая область наноэлемента вносит свой вклад в его твёрдость пропорционально её доле в общем объёме. Вместе с тем, в ряде случаев остаются без ответа вопросы возможных видов связи частиц в кластерах, кинетики их образования и дальнейших преобразований, поведения их в различных изменяющихся условиях многофакторных процессов, протекающих в металлургических системах. Обращает на себя внимание то, что многие исследователи при рассмотрении структурных особенностей металлических расплавов на основе представлений о кластерных образованиях связывают формирование кластеров с диаграммами состояния различных систем, являющихся объектами изучения физической химии. К тому же, в ряде исследований вопросы образования кластеров, их существование и взаимодействие с другими частицами в расплавах являются гипотезами, требующими подтверждения. Решению этих вопросов, по нашему мнению, будет способствовать

такое научное направление как физическая химия кластеров, которое должно занять своё место на стыке физики и химии кластеров и помочь в определении особенностей механизмов образования и изменения формы и составов кластеров в расплавах, в том числе металлургических. Направления исследований кластерообразования в физической химии кластеров, на наш взгляд, могут быть следующими. Изучение процессов кластерообразования методами: – рентгено-структурными; – структурно-чувствительными – определением вязкости и плотности, теплоты образования расплавов; ультразвуковым; переохлаждением при кристаллизации; методом Э.Д.С.; разделением электролизом; – массо-спектрометрическими определениями и др. Физическое и математическое моделирование кластерообразования. Моделирование образования кластеров с помощью диаграмм состояния.

Определение параметров процессов структуро образования расплавов с применением термографии. Изучение термодинамики процессов с участием кластеров. Изучение кинетики процессов с участием кластеров. Определение энергии активации кластеро образования. Определение лимитирующих звеньев процессов образования кластеров. Предлагаемый список методов исследований является ориентировочным, исследователи вправе применять их в любом сочетании, как и любые другие методики исследований, исходя из поставленных задач и возможностей. Применение предлагаемых направлений физико-химических исследований позволит подтвердить существование кластеров в металлургических расплавах, поможет установить их состав и форму, особенности кластерообразования, и будет способствовать разработке и получению новых веществ и материалов.

ЛИТЕРАТУРА 1. Бакай А. С. Фрактальные структуры гетерофазных состояний жидкости / А. С. Бакай // Материаловедение, 2009 – Вып. 6, – С. 2-7; Вып. 7. – С. 2-8; вып. 8. – С. 2-7. 2. Быков Ю. А. Конструкционные наноматериалы / А. С. Бакай // Металлургия машиностроения. – 2011. – № 1. – С. 9-19. 3. Быков Ю. А. Конструкционные наноматериалы / А. С. Бакай // Металлургия машиностроения. – 2011. – № 2. – С. 27-36. 4. Суздалев И. П. Магнитные фазовые переходы в дефектных наноструктурах / И. П. Суздалев, В. Н. Буравцев, Ю. В. Максимов // Изв. РАН. Сер. физическая. – 2003. – Т. 67, №7. – С. 1025-1029.

Анотація

Найдек В. Л., Мельник С. Г., Верховлюк О. М.

Кластери – структурні складові металевих розплавів

Розглянуто особливості утворення в високотемпературних металевих розплавах з точки зору теорії розбудови розплавів. Показано необхідність вдосконалення досліджень процесів структурних перетворень в розплавах на основі появи кластерів з метою визначення механізмів утворення кластерів та їхнього впливу на структурування металевих розплавів, для чого запропоновано використовувати фізико-хімічні методи досліджень. Застосування рентгеноструктурних, структурно-чутливих методів досліджень у поєднанні з фізичним і математичним моделюванням, методами термографії, термодинаміки і кінетики структуроутворення розплавів дозволить підтвердити гіпотетичні уявлення про структуру металевих розплавів за участю кластероутворення.

Ключові слова

кластероутворення, металеві розплави, фізико-хімічні методи дослідження

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Summary

Naydek V., Melnik S., Verkhovliuk A.

Clusters as structural components of metal melts

The peculiarities of clusters formation in high-temperature metal melts were considered from the morphology point of view. The necessity of improving the research of structural transformations in melts on the base of clusters appearance for the definition of clusters formation mechanisms and their influence on metal melts structuring is shown. Using of X-ray diffraction structure-sensitive investigation methods together with the physical and mathematical modelling, methods of thermography, thermodynamics and kinetics of melts structuring allows confirm the hypotheses about the metal melts structure with clusters formation.

Keywords

clusters formation, metal melts, physical and mathematical investigation methods Поступила 11.06.2015

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

УДК 669.046.46

А. С. Петрищев Запорожский национальный технический университет, Запорожье

Влияние технологических параметров тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали на процессы окалинообразования Выполнена количественная оценка образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах, в частности в процессе тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали. Определено влияние температуры и времени тепловой обработки заготовок, а также состава атмосферы печи на процессы окалинообразования. Ключевые слова: быстрорежущая сталь, техногенные отходы, окалина, легирующие элементы, утилизация, ресурсосбережение

держание конкурентных позиций в металлургии в сфере производства высококачественных специальных сталей и наращивание объёмов их выпуска затрудняется высокими ценами на тугоплавкие легирующие материалы на основе вольфрама, молибдена, ванадия, кобальта и хрома. Поэтому актуальным является вопрос разработки и внедрения в производство нетрадиционных источников сырья и технологических решений при выплавке специальных сталей [1-3]. В современных условиях особая роль отводится процессам утилизации легирующих элементов из техногенных отходов металлургических и обрабатывающих переделов производства металлопродукции [4]. Практический интерес представляет разработка технологии предварительной подготовки отходов производства быстрорежущих сталей (окалины, стружки, металлообразивной смеси и других) с последующей утилизацией железа и ведущих легирующих элементов при выплавке стали [5-7]. Результаты исследования качественных характеристик окалины быстрорежущей стали разных марок, как исходного сырья, с применением химического и фазового анализов, а также растровой электронной микроскопии в комплексе с рентгеновским микроанализом были выполнены и ранее представлены в работе [8]. Целью же настоящей работы было осуществление количественной оценки образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах и переделах обработки металлов давлением, а конкретная задача исследований заключалась в определении влияния температуры и времени тепловой обработки заготовок из быстрорежущей стали, а также состава атмосферы печи, на процессы окалинообразования. В цехе порошковой металлургии при производстве товарных поковок из быстрорежущих сталей слитки металла подвергаются тепловой обработке в нагревательных печах. Нагрев до температуры 1413‑1433 К и последующая выдержка в течение определенного времени сопровождаются образова-

