Steel Times International Russian September 2017 by Quartz

Cover_STI_September_2017_Layout 1 08.09.17 13:53 Page 4

4D EAGLE

КОНЦЕПЦИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

Возможности аддитивного производства или 3D-печати

Высокопрочные марки стали для автомобилестроения

Моделирование помогает сохранить здоровье работников

Система анализа отходящих газов следующего поколения

ɆȺɋɌȿɊ ɂȾȿȺɅɖɇɕɏ ɂɁɆȿɊȿɇɂɃ ɋɨɜɟɪɲɟɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɩɪɨɮɢɥɹ ɢ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɞɟɮɟɤɬɨɜ ɩɪɨɤɚɬɚ ɞɥɢɧɧɨɦɟɪɧɵɯ ɩɪɨɞɭɤɬɨɜ ɞɥɹ ɩɪɨɤɚɬɧɵɯ ɫɬɚɧɨɜ ± ɪɚɡɪɚɛɨɬɚɧɚ ɫɨɜɦɟɫɬɧɨ ɫ $XWRPDWLRQ : 5

www.steeltimesint.com Сентябрь 2017 Вып. №39 На русском языке

ZZZ NRFNV GH АС Ы ВИДЕТЬ В БУДЕМ РА Д 17 20 O P X E L НА META

БРЯ 2017 14 – 17 НОЯРОССИЯ

МОСКВА, 11 СТЕНД N 2Д ЛЬОН № 75, ВДНХ• ПАВИ

KNOW-HOW FOR TOMORROW

CMI с гордостью отмечает 200-летие и приступает к следующему этапу глобального развития компании

Cover_STI_September_2017_Layout 1 08.09.17 13:54 Page 2

LEADING PARTNER IN THE WORLD OF METALS SMS group – Ваш ведущий партнер в сфере металлов. Качество и новаторство – неотъемлемые принципы работы нашей семейной компании, штаб-квартира которой находится в Германии. Мы быстро и гибко разрабатываем индивидуальные модульные решения – будь то строительство нового заводского комплекса, модернизация, переход на цифровые технологии или обслуживание в период жизненного цикла. В тесном сотрудничестве с Вами мы поможем Вам добиться желаемых успехов. Давайте вместе вносить свой вклад в производственно-сбытовую цепочку!

сварить

Ведущий партнер в сфере металлов

Наше оборудование для стыковки рулонов поможет Вам связать все свободные концы! Компания Guild International (США) может спроектировать и построить необходимые Вам

сварочные машины для поддержания на ваших технологических линиях гладкого процесса и непрерывной работы с ростом рентабельности. Наша компания является мировым лидером в области поставки оборудования для стыковки рулонов на технологических линиях для обработки стальных полос и производства сварных труб. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы Ваши линии работали непрерывно!

Полностью автоматизированная установка RCM ZipwelderTM является самым прогрессивным техническим решением для стыковой сварки прокатанных полос из всех доступных на рынке

www.sms-group.com

www.guildint.com

Сварочные машины SeamweldersTM серии QM обеспечивают высококачественную сварку полос встык с превышением толщины сварного грата не более чем на 10% толщины основной полосы

Машина контактной электросварки NB Overlap Resistance ZipweldersTM обеспечивает быструю сварку с высокопрочными сварными швами

+1.440.232.5887 USA

СОДЕРЖАНИЕ

КОНЦЕПЦИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

Возможности аддитивного производства или 3D-печати

Высокопрочные марки стали для автомобилестроения

Моделирование помогает сохранить здоровье работников

Система анализа отходящих газов следующего поколения

СЕНТЯБРЬ 2017

2 Колонка редактора

25 лет на русском языке!

www.steeltimesint.com Сентябрь 2017 Вып. №39 На русском языке

CMI с гордостью отмечает 200-летие и приступает к следующему этапу глобального развития компании

4 Новости отрасли и компаний

Специальный дайджест технических статей по черной металлургии на русском языке для международной специализированной выставки Металл-Экспо и ведущих конференций по металлургии в России в 2017 году БЕСПЛАТНО

Фото на обложке: Группа CMI Group (Бельгия) www.cmigroupe.com

12 Производство стали Д. Дж. Джулиани Система анализа отходящих газов следующего поколения

17 Непрерывная разливка Новая блюмовая МНЛЗ компании Primetals Technologies РЕДАКЦИЯ Главный редактор Matthew Moggridge

Teл.: +44 (0) 1737 855 151 matthewmoggridge@quartzltd.com Редактор-консультант Dr. Tim Smith PhD, CEng, MIM Русскоязычный редактор-консультант

18 Стали для автомобилестроения Мэттью Мoггридж Стальное движение вперед успешно продолжается

Александр Гуров Выпускающий редактор Annie Baker Производство рекламы Martin Lawrence ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ Международный менеджер

Paul Rossage

21 Ален Генод Разработка высокопрочных марок стали для автомобилестроения 24 Перспективы: компания Friedrich Kocks Гюнтер Шнелль Компания Kocks: надежный поставщик, ориентированный в будущее

paulrossage@quartzltd.com Teл.: +44 (0) 1737 855 116 Директор по продажам рекламы Ken Clark kenclark@quartzltd.com Teл.: +44 (0) 1737 855 117 Управляющий директор Steve Diprose stevediprose@quartzltd.com ОТДЕЛ ПОДПИСКИ

Elizabeth Barford Teл.: +44 (0) 1737 855 028. Факс: +44 (0) 1737 855 034 Email: subscription@quartzltd.com Стоимость годовой подписки (8 англоязычных номеров) с почтовой доставкой в Россию £247.00.

26 Концепция «Индустрия 4.0» Эрик Клемп Возможности аддитивного производства или 3D-печати

E-mail: steel@quartzltd.com ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ Quartz Business Media ltd, Quartz House, 20 Clarendon Road, Redhill, Surrey, RH1 1QX, England Tel: +44 (0)1737 855000. Fax: +44 (0)1737 855034 www.steeltimesint.com

32 ©Quartz Business Media ltd 2017

ISSN 0143-7798

www.steeltimesint.com

28 Безопасность и гигиена труда Брайан Баковски Компьютерное моделирование помогает сохранить здоровье работников 32 Охрана окружающей среды Дуплексная нержавеющая сталь против малоуглеродистой стали в мостостроении Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

Международный форум Future Steel Forum в 2018 году

Matthew Moggridge, главный редактор Steel Times International matthewmoggridge@quartzltd.com

Международный форум Future Steel Forum, организованный журналом Steel Times International в июне 2017 года в Варшаве (Польша), был посвящен обсуждению перспективной концепции «Индустрия 4.0». Новейшая концепция «Индустрия 4.0» или «Умное производство», подразумевающая четвертую промышленную революцию

на базе цифрового преобразования и объединения в сеть данных производственных процессов, постепенно обретает форму в черной металлургии. Этот первый Форум в варшавском отеле «Шератон» о будущем черной металлургии стал весьма успешным и глубоким вторжением журнала Steel Times International Times в мир концепции «Индустрия 4.0» в черной металлургии. Существуют компании, такие как Primetals Technologies, группа SMS, Danieli Automation, Fives и другие, которые активно раздвигают границы цифрового производства и успешно сотрудничают в разработке концепции «Индустрии 4.0» с ведущими сталелитейными компаниями, такими как ArcelorMittal, Tata Steel, Voestalpine и многими другими. Некоторые самые крупные и прогрессивные металлургические компании в мире уже внедряют элементы этой концепции высокотехнологичного производство стали или учитывают ее в стратегических планах своего развития. Завод компании Big River Steel в США, возможно, стал первым предприятием с «Умным производством» стальной продукции. Компания Noodle.ai, расположенная в Сан-Франциско, внедрила на заводе программу оптимизации Enterprise AI, которая управляет процессами подготовки металлолома и производства стали на заводе в Osceola (шт. Арканзас). Компания Fives успешно реализует на заводе Baotou Iron & Steel Group в Китае десятилетнюю программу цифровизации в обла-

ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ ОТ QUAKER – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ ДЛЯ СТАНОВ Свыше 90 лет компания Quaker Chemical является лидером в поставках технологических жидкостей и специализированных смазок для крупнейших производителей металлургии. Мы преданы нашему делу! Весь ассортимент нашей продукции разработан высококвалифицированными специалистами. Залог нашего успеха – полная линейка продуктов, опыт и знания каждого нашего эксперта! Поэтому в самом сердце металлургии вы найдете нас. Важно то, что внутри.

сти производства высококачественных автомобильных сталей в рулонах. В Южной Корее компании POSCO и Hyundai уверены, что новейшие технологии помогут повысить производительность и улучшить качество готовой стальной продукции. Компания POSCO совместно с кафедрой системного менеджмента Университета SungKyunKwan разработала автоматическую технологию контроля веса покрытия на основе искусственного интеллекта (AI), которая обеспечивает поддержание оптимального и постоянного веса покрытия на стальных листах для автомобилестроения. Компания Hyundai использует технологию AI, разработанную компанией DeepMind (дочерней компанией Google), с целью достижения максимальной надежности и ценовой конкурентоспособности. Учитывая большой интерес к этой теме, мы уже сейчас начали работать над подготовкой программы второй конференции Future Steel Forum 2018, которая также состоится в отеле «Шератон» в Варшаве. Если Вы пожелаете участвовать в дискуссии форума с докладом на тему концепции «Индустрия 4.0» в черной металлургии, пожалуйста, свяжитесь с нами: Matthew Moggridge, Programme Director, Editor of Steel Times International E-mail: matthewmoggridge@quartzltd.com Для получения более подробной информации о предстоящем форуме в 2018 году, пожалуйста, посетите наш сайт: www.futuresteelforum.com

ϮϬϬ ʸʫ˃ ʥ˄ʪ˄ˍʫʧʽ͊͊

D/ 'ƌŽƵƉ ̭ ̨̨̬̭̯̐̔̽̀ ̸̨̯̥̖̖̯̌ ̨̭̖̏ ̵̨̛̱̭̯̣̖̯̖̔̏

Инновационные технологии ͤͽͽϟʹΫ΁͹ϟͽͽгς Ϳςϲͽϟͻϟ͵͹͹ для металлургической ͶͻΉ ͼςͿΫͻͻϺϡ͵͹΂ςΰͺϟв промышленности ;ϡϟͼг΃ͻςͽͽϟΰͿ͹

ĹŒŏŒňőńţ œŔŒŎńŖŎń ĲŅŔńŅŒŖŎń œŒŏŒŕ ĹŌŐŌśŉŕŎńţ ŒŅŔńŅŒŖŎń ĶŉŔŐŌśŉŕŎńţ ŒŅŔńŅŒŖŎń İŉřńőŌśŉŕŎŒŉ ŒŅŒŔŗňŒņńőŌŉ ĤņŖŒŐńŖŌŋńŚŌţ ŁŎŕŖŔńŎŚŌŒőőńţ ŐŉŖńŏŏŗŔŇŌţ ĨĬīĤĭı | ĬıĪĬıĬĴĬıħ | ĦĦĲĨ Ħ ŁĮĵĳįķĤĶĤĺĬł | ĶĩĹıĬĻĩĵĮĤŃ ĳĲİĲĽŀ Ĭ ĲĥķĻĩıĬĩ | ĳĲĵįĩĳĴĲĨĤĪıĲĩ ĲĥĵįķĪĬĦĤıĬĩ

*40 .YV\W ňņń ņŉŎń ŌőŊŉőŉŔőşř ŔńŋŔńŅŒŖŒŎ őń ŕŏŗŊŅŉ œŔŒŐşŜŏŉőőŒŕŖŌ *VJRLYPSS 4HPU[LUHUJL 0UNtUPLYPL ŎńŎ :[LLS ;PTLZ 0U[! ňŒŏŇńţ ŌŕŖŒŔŌţ őŉŔńŋŔşņőŒ ŕņţŋńőőńţ ŕ ŌőňŗŕŖŔŌ ńŏŠőŒō ŔŉņŒŏŢŚŌŉō¯ Ħ ŇŒňŗ ŅŔŌŖńőŕŎŌō œŔŉňœŔŌőŌŐńŖŉŏŠ ĨŊŒő ĮŒŎŔŌŏ őńśŌőńŉŖ ŕņŒŢ œŔŒŐşŜŏŉőőŗŢ ňŉţŖŉŏŠőŒŕŖŠ ņ ĦńŏŏŒőŌŌ œŒŕŖńņŏţţ ŖŎńŚŎŌŉ ŕŖńőŎŌ ňŏţ ŜŉŔŕŖţőŒō œŔŒŐşŜŏŉőőŒŕŖŌ Ĳő ŅşŕŖŔŒ ňŌņŉŔŕŌŘŌŚŌŔŗŉŖ ŕņŒŢ ňŉţŖŉŏŠőŒŕŖŠ! ňŒŐŉőőşŉ œŉśŌ œŔŒŐşŜŏŉőőşŉ ŎŒŖŏş ņŒŉőőşŉ ŎŒŔńŅŏŌ ĵŖŔńŕŖőŒ ŗņŏŉŎńţŕŠ œńŔŒņşŐ ŒŅŒ ŔŗňŒņńőŌŉŐ ņ ŇŒňŗ ĨŊŒő ĮŒŎŔŌŏ ŕŖŔŒŌŖ œŉŔņşō œńŔŒņŒŋ ňŏţ ŌŕœŒŏŠŋŒņńőŌţ őń Ŋŉŏŉŋ őşř ňŒŔŒŇńř ĩņŔŒœş ĶŒő Ņşŏ ŋńňńő ŁŖń ŊńŊňń ŌőőŒņńŚŌō ņňŒřőŒ ņŌŏń Śŉŏşŉ œŒŎŒŏŉőŌţ ŌőŊŉőŉŔŒņ ŎŒŖŒŔşŉ őń œŔŒŖţŊŉőŌŌ œŒŕŏŉňőŌř ňņŗř ŕŖŒŏŉŖŌō ņőŉňŔţŢŖ őń ŔşőŒŎ őŒņşŉ ŖŉřőŒŏŒŇŌŌ ŅŔšőňń *VJRLYPSS! ňņŌŇńŖŉŏŠ ŔńŋŔńŅŒŖńőőşō ĴŗňŒŏŠŘŒŐ ĨŌŋŉ ŏŉŐ ņŒŉőőńţ ŖŉřőŌŎń ŏŒňŒśőşŉ ňņŌŇńŖŉŏŌ

ņŉŎ ĵŒŖŔŗňőŌŎŌ ŘŌŔŐş ĨŊŒő ĮŒŎŉŔŌŏ® ĵŉŔŉő ĥŉŏŠŇŌţ ņŕŖŔŉśńŢŖ Ħ ĹŗőŇ ĻńőŇ Ōŋ ŎŌŖńōŕŎŒō œŔŒņŌőŚŌŌ ĻŊŌŏŌ

www.cmigroupe.com

ņŒňŒŖŔŗŅőşŉ ŎŒŖŏş ŏŒŎŒŐŒŖŌņş ŎŒŖŏş ŗŖŌŏŌ ŋńŖŒŔş ňŏţ šŏŉŎŖŔŒŕŖńőŚŌō œŔŒŎńŖőşŉ ŕŖńőş Ō ŏŌőŌŌ ŒŅŔńŅŒŖŎŌ ŕŖńŏŌ őńŇŔŉņńŖŉŏŠőşŉ œŉśŌ ŎŒŖŏş ňŏţ ŖŉŔŐŒňŌőńŐŌśŉŕŎŌř ĵŁĵ Ō ŐőŒŇŒŉ ňŔŗŇŒŉ ĵ ŕńŐŒŇŒ őńśńŏń ŋńņŒňş ĮŒŎŔŌŏń® œŔŉňņŒŕřŌ ŝńŢŖ ŖŉőňŉőŚŌŌ Ō ŌŇŔńŢŖ ŒœŔŉňŉŏţŢŝŗŢ ŔŒŏŠ ņŒ ņŕŉŐŌŔőŒŐ ŖŉřőŒŏŒŇŌśŉŕŎŒŐ œŔŒŇŔŉŕŕŉ ĨŊŒő ĮŒŎŔŌŏ ŋńŏŒŊŌŏ ŒŕőŒņş ŐŉŊňŗőńŔŒňőŒŇŒ œŔŌŋņńőŌţ ŎŒŐœńőŌŌ *40 ŕŉŇŒňőţ ĥŗňŗśŌ ņşňń ŢŝŌŐŕţ œŔŒŐşŜŏŉőőşŐ ŌŕŕŏŉňŒņńŖŉŏŉŐ Œő ŐőŒŇŒ Ŕńŋ Ņşņńŏ ŋń ŇŔńőŌŚŉō ņŕŉŇňń ņ œŒŌŕŎńř őŒņşř ŖŉřőŒŏŒŇŌō Ō őŒņşř œŔŒŉŎŖŒņ ĩŇŒ ŋńņŒ ŉņńŖŉŏŠŕŎŌō® ňŗř œŔŒŚņŉŖńŉŖ ņŒŖ ŗŊŉ őń œŔŒŖţ ŊŉőŌŌ őŉ ŒňőŒŇŒ ňŉŕţŖŌŏŉŖŌţ ĶńŎ ņ ŇŒňŗ ŎŒŐœńőŌţ *VJRLYPSS® œŔŌőŌŐńŏń ŗśńŕŖŌŉ ņ ŕŖŔŒŌ ŖŉŏŠŕŖņŉ œŉŔņŒŇŒ ŎŔŗœőŒŇŒ ŎŌŖńōŕŎŒŇŒ ŕŖńŏŉŏŌ ŖŉōőŒŇŒ ŎŒŐœŏŉŎŕń ŔńŕœŒŏŒŊŉőőŒŇŒ ņ Ň ĹńőŠţő œŔŒŉŎŖŌŔŗţ ŒŅŒŔŗňŒņńőŌŉ Ō ŒŎńŋşņńţ œŒŐŒŝŠ ŋńŎńŋśŌŎŗ ņ ŐŒŅŌŏŌŋńŚŌŌ ŎńœŌŖńŏń ŐŒőŖńŊŉ ŗŕŖńőŒņŒŎ Ō ŒŅŗśŉőŌŌ ŐŉŕŖőşř ŔńŅŒśŌř

1 ņŉŎ ĵŒŖŔŗňőŌŎŌ *40 .YV\W ŗņŉŎŒņŉśŌņńţ

ŖŔńňŌŚŌŌ ĨŊ ĮŒŎŔŌŏ ňŉŏńŢŖ ņŕŉ ņŒŋŐŒŊőŒŉ śŖŒŅş ŕŒŒŖņŉŖŕŖņŒņńŖŠ ŒŊŌňńőŌţŐ ŕņŒŌř ŎŏŌŉőŖŒņ