нием окалины, возникающей вследствие высокотемпературного окисления стали. Известно, что окалинообразование (угар) в нагревательных печах зависит от температуры и времени выдержки металла, от содержания O2, H2O и CO2 в продуктах сгорания, от марки стали и других параметров. Практически в процессе нагрева можно изменять температуру, время выдержки и содержание кислорода в атмосфере печи. В промышленных условиях проведена серия нагревов заготовок из быстрорежущей стали с максимальным временем выдержки 2,5 часа при температуре 1273, 1423 и 1523 К (рис.1, табл.). Ha основании экспериментальных данных получены зависимости угара металла от времени выдержки, температуры и состава атмосферы (рис. 1) при изменении соотношения О2, N2 и СО2. Для всех вариантов используемых газовых смесей наблюдается существенное увеличение угара в первый час, а в дальнейшем скорость окисления значительно снижается. Последнее объясняется тем, что с ростом толщины слоя окалины затрудняется доступ окислителя к металлу. Из рис. 1 видно также, что добавка в газовую смесь СО2 при прочих равных условиях вызывает увеличение угара на 0,01-0,04 г/см2. Наиболее существенно на технико-экономические показатели нагрева влияет период выдержки в условиях максимальных температур. Любые задержки выдачи металла приводят к неоправданным потерям на угар. При заранее известных задержках выдачи необходимо снизить температуру томления. Как видно из рис. 1, выдержка в течение одного часа при температуре 1523 К даёт примерно такой же угар, как выдержка в течение двух часов при температуре 1423 К. Схожая закономерность наблюдается в случае выдержки при температурах 1273 и 1423 К соответственно (рис. 1, табл.). Наиболее существенное увеличение угара металла происходит при изменении содержания кислорода в смеси от 2 до 6 % объёмн. (рис. 2). Целесообразно осуществлять такой режим горения топлива, при котором содержание кислорода в печной атмосфере

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

близко к 2 %. В этом случае обеспечивается максимальный тепловой эффект от сжигания топлива и минимальный угар металла. На основе результатов исследований установлена зависимость влияния параметров тепловой

обработки быстрорежущей стали марок Р6М5Ф3, Р18 и Р12М3К5Ф2 в интервале температур 1273‑1523 К в течение 0,5-2,0 часов с содержанием кислорода в атмосфере печи 2,0-12,0 % объёмн. на угар металла, который составляет 0,10-0,30 г/см2 после

Рис. 1. Зависимость угара металла стали марок Р6М5Ф3 (а), Р18(б) и Р12М3К5Ф2 (в) от времени выдержки при различных температурах и составе атмосфер, % объёмн.: 1 – 1423 К, О2 – 2,2, N2 – 97,8; 2 – 1423 К, О2 – 3,6, N2 – 96,4; 3 – 1523 К, О2 – 2,2, N2 – 97,8; 4 – 1523 К, О2 – 2,2, СО2 – 20, N2 – 77,8; 5 – 1523 К, О2 – 3,6, N2 – 96,4; 6 – 1523 К, О2 – 3,6, СО2 – 20, N2 – 77,8 Зависимость угара металла быстрорежущей стали разных марок при 1273 К от времени выдержки и содержания кислорода в атмосфере печи Марка стали

Угар металла, г/см2

Р6М5Ф3

0,12

0,15

0,17

0,20

0,23

0,25

Р18

0,13

0,15

0,17

0,21

0,24

0,26

Р12М3К5Ф2

0,13

0,16

0,18

0,22

0,24

0,26

2,2

3,6

5,7

2,2

3,6

Время выдержки, ч.

2 5,7

Угар металла, г/см2

Содержание О2, % объёмн.

а О2, % объёмн.

б О2, % объёмн.

в О2, % объёмн.

Рис. 2. Зависимость угара металла стали марок Р6М5Ф3 (а), Р18 (б) и Р12М3К5Ф2 (в) от содержания кислорода в печи, % объёмн., при различных температурах и времени выдержки, : 1 – 0,5 ч, 1423 К; 2 – 0,5 ч, 1523 К; 3 – 1 ч, 1423 К; 4 – 1 ч, 1523 К; 5 – 2 ч, 1423 К; 6 – 2 ч, 1523 К

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

выдержки 0,5 ч., 0,12-0,43 г/см2 после выдержки 1,0 ч. и 0,21‑0,58 после выдержки 2,0 ч. Рост температуры от 1273 К до 1523 К приводит к повышению угара металла в 1,7-2,6 раза. Изменение содержания кислорода в атмосфере печи от 2,0 до 12,0 % объёмн. приводит к повышению угара металла на 27-75 %. Полученные зависимости позволяют выполнить количественную оценку образующихся техногенных отходов быстрорежущих сталей на металлургических переделах и переделах обработки металлов давлением. Выводы Количественная оценка угара быстрорежущих сталей при нагреве и обработке металла давлением позволила определить потери стали в окалину на

уровне 3-4 %мас. (в некоторых случаях до 12 %мас.) от массы нагреваемых слитков. Такой угар в условиях цеха порошковой металлургии ПАО «Электрометаллургический завод «Днепроспецсталь» им. А. Н. Кузьмина» сопровождается образованием в течение года 300-400 т окалины, которая содержит все элементы исходных заготовок быстрорежущей стали. Концентрация легирующих элементов в окалине снижается на величину содержания кислорода, который появляется в результате термической обработки и обработки металлов давлением. В связи с резким повышением цен на тугоплавкие легирующие элементы на мировом рынке (а Украина их полностью импортирует), образующиеся объёмы окалины, как вторичного сырья, представляют не только научный, но и практический интерес.

ЛИТЕРАТУРА 1. Волынкина Е. П. Отходы металлургического предприятия: от анализа потерь к управлению / Е. П. Волынкина, Е. В. Протопопов // Изв. вузов. Чёрная металлургия. – 2005. – № 6. – С. 72-76. 2. Керкхофф Х. Ю. Взрыв цен на сырье – угроза экономическому подъёму / Х. Ю. Керкхофф // Чёрные металлы. – 2010. – № 10. – С. 61-66. 3. Григор’єв С. М. Стратегічні й тактичні напрями ресурсо- та енергосбереження в металургії важкотопких легувальних матеріалів і спеціальних сталей / С. М. Григор’єв // Держава та регіони: Серія «Економіка та підприємництво». – 2009. – № 6. – С. 70-76. 4. Эндеман Г. Образование пыли, окалины и шлама и их утилизация на металлургических заводах Германии / Г. Эндеман, Х. Б. Люнген, К. -Д. Вупперман // Чёрные металлы. – 2007. – № 2. – С. 49-56. 5. Петрищев А. С. Некоторые физико-химические закономерности получения металлизованной окалины быстрорежущей стали / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Сталь. – 2012. – № 3. – С. 20-26. 6. Григорьев С. М. Особенности фазовых превращений в процессе восстановления окалины быстрорежущей стали / С. М. Григорьев, А. С. Петрищев // Металл и литьё Украины. – 2011. – № 7. – С. 16-20. 7. Петрищев А. С. Исследование карбосилицидопревращений при восстановительной плавке металлооксидных техногенных отходов быстрорежущих сталей / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Металл и литьё Украины. – 2012. – № 6. – С. 28-32. 8. Петрищев А. С. Особенности фазового состава и структуры мелкодисперсных техногенных отходов стали марок Р6М5Ф3 и Р12М3К5Ф2 / А. С. Петрищев, С. М. Григорьев // Металл и литьё Украины. – 2012. – № 4. – С. 25-31.