ĵŉŇŒňőţ *40 .YV\W ŌŕœŒŏŠŋŗţ œŔŉŌŐŗŝŉŕŖņń ŐőŒŇŒņŉŎŒņŒŇŒ œŒőŌŐńőŌţ œŔŒŐşŜŏŉőőşř œŔŒ ŚŉŕŕŒņ Ō ŔŗŎŒņŒňŕŖņŗţŕŠ ŋńņŒŉņńŖŉŏŠŕŎŌŐ® Ō őŒņńŖŒŔŕŎŌŐ ňŗřŒŐ ŕņŒŉŇŒ ŒŕőŒņńŖŉŏţ œŔŒňŒŏ ŊńŉŖ œŔŒŉŎŖŌŔŒņńŖŠ ŗŕŖńőńņŏŌņńŖŠ ŐŒňŉŔőŌ ŋŌŔŒņńŖŠ Ō ŒŅŕŏŗŊŌņńŖŠ ŒŅŒŔŗňŒņńőŌŉ œŒ ņŕŉŐŗ ŐŌŔŗ ń ŖńŎŊŉ œŔŉňŒŕŖńņŏţŖŠ ŕņŒŌŐ ŎŏŌŉőŖńŐ Ō œńŔŖőŉŔńŐ ňŒœŒŏőŌŖŉŏŠőşŉ ŗŕŏŗŇŌ Ō ňŉŏŌŖŠŕţ ŕ őŌŐŌ œŔŒŘŉŕŕŌŒőńŏŠőşŐŌ ŋőńőŌţŐŌ ņ ŒŅŏńŕŖŌ ŐŉŊňŗőńŔŒňőŒŇŒ ŗœŔńņŏŉőŌţ œŔŒŉŎŖńŐŌ

ĶŉřőŒŏŒŇŌśŉŕŎńţ ŐŉŊňŗőńŔŒňőńţ őńňŉŊőńţ ĲŔŌŉőŖŌŔŒņńőőńţ őń ŖŉřőŒŏŒŇŌŌ *40 .YV\W œŔŉňŏńŇńŉŖ ŕņŒŌŐ ŎŏŌŉőŖńŐ ŐőŒŊŉŕŖņŒ Śŉőőşř œŔŉŌŐŗŝŉŕŖņ! ŗőŌŎńŏŠőŒŉ ŕŒśŉŖńőŌŉ ŌőŊŉőŉŔ őŒ ŖŉřőŌśŉŕŎŒŇŒ ŒœşŖń Ō œŔŒŘŉŕŕŌŒőńŏŌŋŐń ŒŅŜŌŔőńţ ŇŉŒŇŔńŘŌţ Ō ŖŉřőŒŏŒŇŌśŉŕŎŌō Ŕńŋ Őńř ŕœŒŕŒŅőŒŕŖŠ œŒňŕŖŔńŌņńŖŠŕţ Ō ņőŉňŔţŖŠ ŖŉřőŌśŉŕŎŌŉ őŒņŜŉŕŖņń ņ ŋńņŌŕŌŐŒŕŖŌ ŒŖ œŔŒ ŌŋņŒňŕŖņŉőőşř œŒŖŔŉŅőŒŕŖŉō ŕņŒŌř ŎŏŌŉőŖŒņ Ħ ŒŅŝŉō ŕŏŒŊőŒŕŖŌ ŒŎŒŏŒ ŕŒŖŔŗňőŌŎŒņ ņ ŕŒŕŖńņŉ ħŔŗœœş ŘŒŔŐŌŔŗŢŖ ŒŅŝŌō ŘŒőň Ŗńŏńő ŖŒņ ŕŒŌŋŐŉŔŌŐşō ŕ ńŐŅŌŚŌţŐŌ ŎŒŐœńőŌŌ *40 ŎŒŖŒŔńţ œŔŒňŒŏŊńŉŖ őŉŗŕŖńőőŒ ŔńŕŜŌŔţŖŠ Ňŉ ŒŇŔńŘŌŢ ŕņŒŉō ňŉţŖŉŏŠőŒŕŖŌ Ō ŕņŒō œŒŔŖŘŉŏŠ ŖŉřőŒŏŒŇŌō ĵŉŇŒňőţ *40 .YV\W œŔŉňŕŖńņŏŉőń ŘŌŏŌńŏńŐŌ ņ ĤŘŔŌŎŉ ĥŔńŋŌŏŌŌ ĮŌŖńŉ ĩņŔŒ œŉ ĬőňŌŌ ıŒņŒō ĮńŏŉňŒőŌŌ ĴŒŕŕŌŌ Ō ĵļĤ ŒŅŕŏŗŊŌņńţ ņŕŉ ŅŒŏŉŉ ŔńŋőŒŒŅŔńŋőŗŢ ŎŏŌ ŉőŖŕŎŗŢ Ņńŋŗ ĮńŎŌŐŌ Ņş őŌ ŅşŏŌ ŎŒőŎŔŉŖőşŉ ŖŔŉŅŒņńőŌţ *40 őńřŒňŌŖ ŏŗśŜŌř œńŔŖőŉŔŒņ! ŒŖ œŒŕŖńņŝŌŎŒņ ŗŕŏŗŇ œŒ ŗœŔńņŏŉőŌŢ œŔŒŉŎŖŌŔŒ ņńőŌŉŐ ŋńŎŗœŎńŐŌ Ō ŕŖŔŒŌŖŉŏŠŕŖņŒŐ œŒ ņŕŉŐ ŖŉřőŒŏŒŇŌţŐ ňŒ ŕœŉŚŌńŏŌŋŌŔŒņńőőşř ŗŕŏŗŇ ňŏţ ŖŉřőŌśŉŕŎŌř ŔŉŜŉőŌō ŕņţŋńőőşř ŕ ŗŐŉőŠŜŉ őŌŉŐ šŎŒŏŒŇŌśŉŕŎŒŇŒ ŕŏŉňń œŔŒŌŋņŒňŕŖņŉőőşř œŔŒŚŉŕŕŒņ ŌŏŌ ňŏţ ňŌőńŐŌŋŐń ŎŒŐœńőŌŌ ņ ŉŉ ŌőőŒņńŚŌŒőőŒō ňŉţŖŉŏŠőŒŕŖŌ

НОВОСТИ ОТРАСЛИ И КОМПАНИЙ

Магнитогорский металлургический комбинат модернизирует мощности по производству толстолистового проката

МАГНИТОГОРСКИЙ металлургический комбинат принял решение о модернизации машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) №6 и толстолистового стана 5000 с целью производства горячекатаного проката из сляба толщиной 350 мм. Проект, включая все работы по модификации и монтажу, а также пусконаладочные работы, планируется закончить до конца 2017 года. В настоящее время МНЛЗ №6 производит слябы толщиной 190, 250 и 300 мм, в перспективе планируется расширить сортамент за счёт производства слябов толщиной 350 мм. Максимальная ширина разливки останется неизменной 2700 мм. Контракт на поставку оборудования и разработку технологии производства нового сортамента заключен с SMS group. Объем поставки SMS group для МНЛЗ включает в себя базовый и детальный инжиниринг, оптимизацию вторич-

ной системы охлаждения, адаптацию электрических систем и систем автоматики X-Pact®, улучшение моделей технологического процесса (уровень 2), шефмонтаж установки оборудования и пусконаладку. В целях прокатки слябов большей толщины максимальный подъем валка в горизонтальной клети будет увеличен с 320 до 370 мм. Это будет достигнуто главным образом благодаря модификации системы изгиба и сдвижки валков CVC®, установке новых подушек для верхнего рабочего валка и адаптации системы балансировки опорного валка. SMS group также осуществит поставку новой модели уровня 2 для нагревательных печей и усовершенствует технологические модели прокатного стана. Современный комплекс по производству толстолистового проката, строительство которого завершилось на ММК в 2010 году, включает толстолистовой стан 5000, слябовую МНЛЗ №6 и комплекс внепечной обработки стали в кислородноконвертерном цехе. Стан 5000 предназначен для выпуска высококачественного толстого листа класса прочности до К-85 (X– 120) для нефтегазовой отрасли, судо-, мосто- и машиностроения. Одна из наиболее мощных прокатных клетей в мировой металлургии – прокатная клеть с максимальным усилием прокатки 120 МН поставленная SMS group в 2009 году, – была первой в России клетью, оснащенной новейшей системой CVC® plus. n www.mmk.ru

Леониду Николаевичу Шевелеву – 80 лет! В мае этого года отметил 80-летие Леонид Николаевич Шевелев – один из высших руководителей черной металлургии СССР и Российской Федерации, хорошо известный во всем мире ученый, доктор экономических наук, профессор, многолетняя и плодотворная деятельность которого долгие годы определяла успешное развитие отечественной металлургии, особенно в период перехода отрасли к функционированию в условиях рыночной экономики. Кроме работы в Федеральных органах Исполнительной власти многие годы Л. Н. Шевелев представлял черную металлургию нашей страны в ведущих всемирных организациях – ЕЭК ООН (в качестве Председателя Комитета по стали), ОЭСР, Всемирной ассоциации стали, Еврофер, – где активно и профессионально отстаивал интересы отечественной отрасли. Глубокая эрудиция, талант руководителя и необыкновенная трудоспособность Шевелева Л.Н. хорошо известны многим профессионалам в России и во всем мире. В настоящее время Леонид Николаевич работает Главным научным сотрудником ФГУП «ЦНИИчермет» им. И.П. Бардина» и активно продвигает проект глобальной трансформации черной металлургии с переходом к однопередельному производству стали при минимальных энергозатратах и малом влиянии на окружающую среду. Поздравляем Вас, уважаемый Леонид Николаевич, с юбилеем!

VISION BECOMES REALITY ɒɥɚɤɨɜɨɡɵ ɫ ɩɥɚɬɮɨɪɦɨɣ ɢɥɢ ɩɨɞɤɨɜɨɨɛɪɚɡɧɨɣ ɪɚɦɨɣ ɩɟɪɟɜɨɡɱɢɤɢ ɫɥɹɛɨɜ ɢ ɪɭɥɨɧɨɜ ɩɪɨɱɢɣ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɵɣ ɚɜɬɨɬɪɚɧɫɩɨɪɬ ɧɚ ɝɢɞɪɚɜɥɢɱɟɫɤɨɣ ɩɨɞɜɟɫɤɟ 7,, *URXS ± ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɟɥɶ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɨɝɨ ɚɜɬɨɬɪɚɧɫɩɨɪɬɚ ɞɥɹ ɦɟɬɚɥɥɭɪɝɢɱɟɫɤɢɯ ɩɪɟɞɩɪɢɹɬɢɣ tii-group.com

͘͹ͼͲͶͲͱͪ΀ͲΉ ͹ͺ͸Ͳͱͬ͸ͮͻͼͬͪ ·ʹ͸ͷ͸ͶͲΉ ͺͯͻͽͺͻ͸ͬ ͌ͪ΂ ͼͯͿͷ͸͵͸ͭͲ΁ͯͻʹͲͳ ͹ͺ͸΀ͯͻͻ ͗ͪ΂ ͹ͺͲ͸ͺͲͼͯͼ $ͯͷͻ͸ͺ΅ ͹͵͸ͼͷ͸ͻͼͲ ͹͸ʹͺ΅ͼͲΉ ʹ͸Ͷ͹ͪͷͲͲ 5IFSNP 4DJFOUJmD™ ͲͶͯΈͼ ͵ͯͼͷΈΈ Ͳͻͼ͸ͺͲΈ ͼ͸΁ͷ΅Ϳ Ͳ ͷͪͮͯͰͷ΅Ϳ ͲͱͶͯͺͯͷͲͳ ΀Ͳͷʹ͸ͬ΅Ϳ ͸͵͸ͬΉͷͷ΅Ϳ Ͳ ͮͺͽͭͲͿ Ͷͯͼͪ͵͵Ͳ΁ͯͻʹͲͿ ͹͸ʹͺ΅ͼͲͳ ͷͪ ͹ͺ͸Ͳͱͬ͸ͮͻͼͬͯͷͷ΅Ϳ ͵ͲͷͲΉͿ ͹͸ ͬͻͯͶͽ ͶͲͺͽ ͝ͷͲʹͪ͵Άͷ΅ͳ ͮͲͱͪͳͷ ͻͯͷͻ͸ͺͪ ͹͸ͱͬ͸͵Ήͯͼ ʹ͸ͷͼͺ͸͵Ͳͺ͸ͬͪͼΆ ͹͵͸ͼͷ͸ͻͼΆ ͹͸ʹͺ΅ͼͲͳ ͬ ͪͬͼ͸ͶͪͼͲ΁ͯͻʹ͸Ͷ ͺͯͰͲͶͯ ͕ͲͷͲͲ ͭ͸ͺΉ΁ͯͭ͸ ΀Ͳͷʹ͸ͬͪͷͲΉ Ͷ͸ͭͽͼ ͫ΅ͼΆ ͽͻͼͪͷ͸ͬ͵ͯͷ΅ ͷͪͮ ͬ͸ͱͮͽ΂ͷ΅ͶͲ ͷ͸ͰͪͶͲ ͮ͵Ή ͹͸͵ͽ΁ͯͷͲΉ ͺͯͱͽ͵Άͼͪͼ͸ͬ ͲͱͶͯͺͯͷͲͳ ͶͪʹͻͲͶͪ͵Άͷ͸ ͫ΅ͻͼͺ͸

НОВОСТИ КОМПАНИЙ: FIVES

Двухвалковая правильная машина Bronx для прутков премиального качества

КИТАЙСКАЯ компания Baosteel Special Metals Shaoguan поручила международной инжиниринговой группе Fives Group (Франция), спроектировать и поставить правильную машину Bronx для высокопроизводительной обработки высококачественных, термически обработанных стальных прутков. Передовая технология правки Двухвалковая правильная машина Bronx типа PBRV6 представляет собой полностью автоматизированную моторизованную машину с дополнительным комплексом электрических и гидравлических

систем управления, которые способны обрабатывать стальные прутки диаметром до 80 мм со скоростью до 75 м/мин. Машина будет спроектирована, предварительно полностью собрана на предприятии компании Fives в Англии и поставлена в Китай в конце 2017 года. «Это очень умная машина: все рабочие ролики и направляющие прутков настраиваются и устанавливаются автоматически с человеко-машинного интерфейса оператора, расположенного на пульте управления машины. Прогрессивные технологии процессов термической обработки и обеспечения заданного профиля позволяют рабочим валкам машины обеспечивать более высокие критерии прямолинейности и овальности продукта до того, как станет необходимым повторное профилирование или смена валков», – говорит Джейн Чжан (Jane Zhang), представитель Fives Bronx в Китае. С 1950-х годов компания Fives разрабатывает и поставляет правильные машины Bronx. Сегодня более 800 правильных машин Bronx были спроектированы и поставлены в более чем 50 стран. Правильные машины Bronx изготавливаются по индивидуальному заказу с учетом тре-

бований клиентов и подходят для правки холоднокатаных или горячекатаных прутков. Они обеспечивают выпрямление прутков практически из любого материала и любых размеров поперечного сечения: от 5 мм до свыше 200 мм. Двухвалковые и многовалковые правильные машины Bronx для правки прутков широко используются во всем мире, обеспечивая высокий уровень производительности, отличные стандарты прямолинейности, чистоты поверхности и контролируемой поверхностной твердости. n www.fivesgroup.com

Новая нагревательная печь Fives Stein для турецкого рынка КОМПАНИЯ Кардемир (Kardemir), ведущий производитель стального длинномерного проката в Турции, поручил компании Fives контракт на проектирование и поставку новой нагревательной печи с шагающими балками. Stein Reheating WHF – новая нагревательная печь с производительностью 80 т/час будет установлена в рамках проекта модернизации среднесортового прокатного стана на заводе в Измире. Печь заменит существующую толкательную печь и будет обрабатывать широкий диапазон заготовок и блюмов, а также короткие и длинные продукты (в один или два ряда). Максимальный вес заготовки составит 3,7 т при номинальной температуре выдачи заготовки под прокатку 1200 °С. Печь Stein Reheating WHF оснащена боковыми и фронтальными горелками AdvanTek® компании Fives, отапливаемыми природным газом. Технология AdvanTek® – это специальное решение системы горения, запатентованное компанией Fives. Горелочные системы Fives охватывают большой ассортимент горелок для нагревательных печей и

печей в технологических линиях обработки, которые обеспечивают отличную энергоэффективность, улучшенную стабильность пламени и сниженные выбросы. Новая печь будет установлена на заводе в октябре 2017 года, а первый нагретый в печи продукт должен выйти из

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

печи в марте 2018 года. Проект реализует дочерняя компания Fives в Испании, которая специализируется на термических решениях для длинномерного проката и успешно работает по всему миру. n www.fivesgroup.com

www.steeltimesint.com

Steel

Tube and Pipe

Ɇɟɬɚɥɥɭɪɝɢɹ

Ɍɪɭɛɵ

Fives разрабатывает комплексные технологические решения для обработки стальной полосы, холодной прокатки и термообработки углеродистой, нержавеющей и кремнистой стали: — Стратегия развития технологического процесса — Технологические линии NeoKoil® для обработки стального проката и нагревательные печи — Термическое и механическое оборудование (печи, технология быстрого охлаждения, станы холодной прокатки и т. д.) — Технологии индукционного нагрева — Решения для обработки поверхности полосы — Правильные машины для сортового проката — Комплексные системы автоматизации — Полный комплекс услуг: анализ, программа оптимизации расходов, обучение персонала, модернизация, техническая поддержка

Fives предлагает линии Abbey и OTO для производства сварных труб, а также технологии Bronx и Taylor-Wilson для финишной отделки бесшовных и сварных труб: — Входная часть трубоэлектросварочного стана для подготовки, стыковки и заправки штрипса — Трубоэлектросварочные станы — Отрезные пилы, выходные рольганги и транспортное оборудование — Трубоправильные машины для интенсивных режимов эксплуатации — Торцефасочные станки — Установки для гидроиспытания труб на прочность и герметичность — Упаковочные системы для труб, круглого и сортового проката — Интеллектуальные сервисные программы

Наш стенд 2C19, зал 2 “Металл-Экспо” 14-17 ноября, 2017 г. ВДНХ, павильон 75 Москва, Россия

Представительство «Фив» в России и СНГ Тел.: +7 495 745 56 47 fivesrussia@fivesgroup.com www.fivesgroup.com

)LYHV ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟFɤɢɟ ɪɟɲɟɧɢɹ ɞɥɹ ɬɪɭɛɧɵɯ ɢ ɦɟɬɚɥɥɭɪɝɢɱɟɫɤɢɯ ɡɚɜɨɞɨɜ

«ЗАЧЕМ ВЫБИРАТЬ НЕ САМОЕ ЛУЧШЕЕ, КОГДА КОМПАНИЯ PRIMETALS TECHNOLOGIES ПРЕДЛАГАЕТ ВАМ РЕАЛЬНОЕ БЕСКОНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ПОЛОСЫ».

РЕАЛЬНОЕ БЕСКОНЕЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО ПОЛОСЫ – РЕАЛЬНЫЙ УСПЕХ ... могут быть достигнуты с запатентованной технологией ARVEDI ESP. • Экономия капитальных затрат: выпуск первого прокатанного рулона всего через 15 месяцев после подписания контракта, акт окончательной приемки FAC в течение 22 месяцев

• Снижение эксплуатационных расходов: удельное энергопотребление для производства полосы толщиной 2 мм и шириной 1500 мм составляет всего лишь 124 кВт.ч/т

• Целевые премиальные марки стали: выдающиеся показатели по геометрическим размерам, механическим свойствам и качеству поверхности полос во всем диапазоне прокатываемых толщин

МИРОВОЙ РЕКОРД в производстве ультратонкой полосы

Доля производства, %

50 40

36%

30 22%

21% 20

15%

0 0.8 - 1.0

1.0 - 1.2

1.2 - 1.5

1.5 - 3.0

> 3.0

Толщина полосы, мм МИРОВОЙ РЕКОРД – 57% толщиной менее 1,2 мм

Менее 1,2 мм

НОВЫЙ СТАНДАРТ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ПОЛОС В РУЛОНАХ Для удовлетворения современных требований металлургической промышленности необходимы инновационные технологии. В компании Primetals Technologies мы стремимся стать Вашим партнером в производстве ультратонких стальных полос и высококачественных марок стали с использованием запатентованной технологии Arvedi Endless Strip Production (ESP). Наши «ноу-хау» и накопленный годами опыт обеспечат более низкий углеродный след на ваших производственных мощностях, сократят эксплуатационные расходы, гарантируют наивысшее качество готовой продукции и общий успех. Г-н Ду, президент китайской компании Rizhao Iron and Steel Co. Ltd. (Rizhao), является нашим весьма удовлетворенным клиентом с пятью работающими оригинальными линиями литейно-прокатных модулей Arvedi ESP.

Mr. Du, Chairman Rizhao Iron and Steel Co., Ltd., Китай

Свыше 1,2 мм

10 НОВОСТИ ОТРАСЛИ И КОМПАНИЙ

Новая линия закалки длинномерного проката компании SMS пущена в промышленную эксплуатацию на заводе Edelstahlwerke в Германии ГРУППА SMS в 2017 году получила от немецких заводов специальных сталей Deutsche Edelstahlwerke GmbH (DEW) акт окончательной приемки в промышленную эксплуатацию новой линии закалки длинномерного высококачественного проката на заводе компании DEW в г. Виттен (Witten), Германия. Новая закалочная линия, установленная в технологической линии за действующим блюмингом, состоит из нагревательной печи с шагающими балками и секции охлаждения. По информации группы SMS этот проект является одним из самых значительных и крупнейших инвестиционных проектов на заводе DEW за последние несколько лет. Цель установки закалочной линии состоит в том, чтобы еще больше повысить качество прокатанных продуктов из высококачественных сталей и сделать производство еще более энергоэффективным и благоприятным с точки зрения влияния на климат. Компания DEW выдала акт окончательной приемки (FAC) группе SMS в декабре прошлого года, менее чем через два года очень тесного сотрудничества по этому проекту. Новая линия закалки является уникальной и первой в своем роде с точки зрения

ее компоновки. Она спроектирована специально для термической обработки круглых заготовок и прутков диаметром от 55 до 250 мм и длиной от 4 до 17 м. Прокатываемые на заводе высококачественные марки стали включают: все виды коррозионностойких сталей, подшипниковые стали, коррозионно- и кислотостойкие стали, жаропрочные стали, а также конструкционные и инструментальные стали (быстрорежущие и стали для холодного деформирования). В этой новой закалочной линии эффективно используется доступное после горячей прокатки тепло, что позволяет зада-

вать и получать требуемые механические свойства готового металлопроката с помощью контролируемого процесса закалки. Круглые прокатанные заготовки (стальные прутки) загружаются непосредственно в нагревательную печь через роликовый направляющий стол. Тепловые потери, понесенные материалом при прокатке, уравновешиваются в печи. После того, как прокатанный пруток (круглого сечения) будет повторно нагрет до требуемой температуры, он подается в секцию охлаждения. В этой секции он равномерно охлаждается контролируемым образом до заданной конечной температуры. Затем он выгружается из линии прокатного стана на охлаждающую постель. Группа SMS предоставила в этой закалочной линии свою технологию контролируемого охлаждения CCT (Controlled Cooling Technology) и систему SMSPrometheus для определения и предварительного расчета настроечных параметров процесса закалки в автономном режиме для получения требуемых механических свойств и соответствующей структуры. n Для получения более подробной информации посетите сайт: www.sms-group.com

ПЕЧНЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ СОЗДАНЫ ДЛЯ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СОЗДАНЫ БЫТЬ УНИКАЛЬНЫМИ

Tamini Trasformatori S.r.l. ИТАЛИЯ, ЛЕГНАНО (МИЛАН) 20025 – Viale Cadorna, 56/A, LEGNANO (MI) – ITALY Тел. +39 02 982051 Email info@tamini.it

ИТАЛИЯ, ОСПИТАЛЕТТО 25035 - Via Seriola, 74, OSPITALETTO (BS) – ITALY Тел. +39 030 6840628

ИНДИЯ, ПУНЕ-МАХАРАШТРА 411013 – Magarpatta City, Hadapsar 6th floor Pentagon P-2, PUNE-MAHARASHTRA – INDIA Тел. +91 775 5950243

США, ОАК БРУК 2803 – Butterfield Road, Suite 385 – IL 60523 OAK BROOK – USA Тел. +1 630 368 9907

www.tamini.it www .tamini.it

Международная промышленная выставка «Металл-Экспо» 2017

ПОСЕТИТЕ НАШ СТЕНД № 2G47 14-17 ноября 2017 Москва, ВДНХ, пав. 75

12 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Система анализа отходящих газов следующего поколения Система NextGen® – запатентованная гибридная многоточечная технология анализа отходящих газов компании Tenova, которая объединяет надежность работы экстрактивного газоанализатора и лазерной системы прямого измерения «на месте» с быстрым временем отклика и низкими затратами на аппаратные средства и установку. Система подходит для промышленного применения в тяжелых условиях окружающей среды. Впервые эта новая технология была внедрена в 2015 году для управления процессами выплавки стали в электродуговых печах и кислородных конвертерах на металлургических заводах Северной Америки. Сегодня на заводах США успешно работает девять систем NextGen. Теперь эта новая технология стала доступна и на международном рынке, несколько систем ожидают пуска в эксплуатацию на заводах в Южной Америке, Европе и Азии. В статье представлены преимущества применения этой технологии в жестких условиях промышленных предприятий, где требуется анализ дымовых газов в одной или более точках отбора проб. Дано более детальное описание работы системы на электродуговых сталеплавильных печах. Др. Д. Дж. Джулиани*

АНАЛИЗ отходящих из электродуговой печи (ЭДП) газов стал признанным методом для понимания протекающих процессов и повышения эффективности использования энергии при выплавке стали. Анализ «полного спектра» (CO, CO2, O2, H2, паров H2O и N2) химического состава отходящих газов сродни яркому фонарю, освещающему внутреннее состояние печи в режиме реального времени. Такой анализ позволяет операторам печи лучше понимать и оценивать энергетическую динамику «внутри печи» и на базе этих знаний определять как наилучшим образом оптимизировать работу печи, чтобы повысить общую эффективность использования энергии. Комплексное описание преимуществ использования результатов анализа дымовых газов для внедрения практики оптимизации и динамического управления работой ЭДП подробно дано в работе [1]. Для динамического управления процессом выплавки стали в ЭДП примерно с 2000 года начали коммерчески применять два типа систем газового анализа: на основе экстрактивной технологии с отбором и распределением проб для последующего анализа в газоанализаторе и на основе in situ лазерной технологии (in situ – лат. «на месте») – прямой абсорбционной спектроскопии газа. Сегодня в электросталеплавильном производстве во всем мире работает около 90 экстрактивных газоаналитических систем дымовых газов и около 10 лазерных систем «insitu». Хотя обе технологии работают в черной металлургии уже более 15 лет, но ни одна из них не предоставляет металлургам полного решения, позволяющего удовлетворить современные требования к динамическому управлению электросталеплавильным процессом. Экстрактивный метод анализа отходящих газов Экстрактивные системы газового анализа проб отходящего газа [2–5] используют водоохлаждаемые газоотборники (зонды) для непрерывного всасывания проб отхо-

Рис. 1. Конфигурация 4-ого окна ЭДП для различных систем анализа отходящих газов: лазерная система «in situ» с измерением на месте без пробоподготовки (слева – вертикальное расположение измерительного зонда поперек сечения газохода, в центре – горизонтальное расположение); экстрактивная система EFSOP с отбором проб газоотборником (справа)

дящего газа с помощью создаваемого вакуума, подогреваемый газопровод (чтобы сохранить исходное состояние пробы) и многоцелевой газоанализатор, где определяют содержание заданных газов. Для проведения газового анализа применяют различные аналитические методы, основанные на измерении физических параметров или свойств среды (NDIR, теплопроводности, оптической плотности, твердые электролиты и масс-спектрометрию). Экстрактивные системы анализа с непрерывным отбором проб газа обеспечивают некоторые преимущества, представленные ниже. ● Чистый химический состав отходящего газа – место отбора проб находится непосредственно внутри конуса газохода отходящего газа на выходе из 4-го отверстия в своде печи. Это гарантирует поступление на анализ только чистого газа из печи до его разбавления воздухом горения (рис. 1). Анализ чистого отходящего газа из ЭДП весьма важен для управления процессом плавки и обнаружения избыточной влаги в печи. ● Непрерывный химический анализ «полного спектра» отходящего газа – включая содержание СО, CO2, O2, H2, паров H2O и N2, а также незначительных микропримесей (если требуется). ● Выявление избыточной влажности в печи по уровню содержания H2 и паров H2O – позволяющее эффективно обнаруживать в печах (с восстановительной

или окислительной атмосферой) утечки воды из водоохлаждаемых панелей [1]. ● Надежность свыше 99 % – обеспечивается непрерывным химическим анализом отходящих газов по всему циклу плавки. Даже в периоды работы печи под током экстрактивные системы с высокой скоростью отсасывают и фильтруют пробы газа, чтобы направить их в газоанализатор. Экстрактивные системы автоматически переключаются в периоды отключения электропитания ЭДП на очистку воздухом или азотом измерительного зонда и фильтров. Для облегчения процесса очистки за счет силы тяжести твердых частиц измерительные зонды (газоотборники) обычно размещаются вертикально. Недостатками экстрактивной технологии с системой отбора проб являются: продолжительный период отклика (около 20–40 сек от наконечника зонда до газоанализатора), высокие затраты на установку газоанализатора в специальной экологически защищенной комнате, необходимость регулярного проведения газовой калибровки анализатора, потребность в отдельном анализаторе для каждой точки отбора проб отходящего газа (выше/ниже движения потока газа, а также на заводах с несколькими ЭДП, системами Consteel®, печами со сдвоенным корпусом или шахтными печами).

*Dr. D. J. Zuliani – компания Tenova Goodfellow Inc.; 6711 Mississauga Road, Suite 200, Mississauga, Ontario (Канада) Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

www.steeltimesint.com

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ 13

Лазерный анализ отходящего газа на месте (insitu) Лазерные insitu газоанализаторы дымовых газов [6, 10] используют газоаналитическую систему на основе технологии полупроводниковой лазерной абсорбционной спектроскопии (ПЛАС). Настраиваемые полупроводниковые лазеры направляют через пробу отходящего газа в принимающее устройство сфокусированный лазерный луч с селективной модуляцией (длина волны которого модулируется для конкретной спектроскопической линии молекул анализируемых компонентов газа). Степень поглощения лазерного луча позволяет вычислять концентрации разных компонентов отходящего газа. Лазеры insitu предлагают следующие преимущества: более короткое время отклика (менее двух сек) и самокалибровку, а также отпадает необходимость иметь экологически защищенную комнату для установки газоанализатора. Однако лазерные insitu системы также не идеальны, некоторые недостатки приведены ниже. ● «Частичный анализ» – лазерные системы insitu используют до трех отдельных лазеров – один для CO2 и паров H2O; один для CO и один для O2. Лазерная технология не позволяет проводить анализ многих газов из двухатомных молекул, включая N2 и H2 [9]. Кроме того, лазер O2 является дорогостоящим, а при его соединении через оптоволокно часто может наблюдаться прерывание сигнала. Следовательно, большинство insitu лазерных установок обеспечивает только «частичный спектральный» анализ CO, CO2 и паров H2O. ● Выявление излишней влаги в печи на основе только результатов анализа содержания H2O эффективно только при окислительном характере атмосферы на уровне свободного борта ЭДП [1]. ● Проблемы надежности – лазеры insitu полагаются на успешное прохождение лазерного луча через задымленный отходящий газ. Ослабление луча из-за запыленности газа может привести к прерыванию сигнала. Для смягчения такого ослабления сигнала были предложены некоторые решения, включая отражатель для экранирования луча [6] или сокращение пути передачи лазерного луча с двумя горизонтальными или вертикальными водоохлаждаемыми стальными зондами, непрерывно очищаемыми азотом [12]. В то время, как укороченная конфигурация уменьшает проблемы ослабления луча по сравнению с полной длиной пути в конструкции insitu, там все еще остается реальный риск периодических и непредсказуемых прерываний сигнала (особенно при высокой степени задымления и запыленности). По результатам промышленных исследований до 50 % всех плавок на ЭДП могут испытать различную степень поwww.steeltimesint.com

Рис. 2. Гибридная многоточечная технология NextGen обеспечивает непрерывный, одновременный и полноспектральный анализ отходящих газов от одного до четырех мест отбора проб Центральный многоточечный блок управления • Полноспектральный анализ (CO, CO2, O2, H2O и N2) отходящих газов • Компактный шкаф газоанализатора, установленный в комнате поста оператора ЭДП • Один многоточечный газоанализатор проводит анализ отходящих газов от 1 до 4 лазерных станций • Не требуется калибровка или техобслуживание • Быстродействующий газоотборник с периодом отклика <8 сек Волоконно-оптические соединения

Запатентованный зонд отбора проб • Пробы отходящего из ЭДП газа до разбавления воздухом • Гарантированный срок службы 1 год • CFD для оптимизации местоположения зонда • Техобслуживание <20 минут один раз в 1-2 недели

тери сигналов insitu при их ослаблении. ● Прерывистый характер анализа в условиях многоточечного применения – поскольку insitu лазерам нужен мощный луч, чтобы минимизировать проблемы ослабления. Когда требуется наличие нескольких мест отбора проб основной мощный лазерный луч должен периодически переключаться между этими местами отбора проб. В результате получают ряд «дискретных» прерывистых сигналов. Например, в электросталеплавильных цехах с двумя отдельными местами отбора проб одна insitu лазерная система сможет обеспечить дискретный анализ для каждого местоположения в пределах восьмисекундных интервалов (приблизительно две секунды на фокусировку луча и еще две секунды для считывания сигнала). Если считывание сигнала пропущено из-за ослабления луча, то время между отдельными дискретными импульсами увеличивается до 16 сек. Расширение количества мест отбора проб приводит к дальнейшему увеличению периодов между поступающими сигналами. Гибридная экстрактивная/лазерная технология NextGen Гибридная технология NextGen (рис. 2) объединяет превосходную надежность экстрактивного метода с более быстрым временем отклика, более низкими затратами на аппаратные средства и установку прямой insitu лазерной технологии. Такая комбинация полностью устраняет проблемы из-за ослабления лазерного луча за счет фильтрации пробы перед проведением анализа для СО, CO2, O2, H2, паров H2O и N2 (по отдельности). Возможен анализ дополнительных газов, включая NOx и SOx.

Компактные станции обработки проб • Монтируются на полу цеха без необходимости защитного помещения • Высокая скорость отсоса пробы обеспечивает тепловую надежность пробы • Газовые фильтры перед лазерными камерами исключают потерю сигнала от insitu-лазера • Запатентованные лазерные камеры с легкоочищаемыми съемными окнами • Техническое обслуживание продолжительностью <20 минут один раз в 1-2 недели

В состав промышленной системы NextGen входят следующие элементы. ● Расположенный в центре системы блок управления с необходимыми лазерами. ● Линии оптоволоконных кабелей, соединяющих блок управления с компактными станциями отбора проб, смонтированных непосредственно на полу цеха. ● Каждая станция отбора проб соединена с запатентованным измерительным зондом через короткий обогреваемой трубопровод. Система NextGen обладает многоточечной функциональностью, обеспечивающей непрерывный анализ отходящих газов максимум в четырех типовых местах отбора проб одновременно. Фильтрация отходящего газа позволяет применить разделение лазерного луча и посылать одновременно по оптико-волоконной линии на каждую станцию отбора проб маломощные лазерные лучи. Такой подход обеспечивает непрерывный, многоточечный анализ полного спектра газа для каждого типового места отбора проб (рис. 3). Запатентованная система NextGen обеспечивает несколько впечатляющих преимуществ, основные из которых представлены ниже. ● Высочайшая надежность – система NextGen использует технологию отбора проб отходящего газа и фильтрацию, которая остается лучшим методом, гарантирующим системную надежность и исключающим потери аналитических сигналов из-за ослабления лазерного луча. ● Быстрый аналитический отклик – задержка от зонда газоотборника до полу-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

14 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Газоотборники

Электропитание ЭДП

Предварительный нагрев завалки скрапа в печи

Станция отбора проб на уровне FCE № 1

Станция отбора проб на уровне FCE № 2

Газоотборник

Комната управления ЭДП • Многоточечный лазерный газоанализатор • Связь с ПЛК • Динамическое регулирование Станция отбора проб газа в линии дымохода Оптико-волоконные

кабели

Рис. 3. Гибридная многоточечная технология NextGen® обеспечивает непрерывный, одновременный, полноспектральный анализ отходящего из ЭДП газа от 1 до 4 мест отбора проб

Если ЭДП имеет сильноокислительную атмосферу: часто слишком сильный отсос дыма Увеличение потерь годного (FeO) Повышенный износ огнеупоров Увеличенное использование легирующих Повышенный износ электродов Более высокие энергозатраты из-за высокого содержания N2 Увеличение периода работы печи под током и цикла между выпусками плавок

Эффективность

Если ЭДП имеет сильновосстановительную атмосферу: неполное сгорание топлива Слишком много несгоревшего CO и H2 в отходящем газе Повышенные затраты на ремонт системы дымоудаления из-за высокой тепловой нагрузки от дожигания Более высокие затраты на химическую энергию (C, O2) и природный газ Более высокие затраты на электроэнергию Увеличение периода работы печи под током и цикла между выпусками плавок

Цель ... поддержание слабовосстановительного состава дымовых газов в печи • Максимизирует энергоэффективность (C, природный газ, электричество и кислород) • Минимизирует потери годного металла • Минимизирует период работы печи под током и цикл между выпусками плавок • Минимизирует износ огнеупорной футеровки • Снижает износ электродов • Сводит к минимуму добавки легирующих сплавов Окислительная печь

Восстановительная печь

Рис. 4. Важность поддержания умеренно восстановительной атмосферы на уровне свободного борта печи

чения результатов анализа не превышает восьми секунд, что практически во всех случаях эквивалентно времени отклика insitu-лазеров. ● Низкие затраты на монтаж и установку – компактные станции отбора проб устанавливаются непосредственно в цехе (без потребности иметь экологически защищенную комнату). Каждая такая станция связана через короткий обогреваемый трубопровод с собственным газоанализатором. Компактность оборудования позволяет его установку в непо-

средственной близости от мест проведения исследования, что сокращает путь транспортировки пробы отходящего газа до анализа. ● Фильтрация устраняет проблемы ослабления луча – каждая станция извлекает и фильтрует пробу отходящего газа перед анализом. Чистый отходящий газ минимизирует необходимость технического обслуживания оптической системы и гарантирует отсутствие какихлибо прерываний ослабленного сигнала (как в случае с insitu лазерами).