Анотація

Петрищев А. С.

Вплив технологічних параметрів теплової обробки заготовок із швидкоріжучої сталі на процеси окалиноутворення

Виконано кількісну оцінку техногенних відходів швидкоріжучих сталей, що утворюються на металургійних переділах, зокрема в процесі теплової обробки заготовок із швидкоріжучої сталі. Визначено вплив температури і часу теплової обробки заготовок, а також складу атмосфери печі на процеси окалиноутворення.

Ключові слова

швидкоріжуча сталь, техногенні відходи, окалина, легуючі елементи, утилізація, ресурсозбереження.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Summary

Petryshchev A.

Agency of technological parametres of thermal machining of preparations from a rapid tool steel on scaling processes

The quantitative estimation of a formed technogenic waste of rapid tool steels on metallurgical repartitions, in particular in the course of thermal machining of preparations from a rapid tool steel is executed. Agency of temperature and a time of thermal machining of preparations, and also furnace atmosphere composition on scaling processes is defined.

Keywords

a rapid tool steel, a technogenic waste, a calx, alloying elements, salvaging, resource-saving Поступила 18.05.2015

Оформление рукописи для опубликования в журнале "Металл и литьё Украины": Материалы для публикации необходимо подавать в формате, поддерживаемом Microsoft Word, размер страницы А4, книжная ориентация, шрифт – Arial, 10, междустрочный интервал – 1,5. Объём статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5. Рукопись должна содержать: – УДК; – фамилии и инициалы всех авторов (на русском, украинском и английском языках); – название статьи (на русском, украинском и английском языках); – название учреждения(й), в котором(ых) работает(ют) автор(ы); – аннотации (на русском, украинском и английском языках); – ключевые слова (не менее шести) – на русском, украинском и английском языках; – предлагаемая структура текста (Arial 10, прямой) научной статьи: «Введение», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Выводы». – таблицы должны иметь порядковый номер (Arial 10, курсив) и заголовок (Arial 10, п/ж), текст в таблице (Arial 9, прямой), примечания к таблицам размещаются непосредственно под таблицей (Arial 8, курсивом). – формулы (Arial 11, русские символы – прямым, английские – курсивом, греческие – Symbol 12, прямым) должны иметь порядковый номер (Arial 10, прямой); – рисунки, схемы, диаграммы и другие графические материалы должны быть чёрнобелыми, чёткими, контрастными, обязательно иметь номер и подрисуночную подпись (Arial 9, прямой); все громоздкие надписи на рисунке следует заменять цифровыми или буквенными обозначениями, объяснение которых необходимо выносить в подрисуночную подпись; – список литературы (Arial 9); – ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте, где они обозначаются порядковой цифрой в квадратных скобках (например - [1]).

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

УДК 681.5; 65.011.56

Г. Г. Грабовский, Н. Г. Иевлев* Киевский институт автоматики, Киев *Институт проблем математических машин и систем НАН Украины, Киев

Автоматизированные системы защиты оборудования прокатных клетей от перегрузок и информационной поддержки процесса прокатки Рассмотрены теоретические и практические аспекты создания и функционирования автоматизированных систем защиты оборудования прокатных клетей от перегрузок и информационной поддержки процесса прокатки. Ключевые слова: прокатный стан, автоматизированная система, информационная поддержка, поломки оборудования, защита от перегрузок

ктуальность проблемы. Одним из основных путей повышения надёжности технических систем, широко используемых на практике, является увеличение уровня их безотказности. Это достигается за счёт применения более надёжных элементов и использования различного вида избыточности. Однако лежащие в основе такого подхода конструктивные, схемные и технологические возможности ограничены, особенно для сложных систем. Хорошие перспективы повышения как надёжности, так и общей эффективности использования сложных взаимосвязанных электромеханических комплексов, к которым относятся прокатные станы, открываются в направлении совершенствования их технического обслуживания в процессе эксплуатации [1]. Следует также отметить, что возникновение аварийных ситуаций и поломки оборудования возникают часто из-за ошибок оператора вследствие так называемого «человеческого фактора». На протяжении смены операторы клетей должны выдерживать высокий темп прокатки, учитывать большое количество технологических параметров, которые изменяются с большой частотой в зависимости от прокатываемого сортамента (по маркам стали, температурам), возмущающих воздействий (температуры раската, износа и температурного расширения валков, остановах стана на ремонт и профилактику, перевалку и т. д.) и многих других факторов. Поэтому разработка, изготовление и внедрение в прокатном производстве автоматизированных систем защиты оборудования прокатных клетей от перегрузок и информационной поддержки процесса прокатки (АСЗИ) позволят увеличить надёжность работы технологического оборудования и предотвратить аварийные ситуации, а также получить объективную информацию о ходе технологического процесса, отклонениях от заданных параметров, нестандартных ситуациях, что, в свою очередь, позволит улучшить управляемость процесса, технологическую дисциплину и в результате повысить качество и сортность проката. Изложение основного материала. Функциональная структура системы (рисунок) является иерархической и содержит два уровня:

– нижний уровень, на котором реализуются функциональные задачи приёма и выдачи электрических сигналов связи с объектом (датчиками, системами электропривода и т. д.). – верхний уровень, на котором реализуются функциональные задачи обработки информации, диалога с оперативным персоналом и обмена информацией с другими АСУ. К нижнему уровню относятся такие функции: – приём от датчиков и систем электропривода информации о текущих значениях параметров прокатки и состоянии механизмов участка клетей; – cлежение за перемещением заготовок по линии участка клетей; – сопоставление перед началом каждого пропуска в черновой и чистовой клетях минимально допустимых значений раствора валков с реальными текущими значениями раствора и формирование защитных воздействий на механизмы стана, предотвращающих возникновение недопустимых перегрузок оборудования клетей, в том числе: – автоматическое ограничение скорости сведения валков, задаваемой оператором с помощью командоконтроллера, на уровне, обеспечивающем остановку нажимного механизма при достижении минимально допустимого значения раствора валков; – автоматическое отключение задания на скорость привода валков черновой (чистовой) клети, выдава емого оператором с помощью командоконтроллера, при приближении заготовки к валкам, если текущее значение раствора валков меньше минимально допустимого значения. К верхнему уровню относятся такие функции: – приём от АСУ цеха сменного наряд-задания на прокатку, содержащего исходные данные и данные заказа партий заготовок, подлежащих прокатке в очередной смене; – оперативная корректировка данных введённого наряд-задания по указаниям операторов постов управления; – информационное сопровождение заготовок по линии участка клетей (формирование «информационных шлейфов» заготовок, содержащих исходные

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Иерархическая функциональная структура системы

данные из наряд-задания, расчётные и фактические значения параметров прокатки в каждом пропуске и другие относящиеся к конкретной заготовке данные, необходимые для выполнения всех функций системы); – расчёт для каждого пропуска в черновой и чистовой клети минимально допустимых значений раствора валков, при которых усилие прокатки (для черновой клети – момент прокатки) достигает максимального значения, гарантирующего безаварийную работу оборудования клетей; – интегрированная индикация на постах управления требуемой совокупности исходных данных, расчётных и текущих значений технологических параметров прокатываемых заготовок; – приём и реализация указаний операторов постов управления об изменении режимов работы и коррекции отдельных настроечных параметров (уставок) системы; – систематическая регистрация в электронном формате для каждой прокатываемой заготовки требуемой совокупности исходных данных, расчётных

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

и фактических значений технологических параметров в каждом пропуске прокатки в черновой и чистовой клети; – сигнализация на постах управления и регистрация в электронном формате событий несоблюдения минимально допустимых значений раствора валков; – регистрация в электронном формате событий вмешательства операторов в работу системы; – вывод на печать требуемых фрагментов зарегистрированных данных по запросам оперативного персонала; – периодическая (за смену, за сутки) передача соответствующих фрагментов зарегистрированных данных в АСУ цеха. Предусматриваются следующие режимы работы системы: – ручной (незащищённый), в котором воздействия (команды), выдаваемые операторами с помощью органов ручного управления (командоконтроллеров), поступают непосредственно на входы систем электропривода; – защищённый, в котором воздействия, выдаваемые операторами, поступают на входы систем электропривода через систему защиты, которая идентифицирует угрозу несоблюдения минимально допустимых значений раствора валков и блокирует упомянутые воздействия либо ограничивает их на безопасном уровне. Режимы работы для черновой и чистовой клети выбираются соответствующими операторами независимо друг от друга. Расчёт минимально допустимых значений раствора валков в черновой и чистовой клетях основан на определении максимально допустимых обжатий. Ограничениями по максимуму при выборе величин обжатий с точки зрения недопущения перегрузки оборудования является максимально допустимые усилия прокатки (Рдоп) и момент прокатки (Мдоп), которые определяются характеристиками оборудования. В процессе расчёта допустимых обжатий необходимо использовать математические модели усилия и момента прокатки и деформации клети. При автоматизации толстолистовых станов, как правило, используются модели, в которые входят технологические переменные, поддающиеся измерениям и контролю в процессе прокатки, а также постоянные коэффициенты и функции адаптации. Для таких адаптивных моделей накапливаются экспериментальные данные на конкретном стане с достаточным объёмом выборки. И путём статистической обработки данных измерений определяются

коэффициенты и функции адаптации. В АСЗИ могут быть применены рекуррентные модели усилия прокатки, использующие фактические значения усилия прокатки и параметров очага деформации в реализованных пропусках и тем самым дающие возможность исключить из структуры модели трудноопределяемые параметры (сопротивление деформации, коэффициент трения), которые остаются неизмененными в течение цикла прокатки или даже в течение прокатки партии заготовок [2]. Эти рекуррентные зависимости могут быть представлены в общем виде соотношением:

Pi P =

i −1

⋅ f  G , G  ,  i i −1 

где Pi, Pi-1 – прогнозируемое усилие в i-м пропуске и фактическое в i – 1-м; Gi, Gi-1 – ожидаемые параметры очага деформации в i-м пропуске и фактические в i – 1-м. Для чистовых клетей может быть использована рекуррентная модель усилия прокатки, включа ющая механизм уточнения прогноза по фактическим данным прокатки предыдущей заготовки, а также по данным осуществлённых пропусков текущего цикла прокатки [3]. Модель использует зависимость жёсткости металла q от толщины металла перед пропуском hвx в предыдущем цикле и фактические параметры текущего цикла прокатки одной и той же партии. При этом q определяется как отношение Р к обжатию в пропуске ∆h. Вычисленные значения жёсткости определяют ломаную линию, аппроксимирующую зависимость q = f (hвх). Прогнозирование усилия прокатки основано на предположении, что жёсткость металла в одноимённых пропусках различных циклов прокатки при одинаковых толщинах перед пропуском отличаются вследствие разницы наклона отдельных участков кривой q = (hвх), причём есть преемственная связь между изменением наклона предыдущего и последующего участка. Таким образом, на основании сопоставления кривой q уже прокатанной (базовой) заготовки с участком кривой q прокатываемой заготовки, построенном по уже реализованным пропускам, производится прогноз в следующем пропуске, по которому и рассчитывается прогнозируемое усилие прокатки:

q 'б = i

qб

При i = N или 'б q= i

При i = 1 или

i +1

 q б −q б  hб −h     i −1  i −2 i −1   i  hб − h б    i −1   i −2

i −1

≥ hб

i −1

 q б −q б  hб −h      i +1 i  i −1 i −1  q +  hб − hб  i    i −1 i 

i −1

< hб

i −1

i +1

q 'б = q 'б K ,

q 'б

i +1

i +1 i

∆h

i +1

где i, i+1 – номер текущего (прогнозируемого) пропуска; б – индекс прокатанной (базовой) заготовки; q’б – жёсткость базовой заготовки, приведённая к соответствующей толщине прокатываемой заготовки; h – толщина; N – количество пропусков в цикле проб катки; ∆h =h − h – обжатие. i +1 i i +1 Прогнозирование усилия прокатки по этой модели основано на допущении о равенстве отношений жёсткости металла q в i+1-м и i-м пропусках для базовых и прокатываемых заготовок, тo есть

qб qб i +1 = i . qi +1 qi Для определения момента прокатки М используется известная зависимость