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

● Непрерывный, одновременный газовый анализ от нескольких местоположений – до четырех станций отбора проб могут быть связаны оптоволоконными кабелями с единственным компактным многоточечным центральным блоком управления, который обслуживает все лазеры. Поскольку после фильтрации газа исключается ослабление сигнала, то становится возможным разделение лазерного луча, чтобы непрерывно посылать менее мощные лазерные лучи в аналитическую камеру каждой станции отбора проб. Следовательно, в отличие от анализа с неустойчивыми прерывистыми сигналами insitu лазеров, система NextGen обеспечивает непрерывный и одновременный газовый анализ проб от нескольких местоположений. ● Индивидуально скроенная заданная точность анализа – в отличие от фиксированной длины пути в insitu лазерной системе, длина пути лазерного луча в системе NextGen может быть сформирована так, чтобы обеспечить необходимую точность анализа для каждого заданного компонента газа (от ppm до %). ● Анализ полного спектра – в отличие от insitu лазеров система NextGen проводит анализ полного спектра для CO, CO2, O2, H2, паров H2O и N2 (по отдельности). Также можно проводить анализ и других газов, таких как NOx и SОx. ● Функционал динамического регулирования – блок управления системы может быть соединен с заводской сетью ПЛК, что позволяет упростить непрерывное динамическое управление работой горелок, фурм, инжекторов, системой дымоудаления и электрическими установочными настройками. ● Обнаружение избыточной влаги в печи – система NextGen анализирует содержание H2 и паров H2O, что позволяет выявлять утечки воды в печи (с окислительным или восстановительным характером атмосферы над ванной). ● Самокалибровка – технология анализа газа NextGen является самокалибрующейся, что обеспечивает снижение затрат на техобслуживание и исключает покупку специализированных калибровочных газов. ● Безопасность – поскольку физически в блоке управления нет никакого отходящего газа, то и нет никаких проблем с токсичными газами (например, СО) изза их утечки в помещениях с ограниченным пространством. Управление процессом плавки и оптимизация Система NextGen, непрерывно анализирующая «полный спектр» отходящего газа, является важным инструментом для повышения эффективности использования энергии при выплавке стали в ЭДП. В табл. 1 показано, что экстрактивные газоанализаторы (например, в системе EFSOP) и новая гибридная технология NextGen www.steeltimesint.com

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ 15

Химический состав отходящего газа, %

CO2

От окислительной до восстановительной атмосферы

35 30 25 20 15 10 5 0

ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ АТМОСФЕРА В ПЕЧИ

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ АТМОСФЕРА В ПЕЧИ

Высокое содержание CO + H2 и низкое содержание O2

Высокое содержание CO2 и низкое содержание CO + H2

H2O + C

H2 + CO

H2O + C

H2O + Fe

H2 + FeO

H2O + Fe

H2 + FeO

H2O + CO

H2 + CO2

H2O + CO

H2 + CO2

Для функционального обнаружения избытка влаги НЕОБХОДИМО знать содержание H2

H2 + CO

Для функционального обнаружения избытка влаги НЕОБХОДИМО знать содержание водяного пара

Рис. 5. В зависимости от окислительных или восстановительных условий в печи утечка воды фиксируется по показателю водяных паров или содержанию H2

предоставляют «полный спектр» анализа отходящего газа и, следовательно, могут обеспечить полную функциональность управления процессом выплавки стали в ЭДП. Для сравнения, insitu-лазерная система, даже если она имеет максимальную конфигурацию с тремя лазерами, обеспечивает только частичный химический анализ отходящего газа и, следовательно, имеет функциональные ограничения, включая невозможность выявления избыточной влаги в печи. Ниже приводится описание и представлены данные, которые демонстри-

руют как анализ дымового газа «полного спектра» системой NextGen (содержания CO, H2, O2, паров H2O и N2) становится важным инструментом для управления работой печи и повышения безопасности процесса выплавки стали в ЭДП [1]. 1. Является ли процесс выплавки стали окислительным или восстановительным? Условия в электропечах могут колебаться от окислительной (с избыточным содержанием O2) до восстановительной (с высоким содержанием H2 и/или CO) атмосферы на уровне свободного борта печи.

Таблица I. Сравнение функциональных особенностей различных технологий анализа отходящих газов для управления технологическим процессом выплавки стали в ЭДП Анализ отходящего газа Контролируемый фактор ЭДП CO ВОЗМОЖНОСТИ ГАЗОАНАЛИЗА: - Экстрактивная пробоотборная системы (EFSOP) - Гибридная экстрактивная/лазерная система (NextGen) - Лазерные системы INSITU с одним лазером с двумя лазерами с тремя лазерами (макс.)

Газы, требуемые для управления процессом выплавки стали в ЭДП Атмосфера в печи – окислительная или восстановительная? Оценка практики работы горелки? Оценка практики вдувания углеродсодержащего порошка? Оценка практики работы кислородной фурмы? Практика завалки углерода/корзин с ломом? Динамическое управление процессом горения Динамический контроль системы дымоудаления Динамическое управление химической и электрической энергией Использование массо-энергетического баланса в реальном времени Выявление утечки воды в реальном масштабе времени

www.steeltimesint.com

CO2

H2O

При слишком окислительном или восстановительном характере (рис. 4) атмосферы в печи наблюдается рост потребления энергии и эксплуатационных расходов, снижение выхода годного и производительности. Алгоритмы динамического управления системы NextGen направлены на поддержание умеренно восстановительного характера атмосферы в печи для достижения наивысших показателей энергоэффективности, выхода годного и производительности при минимальных производственных затратах. 2. Динамическое управление инжекторной горелкой для оптимизации поддержания окислительных и восстановительных условий в процессе плавки. При избыточной концентрации O2 настройки системы NextGen минимизируют избыток O2 и повышают подачу природного газа для более полного сжигания кислорода на уровне свободного борта печи. При повышенном содержании моноокиси углерода CO и/или водорода алгоритмы системы NextGen динамически снижают количество подаваемого горелкой природного газа (метана) и повышают подачу O2. 3. Динамическое управление подсосом воздуха в печь. Одновременно высокие содержания O2 и N2 в процессе плавки указывают на избыточный подсос воздуха. Алгоритмы управления системы NextGen используют показатель содержания N2 для динамического регулирования степени открытия заслонки в системе дымохода, чтобы свести к минимуму избыток кислорода в печи. 4. Оптимизация процесса работы фурмы для вдувания кислорода. Отклонения между индикаторами содержания CO и H2 указывают на то, что объем расплавленного металла в зоне горения дуги стал достаточным для безопасного начала мягкого вдувания кислорода через погружную фурму O2 без обратной отдачи. 5. Минимизация затратных окислительных условий в конце плавки. Быстрое изменение содержания H2 и CO при работе инжекторной горелки и фурмы указывает на преждевременное обезуглероживание ванны расплава стали (часто изза повышенного содержания O2 в конце плавки). Система NextGen – отличный инструмент для оптимизации процесса вдувания углеродсодержащего порошка, практики работы кислородной фурмы и загрузки шихты корзинами, чтобы избежать снижения эффективности использования углерода, высокого расхода кислорода и легирующих сплавов, понижения выхода годного. 6. Обнаружение избыточной влажности в печи в режиме реального времени. Водород не вводят в электропечь, но он образуется за счет восстановления паров H2O при восстановительном характере атмосферы в печи (рис. 5). Напротив, при окислительных условиях в печи H2 реагирует с образованием водяных паров. Как показано на рис. 6, содержание H2 имеет

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

16 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Таблица 2. Экономия производственных затрат при внедрении системы NextGen, промышленно подтвержденная на ЭДП металлургического завода Nucor Steel Seattle [13] Элементы затрат

Экономия, %

Электроэнергия, кВт•ч/тонну Природный газ, Нм3/тонну Завалка углерода, кг/тонну Вдувание углерода, кг/тонну Кислород, Нм3/тонну

5 13 29 9 3

Волоконнооптические соединения

Связь с ПЛК

решающее значение для обнаружения аварийных утечек воды при «восстановительном» характере атмосферы в электропечи, а уровень содержания H2O является решающим показателем для выявления утечек воды при «окислительном» характере атмосферы [1].

Двухцветный датчик температуры отходящего газа

Регулирование работы печи iEAF по нетто-расходу энергии По массово-энергетическому балансу в режиме реального времени определяется «нетто» Энергия = Энергия введенная – Потери энергии Чистая энергия используется для динамического регулирования настроечных уставок, периода работы горелок и фурм, времени работы печи под током и системы отсоса дымовых газов

Оптические датчики скорости отходящего газа Дистанционно управляемая фокусирующая линза

Точный расчет материально-энергетического баланса в реальном режиме времени мощный инструмент управления процессом выплавки стали в ЭДП РЕАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ = ЗНАНИЕ ПРОЦЕССА = ТОЧНОСТЬ Связь с ПЛК

Полный химический анализ отходящего газа и iEAF Управление процессом плавки на традиционной ЭДП основано на усредненном показателе удельной электрической мощности («кВт•ч/тонну стали»), потребляемой в ходе каждой плавки. При этом тепловые профили печи остаются практически идентичными и не зависят от фактической эффективности потребления энергии (просто фиксируется потребляемая электрическая мощность на трансформаторе и измеряется масса каждой завалки скрапа в печь). В противоположность такому подходу процесс выплавки стали на печи с прогрессивным технологическим пакетом iEAF® динамически управляется с учетом «фактического расхода подводимой энергии» для обеспечения электрической и химической энергоэффективности в ходе каждой плавки. Технология iEAF использует (рис. 7) систему анализа NextGen, запатентованные датчики отходящего газа и связь получаемых данных с ПЛК для динамического

Скорость отходящего газа

Массовый поток, выходящий из ЭДП

Температура отходящего газа

Термодинамические расчеты:

Анализ системой NextGen полного спектра отходящих газов вверх и вниз по течению необходим для замкнутого массовоэнергетического баланса

Содержание N2 – подсос воздуха; Содержание CO и CO2 (вверх/вниз по течению) – баланс С Содержание H2 и H2O – баланс углеводородов и H2O Содержание O2 – окислительный баланс

Рис. 7. Управление работой печи iEAF с динамическим регулированием процесса плавки по нетторасходу энергии

управления процессом в режиме реального времени на основе фактической «нетто энергии» в печи. Печь iEAF использует детальный массово-энергетический баланс в реальном режиме времени, получаемый по результатам анализа системой NextGen полного спектра состава дымовых газов, измерений скорости и температуры отходящего газа. Эти данные непрерывно поступают в ПЛК для динамического управления ходом каждой плавки на основе актуального значения «нетто энергии». Компания Tenova уже установила девять собственных технологических паке-

ЭДП с восстановительной атмосферой Завод подтвердил, что с учетом показателя наличия в печи избыточной влаги решил отложить проведение ремонта

Температура охлаждающей воды и шихты завалки (лом, флюсы и т.п.)

А Устранение утечки воды

Большой пик содержания H2

Рис. 6. Фактические утечки воды в печи: А – выявленные по содержанию H2 в условиях восстановительной атмосферы (слева); Б – выявленные по содержанию паров H2O в условиях окислительной атмосферы в печи (ниже)

Малые пики содержания H2

тов печей iEAF по всему миру, обеспечивающих снижение потребления энергии, улучшение контроля температуры в конце плавки, повышение выхода годного и производительности [8,11]. Пущенная в эксплуатацию в 2016 году система NextGen на печи iEAF завода Nucor Steel в Сиэтле [13] сразу же продемонстрировала существенную экономию производственных затрат (табл. 2). Типичные преимущества и показатели экономии основных элементов производственных затрат на выплавку стали при внедрении технологии NextGen и технологического пакета iEAF приведены в табл. 3. Заключение Гибридная технология NextGen с многоточечным анализом содержания отходящего газа обеспечивает значительные преимущества в жестких условиях работы металлургических установок, требующих анализа отходящего газа в одной или нескольких точках. В запатентованной технологии NextGen сочетаются лучшие черты Окончание статьи ▶ 17 ЭДП с окислительной атмосферой Сод. O2 в окислительной печи

Сообщение о выявлении утечки воды

Проведение 21-ой последовательной плавки

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

Небольшой пик H2

Большой пик H2O

www.steeltimesint.com

НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА 17

Новая блюмовая МНЛЗ компании Primetals Technologies КОМПАНИЯ Hyundai Steel передала компании Primetals Technologies акт окончательной приемки (FAC) в эксплуатацию машины непрерывного литья крупных квадратных заготовок, установленной на производственном предприятии в Dangjin. МНЛЗ предназначена для производства 1,1 млн т/год крупных квадратных заготовок и является частью нового завода по производству специальных сталей для автомобилестроения. Компания Primetals также установила на этом заводе сортопрокатный стан и проволочно-мелкосортный стан. Заказ был получен компанией в начале 2014 года, а МНЛЗ была пущена в промышленную эксплуатацию в октябре 2015 года, на месяц раньше запланированного срока. Новые металлургические мощности Hyundai расположены в Инчхоне и Сеуле (Южная Корея). Компания входит в Hyundai-Kia Automotive Group и имеет шесть производственных мощностей в Южной Корее и один завод в Китае. Компания успешно завершила строительство нового металлургического завода в Dangjin для производства специальных марок стали для автомобильной промышленности. Целью нового завода является производство на сортопрокатном и проволочно-мелкосортном станах стального проката для последующего изготовления деталей двигателей и коробок передач. Планируется ежегодное производство 400 тыс. т катанки и 600 тыс. т сортового про-

▶ Окончание статьи со стр. 16

метода экстрактивного анализа с отбором проб и системы на основе insitu-лазерной технологии абсорбционной спектроскопии. Одна система NextGen обеспечивает одновременный непрерывный химический анализ «полного спектра» отходящего газа (содержания CO, CO2, O2, H2, паров H2O и N2) от одного до четырех мест отбора проб газа. Система NextGen является важным инструментом управления процессом выплавки стали в ЭДП, обеспечивающим следующие преимущества. ● Поддержание слабой восстановительной атмосферы на уровне свободного борта печи для работы с минимальными

ката в прутках и мелкосортных профилей в бунтах. Четырехручьевая блюмовая МНЛЗ компании Pretalals Technologies имеет годовую производительность 1,1 млн т. Кристаллизатор МНЛЗ оборудован системой Mold Expert для непрерывного мониторинга работы. Для обеспечения стабильного производства высококачественных квадратных заготовок на МНЛЗ установлены система вторичного охлаждения Dynacs 3D и система полностью автоматического управления зазором между валков DynaGap 3D с динамическим мягким обжатием заготовки в системе направляющих ручьев.

производственными затратами и наивысшим выходом годного. ● Динамическое управление горелкой для минимизации окислительных и восстановительных условий в атмосфере печи в ходе каждой плавки. ● Динамическое управление открытием заслонки дымохода и степенью подсоса воздуха в печь для минимизации подсоса и повышения тепловой эффективности работы печи. ● Оптимизация начала работы погружной фурмы для вдувания кислорода в печь. ● Минимизация окислительной атмосферы в печи (сопровождающейся ростом производственных затрат) на завершающем этапе перед выпуском готовой плавки.

Электричество, кВт•ч/тонну жидкой стали Природный газ, SCF/тонну жидкой стали Кислород, SCG/тонну жидкой стали Углерод, фунты/тонну жидкой стали Время работы печи под током, мин/плавку Выход годного, %

www.steeltimesint.com

www.primetals.com

● Обнаружение избыточной влажности в печи в режиме реального времени. n Список литературы 1. D.J. Zuliani et al. “The Importance of Full Spectrum Off-Gas Analysis for EAF Process Control, Optimisation & Safety”, 11th European Electric Steelmaking Conference, 2016. 2. D.J. Zuliani et al. “EFSOP Holistic Optimisation of Electric Arc Furnaces – Past, Present and Future”, 9th European Electric Steelmaking Conference, 2008. 3. D. Vensel et al. “EAF Performance Improvement at Nucor Steel Auburn using Goodfellow EFSOP”, AISTech Conference Proceedings, 2006. 4. M. Missio et al. “Optimisation Results at Ferriere Nord using EFSOP Technology, AISTech Conference Proceedings, 2010. 5. M. Khan et al. “Next Generation EAF Optimisation at ArcelorMittal Dofasco Inc.”, AISTech Conference Proceedings, 2013. 6. W.A. Von Drasek et al. US Patent 6943886.