M = 2mPL , д

где m – коэффициент плеча приложения усилия прокатки Р; Lд – длина дуги захвата. Определение P описано выше, а для расчёта коэффициента m используется рекуррентная зависимость, связывающая ожидаемые параметры очага деформации в прогнозируемом пропуске и фактические в предыдущем реализованном пропуске [2]. Рекуррентные зависимости позволяют ускорить вычисления за счёт использования фактических параметров в реализованных пропусках и достичь высокой точности прогноза. Для прогнозов усилия и моментов до начала прокатки могут использоваться известные эмпирические модели (нерекуррентные), которые будут давать наилучшие результаты в условиях конкретного стана. Описанные выше модели апробированы при внедрении автоматизированных систем на ряде толстолистовых станов, в том числе ТЛС 3600 меткомбината «Азовсталь», ТЛС 3600 Бхилайского метзавода, ТЛС 2250 Алчевского меткомбината, и показали хорошие результаты по точности прогнозирования [2, 4, 5]. Допустимые обжатия по усилию (∆hP ) и моменту доп прокатки (∆hМ ) вычисляются с использованием издоп вестных итерационных процедур, а затем для дальнейших расчётов выбирается минимальное из них: доп

∆h



min  ∆hP 

доп ,

∆hM

 .

доп 

Минимально допустимые значения растворов валков рассчитываются по известной формуле Симса-Головина, одной из составляющих которой является деформация клети (d), которая в свою очередь определяется выражением [6]

d= x +

P , m(B )

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

где x – коэффициент, являющийся функцией износа, температурной деформации валковой системы и других параметров, Р – усилие прокатки, m (B) – модуль клети, являющийся функцией ширины прокатываемой заготовки. Адаптация модели деформации клети в процессе её функционирования в составе АСЗИ сводится к уточнению величины x по статистическим данным непосредственного замера толщины раската и усилия проката. Расчёт минимально допустимых значений раствора валков должен производиться перед каждым пропуском в черновой и чистовой клетях. Усилие прокатки определяется с помощью датчиков усилий прокатки, установленных в черновой и чистовой клетях. Комплекс технических средств АСЗИ включает в себя средства вычислительной техники, ввода и отображения информации, измерения и контроля технологических параметров, а также источники бесперебойного питания средств вычислительной техники. Возможны два варианта технической структуры реализации АСЗИ. Первый вариант предусматривает использование промышленного компьютера (ПК) с модулями устройства связи с объектом (УСО), который реализует задачи двух уровней функциональной структуры. Марка и тип ПК, номенклатура модулей УСО определяются на стадии технорабочего проектирования. В состав средств вычислительной техники для второго варианта технической структуры входит ПК и программируемый контроллер для снятия сигналов с удалённых датчиков, а также выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, удалённые от центрального процессора, подключенные к общей магистрали сети. На базе ПК выполнена рабочая станция, реализующая задачи верхнего уровня функциональной структуры. Марка, тип ПК и контроллера определяются на стадии технорабочего проектирования. В качестве средств ввода и отображения информации могут использоваться стандартные клавиатура и мониторы промышленного исполнения, подключенные к рабочим станциям (ПЭВМ) операторов постов управления технологическим процессом.

К средствам измерения и контроля технологических параметров относятся датчики измерения положения металла и механизмов клети, фотопирометры, датчики усилия прокатки и другие устройства, участвующие в технологическом процессе. Для обеспечения бесперебойной и устойчивой работы всей системы АСЗИ, а также во избежание создания аварийной ситуации на стане применяются источники бесперебойного питания, обеспечивающие сохранение данных и корректное окончание работ системы даже при аварийном отключении питания. Экономическая эффективность достигается за счёт следующих факторов: – предотвращения поломок опорных и рабочих валков клетей из-за их перегрузок; – увеличение производительности стана за счёт сокращения времени его простоев из-за незапланированных перевалок валков при их поломке; – увеличение срока службы электро- и механооборудования стана за счёт регламентации нагрузок оборудования и соблюдения энергосиловых ограничений; – улучшение управляемости процесса и технологической дисциплины за счёт слежения за металлом и обеспечения операторов стана исходными данными из сменного задания, а также информацией о ходе технологического процесса. Предотвращение поломок опорных и рабочих валков из-за недопустимых перегрузок оборудования достигается системой за счёт расчёта минимально допустимых значений раствора валков и воздействия на соответствующие механизмы с целью блокировки установки оператором недопустимых растворов валков. Выводы Изложенное выше подтверждает актуальность и эффективность внедрения в прокатном производстве автоматизированных систем защиты оборудования прокатных клетей от перегрузок и информационной поддержки процесса прокатки. Срок окупаемости системы составляет приблизительно полгода.

ЛИТЕРАТУРА 1. Назарова Е. С. К вопросу разработки систем диагностирования электромеханических систем станов холодной прокатки / Е. С. Назарова //Электротехника и электроэнергетика. – 2013. – № 1. – С. 36-41 2. Иевлев Н. Г. Математические модели и алгоритмы управления в АСУ ТП толстолистовых прокатных станов / Н. Г. Иевлев, Г. Г. Грабовский. – К.: Техніка, 2001. – 248 с. 3. Грабовский Г. Г. Прогнозирование усилия прокатки в АСУ ТП ТЛС / Г. Г. Грабовский, Н. Г. Иевлев // Автоматизація виробничих процесів. – 2002. – № 2 (15). – С. 124-131. 4. Грабовский Г. Г. Принципы построения и опыт внедрения АСУ толстолистовыми прокатными станами / Г. Г. Грабовский, Н. Г. Иевлев // Автоматизація виробничих процесів. – 2002. – № 1 (14). – С. 89-99. 5. Иевлев Н. Г. Стратегии автоматического управления режимами прокатки на толстолистовых прокатных станах / Н. Г. Иевлев //Автоматизація виробничих процесів. – 2007. – № 1 (24). – С. 48-55 6. Грабовский Г.Г., Иевлев Н.Г. Прогнозирование деформации клети в АСУ ТП толстолистовых прокатных станов / Г. Г. Грабовский, Н. Г. Иевлев // Автоматизація виробничих процесів. – 2003. – № 2 (17). – С. 58-62

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Анотація

Грабовський Г. Г., Ієвлєв М. Г.

Автоматизовані системи захисту устаткування прокатних клітей від перевантажень і інформаційної підтримки процесу прокатки

Розглянуто теоретичні і практичні аспекти створення і функціонування автоматизованих систем захисту устаткування прокатних клітей від перевантажень і інформаційної підтримки процесу прокатки.

Ключові слова

Summary

прокатний стан, автоматизована система, інформаційна підтримка, поломка обладнання, захист від перенавантаження

Grabowski G., Ievlev N.

Automated systems for protection of rolling stands equipment from overloads and rolling process information support

Theoretical and practical aspects of the establishment and operation of automated systems for protection of rolling stands equipment from overloads and for rolling process information support are considered.

Keywords

rolling mill, automated system, information support, equipment breakdown, overload protection Поступила 28.05.2015

Телефон редакции журналов «Металл и литьё Украины» и «Процессы литья» (044) 424-04-10 Информация о журналах на сайте: www.ptima.kiev.ua

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

УДК 621.771.23.06

А. С. Хохлов ПрАО «Донецксталь – металлургический завод», Донецк

Инженерный метод расчёта температурного режима прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля Предложено обобщенное уравнение расчёта изменения температуры прокатки на толстолистовых станах, которое учитывает влияние следующих факторов: потери тепла излучением и конвекцией за время пауз между проходами; отдачи тепла рабочим валкам; повышения теплосодержания за счёт энергии пластической деформации, работы сил трения в зоне контакта раскат валок; потери тепла под действием попадающей на поверхность металла воды гидросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую арматуру, из-за контактного теплообмена с роликами рольгангов и деталями рабочих клетей. При расчёте по предлагаемому уравнению достигается погрешность в расчётах не более 1 % в сопоставлении с экспериментальными данными, полученными на стане 3000 ПАО «ММК им. Ильича». Ключевые слова: температурный режим, проход, уравнение, толстолистовой стан, поправочный коэффициент, стан Стеккеля

последнее время станы Стеккеля начали приме- ствием попадающей на его поверхность воды гинять не только для прокатки тонких горячеката- дросбивов, воды, охлаждающей валки и валковую ных полос, но и для получения толстых листов, арматуру, из-за контактного теплообмена с роликами что ещё больше расширяет их технологическую рольгангов и деталями рабочих клетей. гибкость [1]. Станы Стеккеля в составе литейно-проНа основе рассмотренных методик расчёта катных агрегатов позволяют сгруппировать весь тех- температурных условий прокатки [3-9] выведено нологический процесс, начиная от разливки стали до обобщённое уравнение изменения температуры меготового проката всего в одном агрегате [2]. Одна из талла при прокатке, учитывающее все указанные вывозможных схем показана на рисунке. ше составляющие теплового баланса: Целью данной работы является разработка проk ⋅ (t0 / 1000)4 ⋅ τ ⋅ υ + 500n h стого, оперативного метода расчёта температур= ∆t − 0,294 ⋅ pcp ⋅ lg( i ) , ных параметров прокатки листов и полос толщиной h1 ⋅ υ hi +1 5-50 мм на толстолистовых станах, а также на участках стана Стеккеля: выход полосы из моталки – рабо- где k – поправочный коэффициент, учитывающий чая клеть – вход полосы в моталку. марку стали и неучтённые переменные факторы, При выводе уравнения для расчёта температуры получаемый по результатам экспериментальных испо линии указанных станов учитывали следующие следований; t0 – начальная температура поверхносфакторы: потери тепла излучением и конвекцией, ти полосы, oС; hi – толщина полосы до прохода, мм; время транспортировки от печи к стану и время па- hi+1 – толщина полосы после прохода, мм; t – время уз между проходами; отдачу тепла рабочим валкам; прохода, с; u – скорость прокатки металла, м/с; n – повышение теплосодержания за счёт энергии пла- число секций гибросбива; pср – среднее нормальное стической деформации, работы сил трения в зоне контактное напряжение, МПа. контакта полоса валок и экзотермических реакций С целью проверки достоверности разработанного окисления. Кроме того, раскат теряет тепло под дей- и обобщённого уравнения изменения температуры

Схема расположения основного оборудования литейно-прокатного агрегата со станом Стеккеля

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Результаты сравнения расчётных и экспериментальных данных Данные

Значения температуры металла по проходам, °С 1

Эксперимент

1051

1042

Расчётное

tp *, °С

1002

932

854

789

Ст3сп (6х2000х6000 мм) 1051

1034,81

992,95

932,71

861,22

782,17

Погрешность

0,69

0,9

-0,08

-0,84

0,87

Эксперимент

1045

1032

1005

929

824

752

Расчётное

1045

1033,81

1004,86

928,06

827,12

756,46

-0,17

0,01

0,10

-0,38

-0,59

Сталь 50 (6х2000х6000 мм)

Погрешность

Ст3сп (10х1500х6000 мм) Эксперимент

1026

1025

1008

973

923

866

Расчётное

1026

1023,23

1001,27

963,73

915,42

858,82

0,17

0,67

0,95

0,82

0,83

Погрешность

Сталь 17Г1С (10х2000х6000 мм) Эксперимент

1001

990

970

935

884

839

Расчётное

1001

990,37

968,91

936,51

886,93

838,65

Погрешность

-0,04

0,11

-0,16

-0,33

0,04

Эксперимент

975

973

967

937

889

860

Расчётное

Ст3сп (12х2000х6000 мм) 975

973,30

967,60

936,96

896,50

850,97

Погрешность

-0,03

-0,06

0,00

-0,84

1,05

Эксперимент

925

920

915

895

852

819

Расчётное

Сталь 17Г1С (12х2000х6000 мм) 925

921,62

910,28

889,36

858,53

823,84

Погрешность

-0,18

0,52

0,63

-0,77

-0,59

Эксперимент

907

906

903

901

894

881

Расчётное

907

907,66

904,17

899,44

892,52

884,54

-0,18

-0,13

0,17

-0,40

Ст3сп (25х2000х6000 мм)

Погрешность

Ст3сп (30х2000х6000 мм) Эксперимент

884

877

875

870

866

860

Расчётное

884

879,22

875,80

871,12

863,86

855,63

-0,25

-0,09

-0,13

0,25

0,51

Погрешность

Ст3сп (40х2000х6000 мм) Эксперимент

878

879

874

876

878

874

878,00

879,30

878,10

876,47

872,81

869,24

Погрешность

0,00

-0,03

-0,47

-0,05

0,59

0,54

Эксперимент

816

820

816

815

810

809

816,00

816,35

815,09

813,81

811,26

808,42

0,00

0,45

0,11

0,15

-0,16

0,07

Расчётное

Сталь 17Г1С (50х2000х6000 мм) Расчётное Погрешность

*tp – температура раската по оптическому пирометру за чистовой клетью

металла проведены экспериментальные исследования в чистовой клети стана 3000 ПАО «ММК им. Ильича». Размерный сортамент стана 3000 (h = 6-50 мм) близок к сортаменту современных станов Стеккеля. Исходной заготовкой для производства листов на стане 3000 служат в основном непрерывнолитые слябы следующих размеров: толщиной – 150-315 мм, шириной – 1100-1850 мм, длиной – 2300-2850 мм из

углеродистых, конструкционных, низколегированных и легированных марок стали. Технические характеристики чистовой клети Диаметр опорных валков, мм. . . . . . . . . . . . . . Диаметр рабочих валков, мм. . . . . . . . . . . . . . Мощность двигателя, кВт. . . . . . . . . . . . . . . . . . Ступени скоростей главного привода, об/мин. . . .