Таблица 3. Типичные преимущества промышленного внедрения технологии NextGen и технологического пакета iEAF® Согласованные с заводом элементы производственных затрат для детального тестирования экономии от внедрения системы NextGen

Горячие блюмы подаются напрямую в линию сортопрокатного стана для прямой прокатки. Это экономит энергию при повторном нагреве и повышает эксплуатационную безопасность, поскольку при этом отпадает необходимость транспортировки блюмов краном, например. Специальные пакеты мехатроники и интегрированное решение для автоматизации обеспечивают требуемое высокое качество продукции по всей производственной линии, утверждает компания Primetals. n

7. D.J. Zuliani et al. “Real-time Water Detection in EAF Steelmaking”,

Экономия от внедрения системы NextGen® с оптимизацией процесса плавки по анализу полного спектра отходящего газа

Преимущества iEAF® при динамическом управлении энергией (химической + электрической) по массо-энергетическому балансу

-14 -39 -140 -5 -2 +0,4%

-15 -5 -71 -2 -1 +0,5%

Iron & Steel Technology, January, 2014, pages 84-95. 8. M. Khan et al. “Next Generation EAF Optimisation at ArcelorMittal Dofasco Inc.”, AISTech Conference Proceedings, 2013. 9. S. Schilt et al. “Diode Laser Spectroscopic Monitoring of Trace Gases”, Encyclopedia of Analytical Chemistry, pages 1-29, 2011. 10. S.C. Jepson, US Patent 6748004. 11. B. Babaei et al. “i EAF® Technology: Recent Development and Results in IRO Italy”, AISTech Conference Proceedings, 2016. 12. A. Dietrich, US Patent Application US2004/0207851 A1. 13. H. Iyer et al. “EAF Optimisation using Real-time Heat and Mass Balances at Nucor Steel Seattle”, AISTech Conference Proceedings, 2017.

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

18 СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ

Стальное движение вперед успешно продолжается Сталь – важнейший конструкционный материал для автомобильной промышленности, с которым в последние годы происходит много интересного. В то время, когда многие увидели в алюминии – «чудо металле» – дальнейший потенциал облегченного автомобилестроения, производители стали оценили явную и непосредственную опасность для их выживания в условиях жесткой конкуренции стали с другими альтернативными материалами. Мэттью Moггридж* ПО ОЦЕНКАМ экспертов, в не слишком отдаленном будущем более 75 % новых выпускаемых в США пикапов будут иметь кузов из алюминия (или «алюминиевых сплавов»). Например, легендарный пикап Ford F150 уже обрел алюминиевый кузов. С нависшей над сталью угрозой, вызываемой «чудо металлом», в черной металлургии за последние 5 лет наблюдается значительный рост объемов исследований и разработок в области современных сверхвысокопрочных сталей (AHSS). Было бы справедливо сказать, что в результате этого, сталь остается все еще очень востребованной в автомобильной промышленности. По данным Всемирной ассоциации производителей стали (worldsteel) современные усовершенствованные высокопрочные стали AHSS сегодня применяются почти в каждой новой конструкции автомобиля. По данным worldsteel высокопрочные стали AHSS позволяют автоконцернам снизить массу легкового автомобиля на 25–39 % по сравнению с применением обычных сталей. При этом общее снижение веса типичного пятиместного легкового автомобиля позволит снизить выбросы парниковых газов за весь период жизненного цикла автомобиля на 3–4,5 т. Удивительно, что эта цифра превышает общий объем выбросов CO2 в процессе производства стали для изготовления такого транспортного средства, считает ассоциация worldsteel. Автомобильная промышленность является ключевым рынком для металлургов во всем мире. Он настолько важен, что крупные металлургические предприятия инвестируют огромные средства в развитие производственных мощностей по выпуску автомобильных сталей как у себя на родине, так и за рубежом. Многие глобальные металлургические компании создают совместные предприятия для обслуживания автомобильной промышленности. Господство сталей AHSS По данным аналитической компании «Market and Markets» (США) на долю поставок сталей AHSS во всем мире приходится US$ 14,27 млрд. Ожидается, что к 2021 году этот быстро растущий рынок достигнет US$ 21,17 млрд. Сверхпрочные стали AHSS гораздо легче и прочнее обычных сталей, поэтому они могут обеспечить массивное облегчение автомобилей и существенное сокращение количества выбросов парниковых газов.

Введенные в США с 1975 года средние корпоративные нормы по расходу топлива (CAFE’) предназначены для снижения среднего расхода топлива легковых и малотоннажных грузовых автомобилей. При Президенте США Бараке Обаме в США Агентством по охране окружающей среды США (EPA) был установлен целевой показатель (для парка легковых автомобилей и легких грузовиков) среднего расхода топлива к 2025 году на уровне одного галлона топлива на 54,5 мили. Но теперь, когда бразды правления в США принял Дональд Трамп, все выглядит так, будто это правило может быть пересмотрено в сторону понижения под влиянием желания сделать американский автопром «опять великим». Трамп уже заявил, что он планирует пересмотреть принятые при Обаме правила эффективного использования топлива для автомобилей и коммерческих грузовиков. Президент Института железа и стали США (AISI) Томас Дж. Гибсон (Thomas J. Gibson) приветствовал отмену новой Администрацией нормативов EPA по стандартам на выбросы транспортных средств малой грузоподъемности, которые были введены недавно. Он сказал, что надеется на конструктивный диалог между EPA, Национальной Администрацией безопасности дорожного движения, Калифорнийским Советом по воздушным ресурсам, производителями автомобилей и другими заинтересованными сторонами для проведения оценки этих стандартов в среднесрочной перспективе. По словам Гибсона, металлургическая промышленность США инвестирует в но-

вые виды сверхпрочных сталей для облегченного автомобилестроения, чтобы помочь своей автомобильной промышленности в деле сокращения выбросов и повышения эффективности в экономии топлива. «Мы уверены, что возвращение на уровень тесного партнерства между правительством и всеми заинтересованными сторонами приведет к разработке плана на будущее, который защитит окружающую среду при сохранении здравого подхода за счет реализации единой национальной программы CAFE’ и стандартов на выбросы парниковых газов», - сказал он. В Великобритании по итогам 2016 года производство автомобилей под влиянием исключительного роста мирового спроса достигло 17-летнего максимума. Согласно последним статистическим данным Общества производителей автомобилей и трейдеров (Society of Motor Manufacturers and Traders) в Великобритании в прошлом году произвели 1,7 млн автомобилей, из них 78,8 % ушли на экспорт (в Германию, Францию и Нидерланды). Производство автомобилей в Индии, как ожидается, вырастет с 3,6 млн в 2014 году до 7,3 млн к 2020 году. Одновременно черная металлургия Индии планирует утроить выпуск стали и внедрить технологии для производства качественных продуктов с высокой добавленной стоимостью, таких как стали для автомобилестроения. Совместное предприятие Компания АрселорМиттал находится в процессе создания совместного пред-

* Matthew Moggridge – редактор, Steel Times International Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

www.steeltimesint.com

СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ 19

приятия с индийской госкомпанией Steel Authority of India Ltd (SAIL) для совместного развития в Индии металлургического завода по выпуска высокопрочных сталей для автопрома. Но некоторые производственные проблемы тормозят этот процесс. Недавно между этими двумя компаниями велись переговоры в области развития производства трубопроводных сталей. Текущая цель заключается в строительстве в Индии металлургического завода стоимостью US$ 897 млн для выпуска сталей для автомобилестроения. Для насыщения быстрорастущего автомобильного рынка Индии планируется расширение мощностей для холодной прокатки и дальнейшей обработке стальных полос в одном из четырех крупных автомобилестроительных кластеров страны. Согласно данным отчета компании Market Realist автомобилестроение Китая является вторым по объемам потребителем стали после строительной отрасли. Продажи автомобилей в 2016 году составили 28 млн машин, что на 13,7 % больше, чем в 2015 году. Утверждается, что текущий рост продаж автомобилей в Китае является позитивным для мирового спроса на сталь. Технологический прорыв Для доказательства того, что мировая черная металлургия широко инвестирует в развитие производства специальных сталей для автомобилестроения, посмотрим на австрийскую компанию voestalpine. Недавно эта ведущая мировая компания ввела в эксплуатацию на заводе в Шва.. .. биш Гмюнде (Schwabish Gmund) в Германии первые в мире производственные мощности для реализации технологического процесса «phs-directform». Компания считает эти производственные мощности «технологическим прорывом в области облегченного автомобилестроения». Европейские производители автомобилей премиум класса получат ультравысокопрочные элементы неокрашенного кузова, изготовленные из оцинкованной полосовой стали одношаговым технологическим процессом. По данным компании voestalpine эта новая технология позволяет за один этап «прямого процесса» окончательного формования и термообработки производить из оцинкованной полосовой стали сверхпрочные и коррозионностойкие элементы кузова, упрочняющиеся в процессе пластической деформации. Конечным результатом этого процесса является получение чрезвычайно легких, прочных и безопасных автокомпонентов, таких как ребра жесткости, боковые панели и дверные элементы кузова. Компания voestalpine планирует продолжить инвестиции в дальнейшее расширение этого нового производства, расположенного в земле Баден-Вюртемберг, для того, чтобы успешно справиться с заказами ведущих производителей премиwww.steeltimesint.com

альных автомобилей на общую сумму свыше 250 млн евро. Питер Шваб (Peter Schwab), член правления компании voestalpine, говорит, что интенсивные исследования и разработки его компании находятся на переднем крае технологий, что позволяет соответствовать постоянно растущим требованиям автомобильной промышленности. «Полученный нами крупный заказ на широкий ассортимент структурных и наружных частей кузовов для серии спортивных автомобилей и электромобилей премиум класса подтверждает нашу лидирующую роль в разработке и поставке премиальных автокомпонентов для автомобилей облегченной конструкции. Такой крупный заказ позволил нам сразу же начать промышленный выпуск автокомпонетов по новой технологии», – сказал Шваб. Он гордится технологией directform компании voestalpine и добавляет: «Мы в состоянии не только выпускать полностью готовые к сборке автокомпоненты, но и комплексные модули кузовов по проектам наших клиентов». Новый тип автомобильной стали Компания ArcelorMittal Ostrava в Чехии объявила о начале выпуска нового типа стали для автомобильной промышленности. На прокатном стане для выпуска среднесортного длинномерного проката на этом предприятии в Остраве освоили производство узких полос (штрипсов) в прутках, которые идут на изготовление листовых рессор для систем подвески транспортных средств. Плоские прутки для автомобильных рессор уже производятся компанией ArcelorMittal в Канаде, Южной Африке и Бразилии, но завод в Остраве стал первым таким производителем в Европе. Это производство повышает конкурентоспособность компании ArcelorMittal Ostrava и подчеркивает ее приверженность к научным исследованиям и разработкам для автомобильного рынка, считает генеральный директор компании Виджай Махадеван (Vijay Mahadevan). «Производство специальных стальных прутков для автомобильной промышленности представляет собой еще один шаг в развитии наших усилий по расширению

портфеля продукции с высокой добавленной стоимостью», – сказал он. Среднесортный прокатный стан в Остраве может производить 750 тыс. т/год стального длинномерного проката, включая различные виды горячекатаного сортового проката для строительной отрасли. Недавние инвестиции объемом 7,4 млн евро позволили начать на стане производство стальных прутков диаметром от 15 мм до 75 мм с резьбой, которые используются в наземном и подземном строительстве, различных геотехнических конструкциях. Для производства листовых автомобильных рессор и других упругих компонентов подвески на заводе в Остраве будут прокатывать прутки штрипсов из низколегированной хромомолибденовой стали. По данным компании «требуемые характеристики прокаливаемости и ударной вязкости рессор достигаются за счет специальной термической обработки – закалки и отпуска». Компания предлагает три базовых профиля плоского прутка – для параболических малолистовых и многолистовых рессор и воздушных амортизаторов – шириной от 50 до 100 мм и толщиной 5–50 мм. Компания АрселорМиттал считает, что является технологическим лидером в области производства продуктов из стали типа AHSS. Сталь компании АрселорМиттал идет на изготовление одной пятой части мирового производства автомобилей, поставки продукции автомобилестроительному бизнесу обеспечивают компании около 19 % всей выручки. Автомобильный бизнес в Венгрии Венгрия, по словам Карстена Крооса (Karsten Kroos), генерального директора отделения технологического бизнеса немецкой компании thyssenkrupp (ТК), стала важным местом в Европе для международной автомобильной промышленности. Он отметил, что автомобильное производство в стране удвоилось и достигло в 2016 году более 500 тыс. легковых автомобилей. В связи с этим бизнес по производству автокомпонентов компании ТК становится «прибыльной стратегией роста» компании.

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

20 СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ

В дополнение к строящемуся недалеко от Будапешта заводу по производству шасси и автокомпонентов, компания ТК планирует построить еще один завод автокомпонентов в г. Дебрецен (восточная Венгрия) на производственном участке площадью около 20 тыс. м2. С 2018 года этот завод начнет ежегодно производить более 6 млн витых рессор и воздушных стабилизаторов для подвески транспортных средств, предназначенных для поставки «известным автопроизводителям». Компания ТК, которая претендует на роль одного из ведущих мировых поставщиков материалов и компонентов для автомобильной промышленности, считает, что Венгрия приобретает все возрастающее значение – и не только в производстве автокомпонетов. Компания также имеет центр разработки программного обеспечения для технологий управления автомобилем в Будапеште, где около 500 программистов усердно трудятся над разработкой решений для электро-механических систем рулевого управления, управления с помощью электроники и систем оказания помощи начинающему или неопытному водителю. Инновации Инновации имеет решающее значение для любой уважающей себя металлургической компании, которая надеется развивать свой бизнес в автомобильном секторе. Выступая недавно на открытии современной линии по производству сваренных по заказу клиентов заготовок в автомобильном сервисном центре компании Tata Steel в Веднесфилд (Wednesfield, West Midlands, Великобритания), Лоуренс Дэвис (Laurence Davies), генеральный директор по инвестициям в автомобилестроительный сектор в Департаменте международной торговли, сказал: «Это фантастика, видеть как компания Tata Steel инвестирует в такие современные производственные мощности по глубокой переработке стали». Деятельность компании Tata Steel в Великобритании ведется на ряде металлургических предприятий. Горячекатаная и холоднокатаная сталь производится на заводе компании в г. Порт Талбот, а оцинкованная стальная полоса – в соседнем г. Ланверт на заводе «мирового класса» Зодиак. Готовая стальная продукция поставляется непосредственно производителям автомобилей, либо отправляется на металлообрабатывающие предприятия, такие как сервисный центр в Wednesfield для дальнейшей обработки. Сервисный центр Wednesfield заявляет, что он является одним из немногих в мире предприятий с такой роботизированной сварочной линией. Эта линия позволила утроить производственные мощности по выпуску специализированных сварных заготовок для автомобилестроения, позволяющих выпускать облегченные транспортные средства с низким уровнем вы-

бросов. Такие заготовки часто используют для дверных панелей автомобиля. Компания Tata Steel считает, что новая сварочная линия является самый быстрой, самый крупной и наиболее эффективной в мире. Она может сваривать около 1000 узлов автомобиля каждый час. В феврале 2016 года, когда компания Tata Steel открыла свой сервисный центр Wednesfield, она также завершила крупную сделку с группой Liberty House Group (LHG) из Великобритании. Эта группа приобрела у Tata Steel бизнес по производству специальных сталей в Великобритании за £100 млн и сейчас планирует значительно расширить ассортимент своей продукции. Недавно компания Tata Steel была объявлена в Европе лауреатом премии компании Вольво за высокое качество автомобилей. Tata Steel является первым производителем стали, получившим эту награду по итогам 60-летия сотрудничества между металлургической компанией и производителем автомобилей. Йохан Каспарсон (Johan Casparsson), глобальный управляющий автомобильным сектором компании Tata Steel заявил: «Для нас крайне важно последовательно ориентироваться на обеспечение высокого качества выпускаемой нами стали, наряду с исключительным уровнем нашей технической поддержки. Это является нашим высшим приоритетом». Центр «автомобильной компетенции» Компания Liberty Vehicle Technologies (член Liberty House Group) планирует инвестировать £10 млн в развитие Центра автомобильной компетенции в Лимингтоне (Leamington Spa). В 2018 году на площади 50 тыс. кв. футов откроется центр, предназначенный для «резкого подъема технологической мощи группы, расширения и укрепления текущих производственных возможностей компании на современном рынке автокомпонентов». Группа LHG также представила «T1 Evo by Liberty» – «гипер автомобиль», который демонстрирует высокий инженерный потенциал бизнеса. Санджив Гупта (Sanjeev Gupta), исполнительный председатель группы GFG, куда входит Liberty House Group, заявил, что Великобритания имеет мощную автомобильную промышленность, которая в прошлом году выпустила более 1,7 млн автомобилей и 93 тыс. грузовых автомобилей. «Развитие Центра автомобильной компетенции, – сказал он, – свидетельствует о серьезном намерении нашей компании возродить мощь сектора автокомпонентов в Великобритании». Гупта недавно открыл новую компанию по производству специальных сталей Liberty Speciality Steels, генеральным директором которой стал видный деятель металлургической промышленности Джон Болтон (Jon Bolton).

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

Повышение безопасности автомобиля Южнокорейская сталелитейная компания POSCO разработала новый тип стали под брендом «giga steel», которая легче и прочнее, чем обычная сталь. Квон о Чжун (Kwon Oh-joon), председатель правления POSCO, утверждает, что такая «гига сталь» в три раза прочнее алюминия и легче обычной стали. Сейчас у компании уже есть 17 видов новых продуктов из «giga steel», готовых к коммерческому применению. Сталь марки «giga steel» имеет ультра-высокий предел прочности, выше 1 Гпа. Компания утверждает, что является единственным производителем в коммерческих масштабах высокопрочных марок стали TWIP (twining-induced plasticity) – «стали мечты», из-за ее высокой прочности и пластичности. Сталь TWIP – своего рода «giga steel», которая используется для изготовления переднего и заднего бамперов автомобиля. Такие бамперы весьма прочны и выдерживают давление 100 кг/мм2. Южнокорейская сталелитейная компания POSCO также эксклюзивно производит сталь HPF (hot press forming) для горячей объемной штамповки деталей. Эта «giga steel» с пределом прочности 2 ГПа может выдерживать давление до 150 кг/мм2. В 2016 году компания отгрузила потребителям 9 млн т автомобильной стали, что составляет около 10 % мирового рынка. После 2018 года компания планирует продавать ежегодно до 10 млн т автостали. Южная Корея является 10-м по величине автомобильным рынком в мире, а в 2015 году была крупнейшим производителем автомобилей на планете. Китайская компания Baotou Iron and Steel Group (BISG), иначе известная как Baogang Group, заключила контракт с компанией Fives (Франция) на поставку двух современных линий непрерывного горячего цинкования полосовой автомобильной стали. Компания Fives разработала и установила две комплексных непрерывных линии горячего цинкования и печи для двух непрерывных линий отжига, предназначенных для производства широкого спектра автомобильных сталей с высокой добавленной стоимостью. По словам Ван Цзянь Ганга (Wang Jian Gang), управляющего компании BISG, компания Fives является мировым лидером в линиях обработки полосовой стали и термообработки, успешно обеспечивает долгосрочную техническую поддержку этому китайскому стальному гиганту. «Компания Fives является важным стратегическим партнером группы Baotou Iron and Steel Group уже в течение многих лет, она заложила для нас технологический фундамент, чтобы мы успешно вышли на мировой рынок автомобильной стали и автокомпонетов с высокой степенью готовности», – сказал он. n www.steeltimesint.com

СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ 21

Разработка высокопрочных марок стали для автомобилестроения Производители автомобилей постоянно развивают и разрабатывают новые решения для выпуска более качественных автомобилей, которые становятся все более экономичными по расходу топлива, доступными и безопасными. Разработка прогрессивных марок стали – ключевой фактор успешного развития автомобилестроения. За последние годы произошли существенные изменения в выпускаемых видах автомобильных сталей, поэтому производители стали должны быть готовы к обслуживанию растущей автомобильной промышленности, особенно в странах Азии, где рынок легковых автомобилей приобретает все большую популярность. В статье освещаются прогрессивные изменения в материалах и марках стали для автомобилестроения, показаны ожидания в изменении спроса на автомобильную сталь в будущем. Ален Генод*

В ПОСЛЕДНИЕ несколько десятилетий автомобильная промышленность постоянно испытывала давление в направлении разработки новых концепций повышения характеристик автомобилей и удовлетворенности клиентов. Сталь очень быстро стала основным материалом выбора. При этом приоритеты производителей автомобилей в отношении свойств стальных материалов непрерывно меняются на протяжении 50 лет. В 1970-х годах приоритетом была хорошая формуемость стали для достижения надлежащего дизайна кузова. В 1980-е годы коррозионная стойкость стала ключевым параметром для лучшей прочности и долговечности. 1990-е годы были посвящены повышению безопасности под влиянием введения все более жестких стандартов безопасности. В новом веке возникла серьезная обеспокоенность в связи с глобальными изменениями климата, что побудило автопроизводителей более активно решать проблемы контроля выбросов в атмосферу (рис. 1).

Технологическая линия горячего цинкования NeoKoil® компании Fives на заводе Baotou в Китае

Новые марки стали с очень прочными механическими свойствами позволяют значительно снизить вес автомобиля. Чтобы оптимизировать снижение веса по специфическим требованиям к узлам, каждый класс стали предназначен для изготовления определенной части корпуса автомобиля до окраски (BIW). Например, боковая балка должна обеспечивать сильное сопротивление боковому удару, а передняя конструктивная часть бампера должна поглощать энергию лобового удара и сохранять внутреннюю целостность автомобиля. Для достижения этих целей ассортимент выпускаемой высокопрочной стали

Современные тенденции в развитии стали Формуемость и проблемы коррозии сегодня можно считать решенными, поэтому сталелитейщики сосредоточили свое внимание на облегчении автомобиля при одновременном повышении его безопасности. Проблема веса привела к разработке многочисленных новых марок стали (рис. 2).

EURO 4 EURO 3

Выбросы CO2 EURO 2

Первые тесты гомогенизации Безопасность EUROCONCAP

12 лет в Европе Стойкость против коррозии

Цель в США (10-5) Антикоррозионный код в Канаде

1970

1980

1990

2000

2010

Рис. 1. Эволюция стандартов под влиянием действующих приоритетов автопроизводителей

расширился благодаря внедрению нескольких новых семейств стали: ● Advanced High Strength Steel (AHSS) – сверхпрочной стали в виде двухфазных марок стали; ● Ultra High Strength Steel (UHSS) – высокопрочной стали в виде сложных фаз или мартенситных марок; ● Press Hardening Steel (PHS) – штамповочной упрочняющейся стали, легированной бором. Ответ производителей стали Завтрашний автомобиль должен быть более безопасным, экологически чистым, прочным и дешевым. В результате этого стали для производства таких автомобилей должны отвечать следующим требованиям: ● высокая прочность для ограничения веса и сохранения безопасности; ● оцинкованная сталь для обеспечения долговечности; ● низкие производственные расходы. Производство новых марок стали для автомобильной промышленности на базе надежного промышленного процесса, обеспечивающего неизменно идентичные механические свойства выпускаемой стали, само по себе является проблемой для производителей стали (рис. 3). Технологический процесс Линии обработки полосовой стали и технологический процесс играют существенную роль в разработке новых марок авто-

*Alain Genaud, инженер по продажам компании Fives Stein, дочерней компании Fives Group (Франция); www.steeltimesint.com

Alain.Genaud@fivesgroup.com

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

22 СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ

MS Масса = база для сравнения 1980 год CP

TWIP EFFECT

100

TWIP

TRIP EFFECT TRIP AI-K

Открытие Развитие

HSLA

DP LOW C Индекс, %

BF QUENCHING PATENT BH

BORON V

Доля стали LSS, % 50

AI-K

HSLA IF

AI-K

Доля стали с покрытием, % 0

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

1980

2020

Рис. 2. Схематическое представление множества новых марок стали, созданных с 1990-х годов

2000

2010

Год

Рис. 3. Развитие новых марок автомобильной стали

альной обработки (например, селективного окисления), чтобы обеспечить надлежащие условия для покрытия поверхности цинком. ● 2012 год: повышенные механические свойства (прочность > 1000 МПа) за счет многофазных марок сталей, таких как Q&P (Quenching & Partitioning) с закалкой и распределением структурных фаз, требующих дополнительной термической обработки после этапа выдержки и более высокой температуры отжига.

период выдержки не является ключевым фактором для низколегированных сталей, но для марок стали HSS очень важно иметь продолжительный период выдержки (30 сек и более) для прохождения надлежащей рекристаллизации. Повышение сложности процессов Разработка новых классов стали HSS сопровождается повышением сложности обработки после стадии выдержки, так как требования к термическому циклу различны для каждого семейства стали HSS (рис. 4). Ниже приведены некоторые примеры. ● Двухфазные марки стали (DP) требуют быстрого охлаждения, чтобы сохранить свою мартенситную фазу и минимальное время после охлаждения до поступления в ванну горячего цинкования. С этом случае, чтобы достичь максимум прочностных свойств и избежать излишнее введение дорогостоящих легирующих элементов, в печи устанавливают секцию разупрочняющего старения (перестаривания), в которой сталь DP должна быть переохлаждена (до температуры около 270°C), а затем повторно нагрета до 460 °C уже непосредственно перед ванной горячего цинкования.

Параметры термического цикла Каждый этап термического цикла будет влиять на механические свойства стали. При отжиге температура нагрева является ключевым параметром. Температура отжига новых марок стали HSS может быть выше, чем при традиционной практике (максимум 860 °C), достигая 900 °C и более. При промышленном производстве способ достижения такой более высокой температуры отжига не влияет на механические свойства готовой стали. Очень высокие скорости нагрева (> 600 °C/сек) конечно могут оказывать влияние, но сегодня их достижение невозможно в промышленных условиях. На этапе выдержки

Austenite AC3

Si, Al, P, Nb

Si, Al, P,

Ferrite

Температура

мобильной стали. В течение многих лет технологии обработки полосовой стали на непрерывных линиях развивались в соответствии с возникающими новыми требованиями к стали. Чтобы достичь желаемых механических свойств новых марок стали необходим комплексный подход к всему процессу, начиная с выплавки жидкой стали и заканчивая холодной прокаткой и финишной отделкой. Например, на стадии выплавки стали должны быть правильно выбраны легирующие элементы, которые должны вводиться ограниченно с целью снижения эксплуатационных расходов (OPEX). В процессе прокатки несколько параметров являются критическими (например, температура горячей прокатки, скорость охлаждения после горячей прокатки или коэффициент вытяжки при холодной прокатке). Термическая обработка на заключительном этапе производства определяет механические свойства стальных полос в рулонах, что привело к резкому изменению конструкции термических печей в 2000-х годах. До этого применяли простой цикл термообработки стальной полосы (нагрев, короткая выдержка и простое охлаждение) до прохождения секции с ванной горячего цинкования, обеспечивающий достижение желаемых механических свойств для большинства марок стали. Позже новые марки стали потребовали более сложных термических циклов и термических технологий. Сегодня можно выделить три основных этапа развития термической обработки стальных полос: ● 2000 год: двухфазные марки стали, требующие этапа быстрого охлаждения; ● 2007 год: новые марки стали, такие как TRIP, должны были обрабатываться на той же непрерывной линии горячего цинкования (CGL), на которой обрабатывали стальные полосы двухфазных марок. Это потребовало ввода специальных дополнительных функций, таких как перегрев и индукционный повторный нагрев. Поскольку эти новые марки стали имеют некоторые легирующие элементы, они также требуют специ-

1990

AC2

Si, Al, P

Si, P

Деформация

Bainite

Pearlite C, Mn, Cr

M (DP steel) C, Mn, Si, Cr, Mo, Ni, Nb

C, Mn, Cr, Mo, B

C, Mn, Cr, Mo, Ni, Al, (P/Nb), B Al, Si Выпадение карбидов в бейнитной области

Al RA (TRIP) steel

RT DP steel

Martensite

M (RA (TRIP) steel

Время

Рис. 4. Диаграмма влияния легирующих элементов на ТТТ

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

www.steeltimesint.com

СТАЛИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ 23 Температура

Стали DP, TRIP и Q&P в линии

AC3 TRIP цикл DP цикл Q&P цикл

AC1 RTF

SCS

Flash cool

OAS

After pot cooling

Время

Рис. 5. Типичные режимы термической обработки стальных полос в линии горячего цинкования CGL для производства сталей типа DP, TRIP и Q&P

Υ Υ

Капля цинка

Стальная подложка

Капля цинка Окислы Стальная подложка

(a) Хорошая смачиваемость (Θ<90°C)

(b) Плохая смачиваемость (Θ<90°C)

Рис . 6. Дефект «голого пятна» на поверхности оцинкованной полосы

● Стали марки TRIP не требуют высоких скоростей охлаждения, но для стабилизации аустенита требуется период перестаривания (обычно 40–60 сек). ● Стали со сложными фазами, такие как сталь Q&P, требуют быстрого охлаждения (закалки), повторного нагрева и стадии окончательного перестаривания для стабилизации аустенита. Поэтому непрерывная линия горячего цинкования полос (CGL) должна обладать достаточной гибкостью для обработки всех этих марок стали (рис. 5), поскольку их структура становится более комплексной после секции выдержки. Как правило, эта часть технологической линии должна включать (в качестве основы или дополнительного обеспечения) следующие возможности и секции. ● Возможность проведения медленного охлаждения с обеспечением двойного назначения (медленное охлаждение или чистая выдержка). ● Секцию мгновенного охлаждения для достижения высокой скорости охлаждения. ● Секцию мощного индукционного нагрева для повторного нагрева CP после закалки. ● Секцию перестаривания. ● Один индукционный нагрев для повторного нагрева DP после перестаривания. Поверхностный аспект Новые классы высокопрочных сталей HSS (обычно с пределом прочности YS> 800 МПа) имеют высокое содержание легирующих элементов, таких как Si или Mn. Такие элементы сплава очень чувствительны к окислению в стандартной атмосфере HNx печи, поэтому их содержание www.steeltimesint.com

очень трудно снизить на последующих стадиях обработки. Если не будут приняты никакие предупредительные меры, результатом станет плохая «смачиваемость» поверхности стальной полосы расплавом цинка, что приведет к так называемому «дефекту голых пятен» (рис. 6). Селективное окисление Чтобы избежать появления таких дефектов поверхности полосы необходимо обеспечить селективное окисление. Цель состоит в том, чтобы окислить элементы сплава Si или Mn внутри полосы (а не на ее поверхности) и/или предварительно окислить Fe (железо потом легче восстановить) для того, чтобы избежать образования оксидов Si-Mn на поверхности полосы. Существует несколько способов подобной обработки, а необходимые для их реализации устройства включают в секцию нагрева. Различные технологии доступны в соответствии с классами сталей, подлежащих обработке, а также в контексте с принятым заводским подходом. Они включает: ● Кислородный путь: – прямой огневой нагрев в атмосфере с доступом воздуха; – вдувание кислорода на полосу; ● Водяной путь: – управление точкой росы атмосферы (при которой водяной пар в газе становится насыщенным над поверхностью); – распыление водяного пара на поверхность полосы. Новые линии горячего цинкования полос CGL На современном сложном рынке для металлургов важно использовать гибкие

производственные инструменты, способные быстро адаптировать производство к требованиям меняющегося рынка. Поэтому новая линия CGL должна быть гибкой и универсальной для удовлетворения новых металлургических аспектов и спроса на широкий ассортимент готовой продукции. Ключом к гибкому управлению технологическим процессом являются конфигурация и дизайн печи, позволяющие к адаптироваться к требованиям для выпуска текущих и будущих видов продукции с высокой добавленной стоимостью. Предоставление возможности проведения переохлаждения и перестаривания является сегодня безопасным решением для выпуска современных автомобильных марок AHSS, таких как DP, TRIP и Q&P. С прицелом на перспективу В зависимости от выбора исходного ассортимента выпускаемой на линии продукции целесообразно сразу предусмотреть некоторые возможные пути расширения линии, которые позволят реализовать в будущем некоторые дополнительные функции для выпуска дополнительных видов продукции на одной и той же линии. Ниже приведены некоторые примеры такого подхода при проектировании новой линии: ● Предусмотреть место для установки дополнительной секции перестаривания. ● Предусмотреть место для добавления GA оборудования в случае, если оно не было включено в исходный перечень поставки на начальном этапе. ● Обеспечение места для возможного объединения непрерывных линий CGL и CAL. Поставка компании Fives на завод Baotou Iron and Steel Group Недавно компании Fives (Франция) и Baotou Iron and Steel Group (Китай) ввели в промышленную эксплуатацию две комплексных непрерывных линии горячего цинкования NeoKoil® для производства широкого ассортимента автомобильной стали с высокой добавленной стоимостью (рис. 7). Обе непрерывных линии горячего цинкования (CGL) имеют пропускную способность 417 тыс. т/год и могут производить широкий спектр стальных полос в открытых и защищенных рулонах. Собственные технологии и оборудование компании Fives для обеих линий включают в себя комплектное термическое оборудование, секции обезжиривания полосы, вертикальные печи, системы горения и охлаждения, последующую обработку, дрессировочные станы и линии правки полос натяжением, кромкообрезные агрегаты и программное обеспечение для управления технологическими процессами. Ключевое технологическое оборудование компании Fives обеспечивает значительные преимущества, которые повышают показатели эксплуатации, производительности и качества, снижают объемы технического обслуживания. n

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

24 ПЕРСПЕКТИВЫ: КОМПАНИЯ FRIEDRICH KOCKS

Компания Kocks: надежный поставщик, ориентированный в будущее «Компания FRIEDRICH KOCKS («Фридрих Кокс», Германия) вступила в 2017 год с очень позитивным трендом, который был поддержен получением нескольких новых интересных проектов. Китай остается для компании наиболее загруженным регионом, поскольку здесь по-прежнему сохраняется большой спрос на производство сортового проката повышенного качества (SBQ – Special Bar Quality)», – говорит Гюнтер Шнелль* в интервью нашему журналу.

1. Как успешно идут дела в компании FRIEDRICH KOCKS? Много ли сегодня заказов от мировой черной металлургии? После довольно сложного 2016 года мы очень позитивно начали 2017 год. Некоторые довольно крупные заказы уже у нас есть, и все еще остается несколько многообещающих проектов, окончательное решение о начале которых будет принято в течение следующих нескольких месяцев.

понимать процесс деформации. Компания Kocks использует соответствующие ключевые данные для дальнейшего развития автоматизации процессов прокатки и предоставления инструментов нашим клиентам, которые либо поддерживают их в оптимизации процесса прокатки, либо полностью автоматически обеспечивают превосходное качество продукции – независимо от отдельных работающих на стане операторов.

2. Каков ваш взгляд на современное состояние мировой черной металлургии? Похоже, что мировая черная металлургия восстанавливается, и позитивный прогноз ее развития будет поддерживать инвестиции. Хотя существует много планов по модернизации производства, но в краткосрочной перспективе также намечаются несколько новых проектов на условиях «green field».

7. Как современная черная металлургия отвечает на «зеленые вызовы» и обеспокоенность в сфере контроля за выбросами? За последние годы черная металлургия претерпела большие изменения. Современное производство стали намного чище, чем было десятилетия назад. Существуют различные экологически чистые технологии, позволяющие существенно снизить выбросы в атмосферу, но многие производители стали, особенно в странах с более низким уровнем развития, не решаются инвестировать в такие технологии, что в основном связано с необходимыми на это расходами.

3. В каком секторе черной металлургии компания FRIEDRICH KOCKS главным образом осуществляет сегодня свою деятельность? Основной сферой деятельности компании KOCKS является поставка калибровочных блоков прецизионной прокатки для прокатных станов, производящих высококачественные стальные прутки, катанку и трубы. В частности, мы строим блоки Stretch Reducing Blocks (SRB®) для трубной промышленности, а также прецизионные блоки трехвалковых редукционно-калибровочных клетей Reducing & Sizing Blocks (RSB®) для производства сортовых профилей в виде прутков и катанки специального качества. Помимо этих основных областей мы поставляем редукционные станы для медной промышленности. Недавно мы успешно вышли на мировой рынок с собственной совершенной системой измерения профиля и определения дефектов длинномерного проката с жесткими допусками на размеры – 4D EAGLE. 4. Где в настоящее время в мире вы наиболее загружены заказами? Сегодня самым загруженным местом для нас остается Китай. По-прежнему здесь существует большой спрос на производство высококачественного сортового проката SBQ, и похоже, что этот тренд продолжится еще пару лет.