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

2100 1000 2х11200 0-80-125

Толщина раската после черновой клети (толщина подката) должна быть в 2,5-3,0 раза больше номинальной толщины листа. Допустимая сила прокатки 70 МН. Поскольку стан 3000 является специализированным в основном на контролируемых режимах прокатки, то важно строго выдерживать заданный температурный режим прокатки по технологической линии стана. Получение требуемой температуры конца прокатки достигается: – выдерживанием раската на охлаждающем устройстве (байпасе); – изменением скорости прокатки; – охлаждением подката на рольганге между клетями. При исследовании для измерения температуры раскатов использовали стационарно установленные оптические пирометры фирмы «Siemens» типа “Ардокол” (диапазон 600-1100 0С и погрешность ±0,5 % от tмакс +1 0С). В проведённых экспериментах охвачен широкий диапазон размеров листов, а также наиболее распространённые марки стали на стане 3000 ПАО «ММК им. Ильича». Результаты экспериментального исследования позволили получить для условий стана 3000 значения коэффицента: k = 29,3 – для мало- и среднеуглеродистых марок стали; k = 27,3 – для низко- и легированных марок стали. С учётом этих значений сделана оценка точности расчёта температуры по уравнению и данным эксперимента (таблица). В таблице в первом проходе в качестве расчётного значения температуры принято значение, полученное при эксперименте. Это начальная температура металла (подката) при задаче в валки чистовой клети. Толщину раската измеряли толщиномером типа МГП (от 0 до 90 мм и погрешностью ±0,15 мм),

скорость прокатки измерялась исходя из окружной скорости валков привода чистовой клети, время прокатки определяли по данным ЭВМ, взятым с сервера АСУ ТП стана 3000. Среднее нормальное напряжение металла рср рассчитывали по силе прокатки, постоянно фиксируемой месдозой. Из таблицы видно, что при расчёте по уравнению погрешность для листов толщиной от 6 до 50 мм, прокатанных в чистовой клети стана 3000, не превышает 1 %, в большинстве случаев составляет не более 0,5 %. Полученные результаты показывают, что уравнение с указанными значениями коэффициента k даёт возможность для конкретного стана 3000 выполнять расчёты температуры металла с высокой точностью, что важно при изменении условий прокатки, получения новых марок стали, модернизации оборудования и т. п. При использовании предлагаемого метода для нового стана Стеккеля следует брать значения коэффициента k, полученные для стана 3000, а при эксперименте на новом стане уточнить для него значение коэффициента k. Выводы Для цеховых работников и специалистов технических служб промышленного предприятия для каждого стана (а они работают по многу лет) следует иметь простой метод расчёта основных параметров прокатки. В данной статье это показано на примере нового метода расчёта температурного режима прокатки. Новое уравнение изменения температуры металла при прокатке учитывает все составляющие теплового баланса, а погрешность расчётов близка к погрешности измерительного прибора, использованного при эксперименте. Следовательно, оправдано использование нового уравнения для расчётов температурных режимов прокатки на толстолистовых станах и станах Стеккеля.

ЛИТЕРАТУРА 1. Чемпион Н. Дж. Современная технология производства толстых листов на стане Стеккеля / Н. Дж. Чемпион // Чёрные металлы. – 2004. – № 2. – С. 79-84. 2. Салганик В. М. Исследование переходных режимов стана Стеккеля в составе совмещенного литейно-прокатного агрегата / В. М. Салганик, И. А. Селиванов, A. C. Карандаев // Изв. вузов. Чёр. металлургия. – 1998. – № 3. – С. 35-39. 3. Коновалов Ю. В. Расчёт параметров листовой прокатки. Справочник. / Ю. В. Коновалов, А. Л. Остапенко, В. И. Пономарев. М.: Металлургия. –1986. – 430 с. 4. Сафьян М. М. Прокатка широкополосной стали / М. М. Сафьян – М.: Металлургия. 1969. – 460 с. 5. Ключников А. Д. Теплопередача излучением в огнетехнических установках / А. Д. Ключников, Г. П. Иванцов. – М.: Энергия, 1970. – 169 с. 6. Lee P. W. A method for predicting temperature in continuous hot strip mills / P. W. Lee, R. B. Sims, N. Wright – Iron and Steel. – 1962. – v.35. – № 14. – P. 624-627. 7. Исследование непрерывного широкополосного стана 2000 / И. М. Меерович, И. В. Франценюк, Ю. Д. Железнов и др. – Сталь. – 1977. – № 2. – С. 18-20. 8. Шварцер И. Температурный режим при прокатке широкой полосы / И. Шварцер // Чёрные металлы. 1977. – № 21. – С. 3-8. 9. Коновалов Ю. В. Пути решения температурной задачи прокатки / Ю. В. Коновалов, А. С. Хохлов // Обработка материалов давлением: сборник научных трудов. – Краматорск: ДГМА. 2012. – № 2 (31). – С. 185-188.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Анотація

Хохлов О. С.

Інженерний метод розрахунку температурного режиму прокатки на товстолистових станах і станах Стеккеля

Запропоновано узагальнююче рівняння розрахунку зміни температури прокатки на товстолистових станах, яке враховує вплив наступних чинників: втрати тепла випромінюванням і конвекцією за час пауз між проходами; віддачі тепла робочим валкам; підвищення тепловмісту за рахунок енергії пластичної деформації, роботи сил тертя в зоні контакту розкат валок; втрати тепла під дією потрапляння на поверхню металу води гідрозбиву, води, що охолоджує валки і валкову арматуру, через контактний теплообмін з роликами рольгангів і деталями робочих клітей. При розрахунку за запропонованим рівнянням досягається похибка в розрахунках не більше 1% в порівнянні з експериментальними даними, отриманими на стані 3000 ПАТ «ММК ім. Ілліча ».

Ключові слова

Summary

температурний режим, прохід, рівняння, товстолистовий стан, поправочний коефіцієнт, стан Стеккеля

Khokhlov A.