Гюнтер Шнелль, управляющий директор компании Фридрих Кокс (Германия)

5. Можете ли вы представить какиелибо крупные контракты в черной металлургии, над реализацией которых вы сейчас работаете? В настоящее время мы выполняем заказ из США, где два наших блока RSB будут установлены на новом производстве по выпуску сортового проката SBQ качества. Эта исключительная концепция обеспечивает наивысшую гибкость производства при минимуме занимаемой производственной площади. Мы были очень рады, что этот клиент, который уже многие годы эксплуатировал два наших блока KOCKS, опять выбрал нас для организации своего нового производства. 6. Насколько важно развитие концепции «Индустрия 4.0» или «Умное производство» для глобальной черной металлургии, и как компания FRIEDRICH KOCKS способствует развитию цифровой эпохи? Мы видим огромный потенциал для внедрения концепции «Индустрия 4.0» в различных областях, особенно для наших прокатных станов, уровень автоматизации которых постоянно растет, и наши клиенты ищут большую прозрачность производственного процесса, чтобы лучше

8. В ваших отношениях с производителями стали вы ощущаете, что они ищут компании, такие как FRIEDRICH KOCKS, которые могут предложить им решения для повышения энергоэффективности и устойчивости? Если да, то что вы можете предложить им? Мы постоянно разрабатываем и совершенствуем наши машины и решения для повышения энергоэффективности и устойчивости. Наш процесс деформации в 3-валковой клети весьма эффективен, поскольку почти все деформационные усилия преобразуются в продольное удлинение получаемого продукта. Это означает меньший нагрев прокатываемого продукта и снижение требований к последующей обработке для достижения желаемого высокого качества конечного продукта. 9. Как быстро и успешно черная металлургия отреагировала на вызовы «зеленой политики» с точки зрения совершенствования экологии металлургического производства? Черная металлургия ответила соответствующим образом, но необходима боль-

*Günther Schnell, управляющий директор компании Friedrich Kocks, Германия Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

www.kocks.de www.steeltimesint.com

ПЕРСПЕКТИВЫ: КОМПАНИЯ FRIEDRICH KOCKS 25

шая политическая поддержка для продолжения дальнейшего инвестирования в «зеленые технологии». Инвестиции в экологически чистые технологии должны быть более привлекательными для производителей стали. В долгосрочной перспективе нас ждет успех. 10. В каких областях технологии производства и обработки стали компания FRIEDRICH KOCKS занимает лидирующие позиции? Компания KOCKS – ориентированный в будущее поставщик перспективных технологий в узкоспециализированной нише. На протяжении более 70 лет наша технология прокатки в 3-валковой клети устанавливает стандарты в производстве прецизионного сортового проката особого качества (SBQ), но мы также являемся одним из ведущих мировых поставщиков оборудования для производства бесшовных труб. Недавно мы запустили нашу новейшую технологию измерения профиля, которая также способна обнаруживать дефекты проката – идеальное дополнение к нашей 3-валковой технологии прокатных станов. 11. Как вы оцениваете развитие компании FRIEDRICH KOCKS в краткосрочной и среднесрочной перспективе с учетом развития мировой металлургии? Мы постоянно совершенствуем наши продукты вместе с нашими клиентами, чтобы лучше удовлетворять их требования. В последние годы мы подняли наши передовые технологии на следующий уровень автоматизации и предложили нашим заказчикам индивидуально скроенные механические обновления, чтобы снизить издержки производства и укрепить их позиции на рынке. В среднесрочной перспективе нам необходимо еще больше улучшить наши продукты и расширить наш портфель. Компания Kocks – как непревзойденный специалист, посвятивший себя прокатке и калибровке сортовых профилей и труб, должна сосредоточиться на том, что она может сделать лучше всего и, кроме того, обеспечить отличный сервис. 12. Китай доминирует в мировом производстве стали и отвечает почти за половину общемирового объема производства. Как промышленность должна реагировать на эту ситуацию? После очень быстрого роста производства Китай сегодня столкнулся с существенными избыточными мощностями. Наряду с ростом Китай также сталкивается с серьезными экологическими проблемами, которые оказывают сильное негативное влияние на качество жизни, особенно в быстрорастущих районах и крупных городах. Консолидация китайской металлургии продолжается параллельно с закрыwww.steeltimesint.com

тием нескольких металлургических заводов. Однако производители стали за пределами Китая должны сосредоточиться на обеспечении надежности, качества и гибкости, чтобы защищать и улучшать свою позицию на рынке. 13. Китайцы по-прежнему в значительной степени полагаются на западную технологию производства стали. Каков опыт работы компании FRIEDRICH KOCKS в металлургической промышленности Китая? Все еще есть западные ключевые технологии, которые необходимы Китаю для удовлетворения самых высоких требований рынка. Мы поставляем наши технологии в Китай с 2002 года, и клиенты предпочитают короткие пути общения на национальном языке. Около десяти лет назад мы организовали наше местное присутствие, которое полностью удовлетворяет наших клиентов. 14. Где вы видите наибольшие инновации с точки зрения технологий производства в своей области? Автомобильная промышленность продолжает рост, и существует большой спрос на стальные прутки и катанку специального качества. Многие производители высококачественной стали собираются инвестировать в новые проекты по поставкам стальных профилей повышенного качества. Задача состоит в том, чтобы модернизировать существующие заводы, характеризующиеся ограниченным свободным пространством, на базе применения концепции «Умной модернизации» и использования индивидуально скроенных решений для достижения наивысших уровней качества готовой продукции. 15. Насколько вы оптимистично смотрите на будущее мировой черной металлургии и какие вызовы стоят перед глобальными производителями в кратко- и среднесрочной перспективе?

Я очень оптимистичен в отношении краткосрочной перспективы. Современные технологии производства позволяют постоянно создавать новые марки стали для различных областей применения. Тем не менее, рынок ограничен, и в настоящее время среди производителей стали уже наблюдается жесткая конкуренция. В среднесрочной перспективе крупные производители стали продолжат свой рост для дальнейшего участия в получении преимуществ от синергии. Между производителями стали будет больше зарубежных инвестиций, совместных предприятий и стратегических альянсов. 16. Компания FRIEDRICH KOCKS базируется в Германии, а что происходит с черной металлургией страны? За последние пять лет мы столкнулись с небольшим, но непрерывным снижением производства стали в Германии. Однако первое полугодие 2017 года было весьма перспективным, поскольку наблюдался некоторый рост объемов производства стали. Мы надеемся, что эта тенденция сохранится и немецкая металлургическая промышленность продолжит рост. 17. Помимо крепкого кофе, что мешает вам заснуть ночью? Как высоко специализированный нишевый игрок, наша компания всегда должна предлагать в своей области наилучшие технологии. Поэтому нам нужно постоянно совершенствовать наши предлагаемые продукты за счет замечательных идей и видений, которые время от времени возникают и ночью. 18. Если бы вы обладали сверхмощью, как бы вы использовали ее для улучшения мировой металлургии? Цель может заключаться только в том, чтобы уровнять все стальное сообщество и во всем мире иметь справедливые условия торговли сталью, основанные на глобальных обязательствах по нормам выбросов в атмосферу. n

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

26 КОНЦЕПЦИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0»

Возможности аддитивного производства или 3D-печати Одним из самых громких и широко обсуждаемых технологических терминов сегодня стала технология 3D-печати – или аддитивное производство. Эта тема постоянно присутствует в новостях многих средств массовой информации, глубоко изучается в научном сообществе и активно представлена в научных публикациях и книгах. Эта новейшая технология весьма быстро развивается и предоставляет разработчикам и пользователям множество производственных возможностей, но есть и риски при ее промышленном внедрении. Эрик Клемп * АДДИТИВНОЕ производство (Additive Manufacturing – в буквальном переводе «Производство через добавление»), которое в литературе часто определяют термином «3D-печать» или ранее «Быстрое прототипирование», очень быстро развивается. Эта технология обеспечивает создание трехмерных объектов и демонстрирует множество технологических возможностей. Существует весьма оптимистичный взгляд на будущее развитие этой промышленной технологии. При этом создается впечатление, что она весьма проста в использовании и расширяет технологические возможности в области дизайна, новых продуктов, рынков и свойств создаваемых на ее базе продуктов. Помимо этого, также существуют риски, которые необходимо учитывать, прежде чем применять эту технологию для вывода нового продукта на рынок. Глобальная группа voestalpine, обладающая уникальным сочетанием знаний о материалах и процессах обработки, создает центры компетенции для предоставления своим клиентам по всему миру комплексных решений в области аддитивного производства. Технология 3D-печати или аддитивное производство (далее АП) существенно отличается от известных нам традиционных процессов обработки. Основное различие заключается в том, что при традиционной механической обработке материал удаляется из блока исходной заготовки с помощью различных режущих или вращающихся инструментов (при резке, сверлении или фрезеровании). Для получения требуемой конфигурации готовой детали все ее компоненты и применяемые инструменты должны быть предварительно технически разработаны с учетом ограничений самого производственного процесса (например, наличие на детали тонких стенок или полых структур, затрудняющих реализацию изготовления). Аддитивные технологии – это процесс объединения материала с целью создания трехмерного объекта по данным цифровой 3D-модели. Как правило, этот процесс реализуется поэтапно, слой за слоем, в отличие от "вычитающих" производственных технологий. Такое формирование (послойное наращивание) трехмерного объекта производится за счет управляемого процесса нанесения микрокапель расплавленного материала, застываю-

щего сразу после экструзии. Применительно к металлургии производство металлического изделия обычно осуществляют нанесением микрокапель расплава с использованием металлопорошкового материала и лазера. Такой процесс обеспечивает высокую свободу дизайна с минимальными производственными ограничениями. Отправной точкой реализации каждого процесса AП является разработка чертежа САПР. Вся необходимая информация при этом доступна в цифровом виде, что обеспечивает дизайнеру высокую гибкость проектирования и внесения изменений. До начала процесса производства спроектированная деталь должна быть разделена на последовательные слои материала, которые обычно тоньше человеческого волоса. Каждый слой имеет простую геометрию, повторяющую контуры цифровой модели, сопоставимую с двухмерным чертежом. Эти слои последовательно строятся друг на друге и формируют заданную геометрию детали. Такой метод производства больше подходит для применения в области мелкосерийного производства при изготовлении небольших серий или отдельных деталей со сложной геометрией и деталей из специфических материалов. Сегодня технология AП может позволить разработчику «осуществить невозможное», поскольку дизайнеры получают полную свободу конструирования – без прежних ограничений традиционной технологии. Возможны новые геометриче-

ские формы со свободно формируемой структурой без каких-либо ограничений в контуре детали или инструмента. Такой способ производства трехмерного объекта, называемый «конформным охлаждением», позволяет создавать совершенно новые формы объектов при высокой скорости охлаждения расплавленных микрокапель, что в условиях инжекционной технологии сокращает время производства. Но дизайн такого изделия индивидуален и нацелен конкретно на процессы технологии АП, поэтому он требует привлечения множества «ноу-хау», а также должен учитывать результаты моделирования механической стойкости и теплопроводности производимого изделия. Для поиска наилучших решений в области AП необходим новый вид мышления, который в определенной степени отличается от существующих подходов и знаний. Такой подход может быть использован для организации небольшого серийного производства или для разработки новых видов инструментов. Однако прежде чем принять решение о внедрении технологии АП и начале производства необходимого количества заданных деталей, требуется проведение тщательного технического и/или экономического анализа. При мелкосерийном производстве это может иметь смысл при производстве инструмента, а не самой детали. AП обеспечивает существенное сокращение времени при необходимости внесения изменений

*Dr. Eric Klemp – Управляющий директор, voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH (Дюссельдорф, Германия) Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

www.steeltimesint.com

КОНЦЕПЦИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» 27

в дизайн детали, поскольку для реализации коррекции достаточно изменить CADфайл простым «щелчком мыши». Требуемая деталь может быть легко и быстро спроектирована, выполнение производственного заказа на ее изготовление ускорено, как и время выхода нового продукта на рынок. Поскольку теперь производство детали не зависит от ее дизайна, а местоположение производства полностью утратило свое влияние, можно обеспечить дополнительную гибкость производства за счет установки машины аддитивного производства рядом с клиентом, а CAD-файл можно отправлять в любую точку мира по электронной почте. Конечно, остается ряд производственных ограничений, таких как доступность требуемого материала, технологической машины АП и возможности ее использования, а также необходимого аппаратного обеспечения и наличия квалифицированных сотрудников. Большим преимуществом АП является значительное сокращение логистических затрат, снижение расходов на хранение и цены деталей (если они производятся только по индивидуальному заказу). Успешное внедрение технологии АП может быть реализовано только при правильном предварительном рассмотрении множества условий и возможностей, с учетом всей цепочки технологических процессов, доступности в нужное время материалов и готовности производства. По сравнению с традиционными процессами здесь подходы к качеству получаемых изделий различны, поэтому до начала конкретного производства требуется его тщательное осмысление. Другой важный аспект, который необходимо учитывать, это материал для изготовления трехмерного объекта. Такими материалами, которые соответствуют применяемым технологиям АП, могут быть весьма различные материалы – от жидкостей до термопластиков и металлопорошковых композиций. Здесь мы, конечно, больше концентрируемся на металлах и металлопорошковых композициях. Одним из первых решений, которое необходимо принять при начале внедрения АП, является выбор материала. Этот выбор зависит от доступности, технологической способности материала, механических свойств, таких как коррозионная стойкость и др. Материал для технологии AП производится несколькими специальными процессами. С технической точки зрения можно отметить, что требуемые порошки могут существенно различаться, даже один и тот же материал может иметь разные по размерам частицы, различный уровень влажности и способности к сыпучести в потоке. Требуемые для АП порошки производятся на специальных вакуумных установках для распыления, где исходный материал расплавляют (чаще лазером) и распыляют в вакуумной камере. Если параметры применяемого поwww.steeltimesint.com

рошка будут выбраны неправильно, то такой порошок будет затруднительно использовать в процессе AП. Стоит подчеркнуть, что остающийся после производства исходный материал, может в будущем использоваться для других процессов производства, поэтому материальные потери являются низкими. Существует высокий уровень использования материалов, а каждый пользователь может создать свой собственный материал для конкретного производства. Технология АП предоставляет производителям и потребителям огромные возможности, но требует применения множества «ноу-хау» в области разработки материалов и использования машин АП. Каждый применяемый материал должен иметь свои индивидуальные параметры, что часто требует проведения большого объема исследований. Совершено ясно, что все процессы АП должны быть индивидуально разработаны для реализации каждого запроса конкретного клиента. Затем эти разработки заказчик сможет легко адаптировать на своих машинах АП, даже если они находятся в разных местах по всему миру. Быстрое развитие технологии Технология AM быстро развиваются. Около 30 лет назад с ее помощью можно было создавать только трехмерные объекты, которые использовались в качестве тактильных образцов. Такие образцы изготавливали из жидкостей при помощи лазера методом масочной стереолитографии (SGC) или из термопластиков в виде катушек нитей или прутков, которые нагревали соплом и подавали на строящуюся модель, застывающую сразу после экструзии (моделирование методом послойного наплавления FDM). Получаемые таким образом объекты можно было использовать только в качестве примера или простых моделей, поэтому их называли «быстрым прототипированием». По мере развития технологии на рынке появились новые процессы, в том числе лазерная плавка термопластика и селективное лазерное спекание, позволившие существенно повысить уровень прочности образцов. Сегодня уже многие виды металлов (в виде металлопорошковых композиций) могут обрабатываться в так называемых лазерных плавильных машинах. В настоящее время технологию AП можно найти во многих отраслях промышленности, включая автомобилестроение, авиастроение и космическую отрасль, медицину и специальное машиностроение. Технологии АП в аэрокосмической сфере уже достигли требуемого уровня технической готовности (TRL), что позволило начать применение получаемых деталей на коммерческих самолетах (в качестве некритических частей самолета). В области медицины технологии AП широко применяются в стоматологии для изготовления коронок и мостов, а также в восстановительной медицине для изго-

товления искусственных эндопротезов человека из специального материала (например, титанового порошка). Развивается АП частей для автомобильной промышленности, где задействовано большое количество разнообразных деталей. Сначала в промышленном масштабе будет внедряться производство специальных деталей методом АП для лимитированных моделей автомобилей премиального класса. Технология АП также может использоваться для создания инструментов для массового производства, обеспечивая более высокую гибкость и производительность. Внедрение технологии АП может дать огромные экономические преимущества во многих отраслях промышленности, но не все продукты могут производиться таким образом. Чтобы поддержать процесс принятия решения о начале производства требуемых деталей методом АП необходимо выбрать правильный материал, провести анализ детали или инструмента, чтобы оценить, какое решение предоставит наибольшую выгоду. В авиастроении термин «buy-to-fly ratio» отражает количество материала, используемого в получаемой готовой детали, в сравнении с объемом исходного блока заготовки. Технология АП позволяет достигать почти 100 % использования материала, но для этого требуется высокая компетентность персонала и наличие «ноу-хау». Стандартизация Важной проблемой технологии AП является стандартизация материалов, процессов и продуктов. В настоящее время уже разработано множество национальных и международных подходов. Эти стандарты или рекомендации предоставят «ноу-хау» в использовании технологии и помогут конечным пользователям повысить уровень уверенности в промышленной реализации этой технологии. Стандартизация может повлечь за собой описание и предоставление данных о механических свойствах деталей, выдачу рекомендаций по проектированию или даже термической обработки производимых детали. Стандартизация обеспечит доверие к промышленной технологии AП и позволит ей стать устойчивым методом промышленного производства в будущем. Для этого необходимо предпринять еще много технологических шагов и разработать промышленные процессы, которые обеспечат успех за счет «ноу-хау», практического опыта и доверия к новой технологии. На всех этапах в цепочке внедрения процессов аддитивного производства компания voestalpine готова поддерживать своих клиентов и конечных пользователей. n Более подробную информацию можно получить на сайте: www.voestalpine.com/additivemanufacturing

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

28 БЕЗОПАСНОСТЬ И ГИГИЕНА ТРУДА

Компьютерное моделирование помогает сохранить здоровье работников Здоровье и безопасность работников сегодня являются центральным вопросом на производстве, поэтому промышленные предприятия активно стремятся защитить сотрудников и обеспечить им безопасную рабочую среду. Предоставление надлежащих средств индивидуальной защиты и профессиональное обучение – это всего лишь два способа достижения безопасности на производстве. Другим подходом, который использует последние достижения в компьютерном моделировании, является моделирование и прогнозирование условий рабочей среды и выявление всех потенциальных рисков, с которыми могут столкнуться работники. Используя эту технологию инженеры могут вносить изменения на производстве, необходимые для обеспечения более безопасной окружающей среды для своих рабочих. Брайан Баковски* ЧЕРНАЯ металлургия издавна имеет плохую репутацию в отношении влияния на здоровье и безопасность труда работников. Оглядываясь назад к началу промышленной революции в США, можно найти множество сообщений о несчастных случаях и авариях в тяжелой промышленности. Так, в начале 1900-х годов только в округе Allegheny в Пенсильвании за один календарный год в результате аварий на производстве погибло более 500 рабочих. По оценкам работодателей около 95 % всех этих несчастных случаев произошли по вине самих работников. Но исследование несчастных случаев и аварий на производстве, которое было выполнено в 1910 году в Питтсбурге (шт. Пенсильвания) командой г-жи Кристал Истмен [1], выявило и другие причины. Команда исследователей в течение одного года изучала три основных отрасли промышленности: сталеплавильные заводы, угольные шахты и железные дороги. Было показало, что из всех рассле-