Engineering approach to calculation of temperature conditions of rolling on plate mills and Steckel mills

The generalized equation of rolling temperature dynamic analysis for plate mills is proposed. It takes into account the influence of following factors: heat loss by radiation and convection during the interpass pauses; heat output to working rolls; increase of heat storage at the expense of plastic deformation, work of friction forces in the contact zone; heat loss under action of descale water, cooling water for rolls and roll fitting, by the contact heat exchange with gravity conveyor rolls and working stand details. The error during the calculation using this equation is less than 1% in comparison with the experimental data obtained on the «3000» mill of PJSK «Ilyich iron and steel works».

Keywords

temperature conditions, pass, equation, plate mill, coefficient, Steckel mill Поступила 11.06.2015

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

Помним Вадима Ивановича Большакова

28 июня 2015 года на 77 году жизни скончался известный ученый-металлург, организатор науки, Заслуженный деятель науки и техники, Лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, академик НАН Украины, директор Института черной металлургии им З. И. Некрасова НАН Украины Вадим Иванович Большаков. В 1960 г. после окончания Днепропетровского металлургического института В. И. Большаков начинает работу в Институте черной металлургии АН УССР. Вся научная деятельность В. И. Большакова неразрывно связана с этим крупнейшим научно-исследовательским центром отечественной металлургии, в котором он последовательно проходит все ступени становления научного работника и организатора науки, начиная от инженера-исследователя до директора Института. Фундаментальный вклад в развитие металлургической науки внесли работы В. И. Большакова по созданию научных основ управления распределением шихты и газов в доменных печах. Результаты этих работ являются основой создания нового оборудования для доменных печей большого объема, в том числе конвейерных шихтоподач и бесконусных загрузочных устройств. Академик НАН Украины В. И. Большаков несомненно являлся лидером в европейском научно-инженерном сообществе, работающим в области анализа и расчета систем загрузки и программ управления распределением шихты и газов в доменных печах. Под его руководством выполняются исследования по освоению перспективной технологии вдувания пылеугольного топлива на отечественных доменных печах, оборудованных бесконусными загрузочными устройствами; ведутся работы по оказанию научно-технической помощи меткомбинатам «АрселорМиттал Кривой Рог», «Запорожсталь», «Северсталь», Липецкому, Алчевскому, Нижнетагильскому, Магнитогорскому комбинатам, заводам Никопольскому ферросплавному, Енакиевскому, Тульскому, Косогорскому и др. Вадим Иванович Большаков был опытным организатором и талантливым руководителем, чутким, душевным человеком, уделяющим большое внимание подготовке и воспитанию научных и инженерных кадров. Его целеустремленность, принципиальность, широкий кругозор, эрудиция снискали огромное уважение среди коллег и студентов. Под руководством В.И. Большакова подготовлено 6 кандидатских и 6 докторских диссертаций. Им опубликовано более 1000 печатных работ. Вадим Иванович много лет был членом отдела металлургии Комитета по Государственным премиям Украины. Вся научная общественность, его коллеги и ученики глубоко скорбят по Вадиму Ивановичу и выражают искренние соболезнования родным и близким покойного.

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 7 (266) ’2015

ЗМІСТ Смірнов О. М., Дубодєлов В. І., Куберскій С. В.

Малі електрометалургійні підприємства у структурі сталеплавильного комплексу України. . . . . . . . . . . . 3

Коновалов Ю. В., Маншилін О. Г., Коренко М. Г.

Етапи розвитку дрібносортних, дротових станів і ливарно-прокатних агрегатів для виробництва дрібного сорту й катанки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Найдек В. Л., Мельник С. Г., Верховлюк А. М.

Кластери – структурні складові металевих розплавів. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Петрищев А. С.

Вплив технологічних параметрів теплової обробки заготовок із швидкоріжучої сталі на процеси окалиноутворення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Грабовський Г. Г., Ієвлєв М. Г.

Автоматизовані системи захисту устаткування прокатних клітей від перевантажень і інформаційної підтримки процесу прокатки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Хохлов О. С.

Інженерний метод розрахунку температурного режиму прокатки на товстолистових станах і станах Стеккеля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Пам’ятаємо!

Вадима Івановича Большакова. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015

CONTENTS Smirnov A., Dubodelov V., Kuberskiy S.

Small electrical steelmaking plants in structure of Ukrainian steelmaking complex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Konovalov Yu., Manshilin A., Korenko M.

Development stages for small section and rod mills and casting-rolling aggregate for small section and wire rod production. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Naydek V., Melnik S., Verkhovliuk A.

Clusters as structural components of metal melts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Petryshchev A. S.

Agency of technological parametres of thermal machining of preparations from a rapid tool steel on scaling processes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Grabowski G., Ievlev N.

Automated systems for protection of rolling stands equipment from overloads and rolling process information support. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Khokhlov A.

Engineering approach to calculation of temperature conditions of rolling on plate mills and Steckel mills. . . 34

Remember

V. I. Bolshakov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 6 (265) ’2015

СОГЛАШЕНИЕ О ПЕРЕДАЧЕ АВТОРАМИ ПРАВА НА ОПУБЛИКОВАНИЕ РУКОПИСИ

Мы, нижеподписавшиеся, авторы______________________________________________

_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ рукописи______________________________________________________________________ _____________________________________________________________ (язык – русский) передаем без оплаты учредителям и редколлегии журнала ______________________________ _______________________________ право опубликовать эту рукопись. Мы подтверждаем, что эта публикация: не нарушает авторских прав других лиц или организаций; не была ранее опубликована (за исключением публикации в виде резюме, части опубликованной лекции, тезисов, обзора или диссертации); не передана в другие издательства для публикации; одобрена для публикации всеми соавторами, а также организацией (институтом, вузом, заводом или ответственным учреждением), в которой она выполнена; не содержит коммерческой либо государственной тайны. Передача права на опубликование статьи охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, электронные формы (он- и офлайн) или любые иные подобные формы воспроизведения как на территории Украины, так и в странах ближнего и дальнего зарубежья. После принятия рукописи к печати (при условии согласования всех замечаний рецензента) обязуемся опубликовать статью в течение 6-ти месяцев. В случае необоснованной задержки публикации статьи автор (авторы) оставляет за собой право отозвать рукопись из редакции, при этом редакция теряет право на публикацию данной рукописи.

Подписи авторов (ФИО, организация, адрес, контактный тел., email)

Зав. ред.-изд. сектором ____________________________________ (подпись)

адреса редакції та друкарні...................................................... Україна, 03680, м. Київ, МСП, бул. Вернадського, 34/1 Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Телефон: (044) 424-04-10, факс (044) 424-35-15, е-mail: mlu@ptima.kiev.ua Інформація про журнал на сайті: www.ptima.kiev.ua Надруковано ТОВ «Наш формат», просп. Миру, 7.