дованных несчастных случаев около 30 % случились по вине работодателя, а примерно в 44 % несчастных случаев были обвинены работники или их коллеги по работе. В случаях, когда вина могла быть возложена на работника, основными неблагоприятными условиями работы, которые стали причиной травматизма, были длительная продолжительность работы, экстремальные температуры и чрезмерный уровень шума. После обнародования результатов этого исследования и с учетом более ранних исследований в области промышленной гигиены в 1913 году в США был создан Департамент труда США, а в 1970 году – Управление по охране и гигиене труда (OSHA). Динамическое моделирование методами вычислительной гидродинамики Вычислительная гидродинамика (CFD) – это наука о прогнозировании потоков жид-

кости и тепломассопереноса. Модели CFD используются для имитации условий потоков в различных случаях путем численного решения уравнений баланса для массы (уравнение сохранения), потока (уравнение движения Навье-Стокса) и тепла (уравнение теплопередачи). Численный подход CFD заключается в разбиении исследуемой геометрии на многие более мелкие геометрически простые части или элементы. Затем приведенные выше уравнения могут быть решены для каждого отдельного элемента с учетом его связи с соседними элементами. Полученные для каждого элемента индивидуальные решения объединяются для получения общего решения по всему объему (или домену). Одним из самых современных направлений применения моделирования CFD является проектирование рациональных систем аэрации и пылеудаляющей вентиляции, которое до этого основывалось на других методах. Так, один конкретный набор вычислений, часто называемый мето-

Аспирационный потолочный зонт

Зона выделения частиц свинца

Рис. 1. Схема типичного электросталеплавильного цеха с двумя ЭДП для моделирования

Рис. 3. Результаты моделирования воздушных пылевых потоков с частицами свинца (20-мкм) в сталеплавильном цехе

Аспирационный потолочный зонт

Зона выделения частиц свинца

Рис. 2. Моделирование потоков металлической пыли мелкой фракции (частицы 20 мкм) в здании сталеплавильного цеха

Рис. 4. Моделирование воздушных пылевых потоков с частицами свинца (20-мкм) в сталеплавильном цехе

*Brian Bakowski – компания SNC Lavalin America (Питтсбург, шт. Пенсильвания, США). Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

E-mail: Brian.bakowski@snclavalin.com www.steeltimesint.com

БЕЗОПАСНОСТЬ И ГИГИЕНА ТРУДА 29

Купол захвата

Рабочие

Меньше частиц пыли мигрирует вдали от отводящего купола

Рис. 5. Пересмотренная траектория движения воздушных потоков металлической пыли (частицы 20 мкм)

Рис. 7. Рабочие на линии непрерывной разливки стали

Купол захвата

Рабочий Остается зона выделения в соответствии с рис. 3 с меньшим выделением свинцовой пыли

Рис. 6. Пересмотренная траектория движения воздушных потоков свинцовой пыли (частицы 20 мкм)

www.steeltimesint.com

эффективности захвата и отвода потоков, а также градиентов температуры, давления и скорости внутри исследуемого объекта. Выбросы твердых частиц Для сталеплавильных заводов выбросы твердых частиц в атмосферу и большое количество производственной пыли мелкой фракции в цехах являются основным Таблица 1. Предельные допустимые уровни наличия твердых частиц в воздухе Загрязнитель

Предельное значение 10 мг/м3 50 мг/м3 15 мг/м3 5 мг/м3

Оксиды железа (дым) Свинец Марганцевый дым Графит

Таблица 2. Уровни обмена веществ (метаболизм) для отдельных видов активной деятельности человека Вид активной деятельности

Скорость обмена веществ (Вт/м2)

Стояние Прогулка медленная Прогулка умеренная Ходьба активная Подъем/упаковка Работы ломом/лопатой Легкая машинная работа Тяжелая физическая работа

Прогнозируемая доля неудовлетворенных, %

дом Хемеона (Hemeon), рассматривает диаметр источника тепла, температуру источника и расстояние от источника до вытяжки, чтобы вычислить размеры вытяжки и объемы вентиляции [2]. Этот метод подходит для разработки конструкции вытяжного шкафа и расчета объема вытяжки, но не учитывает внешние воздействия, такие как поперечные потоки воздуха. Другим традиционным методом является использование водяных моделей. Водяные модели основаны на исследовании уменьшенной копии объекта, построенной из плексигласа или другого подобного материала. Готовая модель заполняется водой, а для имитации шлейфа или исходящего из источника потока вводится краска. Такие модели полезны для расчета размеров отсасывающего купола, поскольку шлейф выбросов хорошо виден внутри модели. Однако эти модели не позволяют прогнозировать влияние температуры и внешних сил на исследуемые потоки. Моделирование CFD имеет ряд преимуществ перед этими традиционными методами. Во-первых, затраченные время и деньги, необходимые для создания модели CFD, намного меньше времени и денег, необходимых для построения физической модели. Второе преимущество заключается в возможности создания компьютерной модели в заданном масштабе, а не с масштабированием функций, как в случае с физической моделью. В-третьих, можно довольно быстро задавать и запускать различные варианты, так как время, необходимое для формирования нового файла CADD, намного меньше времени, необходимого для изменения физической модели. В-четвертых, результаты моделирования методом конечных элементов можно использовать для количественной оценки

Рис. 8. Рабочий на промежуточной сталеразливочной площадке

70 115 150 220 120 235–280 115–140 235

100

1 -2

-1,5

-1

-0,5

0,5

1,5

Прогнозируемый усредненный показатель комфорта

Рис. 9. Прогнозируемый процент неудовлетворенности тепловыми ощущениями

источником беспокойства как с точки зрения их регулирования, так и с точки зрения влияния на здоровье/безопасность. Из-за негативного влияния пыли на здоровье человека стандарты OSHA устанавливают [3] предельно допустимые уровни содержания твердых частиц (пыли) в сталеплавильном цехе в процессе производства стали (табл. 1). На различных этапах цикла крупномасштабного производства стали выделяются оксиды железа, свинца и марганца (количество свинца и марганца сильно зависит от качества лома). При выпуске плавки из доменной печи наблюдается выделение в атмосферу цеха оксидов железа, которые осаждаются с образованием графитовых хлопьев. Размер частиц пыли влияет как на ее движение внутри здания цеха, так и на дыхательную систему человека [4]. Используя численное моделирование потоков пыли на ЭВМ можно точно предсказать эффективность пылеудаления системой вытяжной вентиляции на всех этапах производства чугуна/стали. На рис. 1 представлена модельная схема типичного сталеплавильного цеха с двумя электродуговыми печами (ЭДП). Эта модель включает физические границы цеха, печей, внутренней обшивки, мостовых кранов и вентиляционных вытяжек. Особое внимание следует уделять вспомогательному оборудованию и процессам, таким как предварительный нагрев ковшей или разливка стали. В процессе предварительного нагрева сталеразливочного и промежуточного ковшей выделяется большое количество тепла, которое может оказывать сильное влияние на движение воздушных потоков пыли и общую эффективность пылеулавливания. Для модельного представления различных условий

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

30 БЕЗОПАСНОСТЬ И ГИГИЕНА ТРУДА

Ковш Промковш Секция изгиба Поворотное устройство

Рис. 10. Тепловое напряжение рабочего в зоне сталеразливочного ковша

Рис 12. Температурный профиль по линии непрерывной разливки стали

Новый вытяжной купол и тракт пылеудаления

Новые аэрационные окна для естественной вентиляции

Передняя часть тела подвержена перегреву (красный). Спина и ноги при меньшем тепловом воздействии (оранжевый)

Новые вентиляторы для подачи охлаждающего воздуха (душирования)

Рис. 11. Результаты моделирования теплового напряжения рабочего в зоне сталеразливочного ковша

реального производственного процесса (объем вентиляции, температура, поперечное движение воздуха, аспирационные фонари на крыше) в модель добавляются граничные условия. После завершения разработки конкретной модели пользователь может точно предсказывать потоки витающей в атмосфере пыли и эффективность улавливания пыли, а также, с большой степенью вероятности, предсказывать зону, в которой эти взвешенные частицы будут оседать внутри цеха. Рис. 2 представляет результаты моделирования потоков мелкодисперсной (около 20 мкм) металлической пыли, выделяющейся в здании сталеплавильного цеха при завалке порции лома в ЭДП. Виден интенсивный поток выносимой пыли, который отсасывается потолочным зонтом системы пылеулавливания. Численное решение в данном случае дает расчетную эффективность улавливания пыли отводящим куполом около 78 %. На рис. 3 и 4 представлен тот же поток выносимой пыли с выделением отдельной фракции пыли, содержащей свинец. Сравнивая витающие в воздухе потоки мелкодисперсной пыли на рис. 2 с потоками на рис. 3 и 4, видно, что металлическая пыль остается взвешенной в воздухе гораздо более длительный период времени, чем свинцовая пыль, которая быстро оседает около печи. Это связано с различной плотностью этих двух материалов. Модель может быть использована для разработки методов повышения эффективности аспирации и газоочистки, чтобы снизить количество взвешенной мелкодисперсной пыли, которая витает в воздухе и оседает в сталеплавильном цехе. Одним из способов повышения эффективности пылеудаления является увеличение размеров и дополнительного

Рис. 13. Пересмотренный температурный профиль после внесения усовершенствований

объема отсоса запыленного воздуха основным куполом. Необходимый дополнительный объем может быть рассчитан с учетом текущих конфигураций демпфера и заданных значений. Другой способ – отвод из цеха тепла от его источников. Вентиляция и аэрация таких источников (если возможна) может повысить эффективность захвата и пылеудаления. Рис. 5 иллюстрирует повышение эффективности пылеулавливания при увеличении на 15 % пропускного поперечного сечения отводящего купола и предположении, что тепло от установки предварительного нагрева сталеразливочного ковша отводится наружу. Результаты моделирования показывают рост эффективности пылеудаления на 85 %. На рис. 6 показаны потоки мелкодисперсной пыли из твердых частиц свинца. Используя программное обеспечение для численного моделирования методом конечных элементов можно прогнозировать текущую эффективность захвата выбросов пыли и пылеудаляющей вентиляции. Если потребуется дополнительный отвод пыли такое моделирование позволяет выбрать «правильный размер» системы пылеулавливания, обеспечивающий экономию затрат по проекту. Вышеприведенные примеры демонстрируют возможности и сильные стороны численного моделирования. Тепловое напряжение и перегревание организма Организация OSHA не принимала специального теплового стандарта, но Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) предоставляет последние 40 лет свои рекомендации OSHA. Тепловое перегревание (гипертермия) возникает у человека, когда нарушается процесс

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

теплообмена тела человека с окружающей средой. На степень перегревания человека влияют три основных воздействующих фактора. Наиболее очевидным является микроклимат, в котором выполняет свои обязанности работник. Два других – это требования к тяжести выполняемой работе и защитной одежде. Традиционно, уже более 40 лет для описания [4] теплообмена между телом человека и окружающей средой используют следующее уравнение теплового баланса: S=(M+W)+R+C+K+(CRESP +ERESP)+E (1), где: S – показатель сохранения тепла; M – скорость обмена веществ; W – показатель тяжести внешней работы; R – коэффициент лучистого теплообмена; C – показатель конвективного теплообмена; K – коэффициент теплопроводности; CRESP – потери тепла испарением влаги с верхних дыхательных путей; ERESP – потери тепла с выделяемым при выдыхании воздухом; E – потери тепла от испарения выделяемого пота. В табл. 2 приведены показатели обмена веществ (метаболизма) при различных видах деятельности человека [5]. Защитная одежда – очень важный фактор, который необходимо учитывать при расчете теплового комфорта сотрудников. Типичная рабочая одежда в сталеплавильном цехе требует наличия длинных брюк, рубашки с длинным рукавом и капюшоном, куртки из отражательной ткани с напылением алюминизированного покрытия (aka «silvers»). В табл. 3 представлены типичные показатели теплоизолирующих свойств защитной одежды [5] в единицах КЛО (clo). На модели, разработанной для условий сталеплавильного цеха с ЭДП, можно разwww.steeltimesint.com

БЕЗОПАСНОСТЬ И ГИГИЕНА ТРУДА 31

Вентиляторы для подачи охлаждающего воздуха (душирования)

Верхняя часть тела и ноги остаются под термическим напряжением (красный) Верхняя часть тела и ноги остаются под термическим напряжением (красный) Руки, ноги и спина находятся под меньшим термическим напряжением (желтый)

Влияние охлаждающего воздуха: спина рабочего приобрела «нейтральный» уровень тепла (зеленый), вместо «горячего» (красный)

Рис. 14. Пересмотренный профиль температурного напряжения рабочего на уровне промежуточного ковша

местить «рабочих» в разных местах цеха (в приведенном примере – рядом с промежуточным устройством разливки стали), чтобы количественно описать уровни теплового напряжения на рабочих (рис. 7 и 8). В этом примере для типичных обязанностей разливщика стали степень метаболизма составляет 120. Значение показателя теплоизолирующих свойств одежды в на уровне показателя 1,37 присвоено рабочему в полной огнезащитной экипировке. Степень перегревания организма работника оценивается с использованием прогнозируемого среднего теплоощущения (PMV). Показатель PMV относится к тепловой шкале ощущений от холодного (-3) до горячего (+3), которая первоначально была разработана Ole Fanger [5]. Эта шкала приведена в табл. 4. Важно отметить, что оценка PMV очень субъективна и является среднестатистическим уровнем ответов большой группы людей. Рис. 9 представляет распределение удовлетворенности в ощущениях тепла среди испытываемой группы [5]. Оценивая перегревание рабочего красным цветом, обозначающим «горячий» уровень (+3), мы видим (рис. 10), что рабочий вблизи разливочного ковша находится под наиболее сильным тепловым воздействием. Распределение теплых ощущений по телу рабочего показано на рис. 11. Видно, что «красный» цвет на лицевой стороне тела рабочего указывает на горячие ощущения, а ноги и спина – «оранжевые», что свидетельствует о теплом ощущении. Мы можем использовать программное обеспечение моделирования методом Таблица 3. Типичные показатели теплоизоляции различных видов одежды Вид одежды

Единицы КЛО (clo)

Брюки/рубашка с коротким рукавом Брюки/рубашка с длинным рукавом Комбинезон, длинные брюки, фланелевая рубашка

0,57 0,61 1,37

Таблица 4. Шкала усредненных тепловых ощущений по градации PMV Значение PMV

Ощущение

-3 -2 -1 0 1 2 3

Холодно Прохладно Слегка прохладно Нейтрально Немного тепло Тепло Жарко

www.steeltimesint.com

Рис. 15. Пересмотренный профиль температурного напряжения рабочего после усовершенствований

CFD для разработки стратегии по смягчению перегревания рабочих. Рис. 12 показывает профиль температуры по осевой линии сталеразливочной площадки. В этом профиле видны повышенные температуры выше промежуточного разливочного устройства, над секторами изгиба и выпрямления отлитой заготовки.

датели обязаны защищать работников от признанных опасностей на рабочем месте, включая опасность перегревания [6]. Используя программное обеспечение для моделирования, мы можем определить уровень теплового перегревания рабочих и разработать способы снижения температуры на рабочем месте.

Обязанности по защите работников Для оценки возможности понижения температуры на площадке промежуточного устройства разливки стали необходимо провести оценку по всему периметру здания. Температурный профиль сталеплавильного цеха на рис. 12 показывает, что тепло накапливается над разливочной площадкой с ковшом, поэтому здесь требуются дополнительные средства для его отвода из здания цеха. В качестве примера возможных усовершенствований здесь на модели были добавлены новые гравитационные вентиляторы, новые воздушно-охлаждающие вентиляторы (воздушное душирование) на разливочной площадке и вытяжка над разливочной площадкой. На рис. 13 схематично показаны эти изменения и приведен полученный на модели улучшенный тепловой профиль над площадкой разливки стали после внедрения усовершенствований. Сравним основные изменения температурного профиля на линии разливки стали. На рис. 12 видно, что над поворотным устройством разливочной площадки, секторами изгиба и выпрямления отливки температура воздуха достигает около 60 °С. На рис. 13 видно, что после улучшений температура воздуха в тех же областях снижена до 49 °С. Взглянув поближе на условия для работника на сталеразливочной площадке, можно увидеть, что воздушное душирование обеспечивают ему более комфортные условия работы (рис. 14). Лицевая сторона работника попрежнему остается в красной зоне, а спина находится в зеленой зоне, указывающей на нейтральное ощущение тепла. Сравнивая температурные условия для работников рис. 15 и рис. 11, мы видим, что при оценке распределения тепловых ощущений рабочие также испытывают влияние теплового стресса. Хотя OSHA и не имеет конкретного стандарта для условий работы в горячих цехах, но по требованиям OSHA работо-

Заключение Моделирование методом CFD является эффективным инструментом для оказания помощи в разработке систем пылеулавливания и управления выбросами уже более десяти лет. Программное обеспечение также использовалось для моделирования сценариев «что, если», чтобы определить наилучшую достижимую эффективность улавливания и отвода пыли в рамках ограничений существующей системы. Метод CFD также может использоваться для прогнозирования состояния теплового комфорта рабочих. В представленных выше результатах исследований показано, что окружающая среда, в которой работники сталеплавильного цеха выполняют свои обязанности, способствует повышению частоты несчастных случаев. Среди нескольких рассматриваемых условий, наличие экстремальных температур было в числе предварительных условий, приводящих к возможным несчастным случаям. Метод CFD использовали для запуска сценариев моделирования «что, если», позволяющих определить наилучший способ снижения перегревания рабочих. Применение опытными инженерамитехнологами моделей CFD может быть использовано для улучшения качества воздуха и микроклимата в сталеплавильном цехе, создания более безопасной рабочей среды. n Список литературы 1. Eastman, C. Work Accidents and the Law, Charities Publication Committee, New York, 1910. 2. American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Industrial Ventilation. A Manual of Recommended Practice for Design, 26th Edition. ACGIH, Cincinnati, OH, 2007. 3. https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_ table=STANDARDS&p_ id=9992mber 4. Plog Barbara A., Niland Jill, Quinlan Patricia J. Fundamentals of Industrial Hygiene, Fourth Edition, National Safety Council, July, 1996. 5. American Society of Refrigeration and Air Conditioning Engineers, 1989. ASHRA Handbook: Fundamentals, ASHRAE, Atlanta, GA, 1989. 6. http://osha.gov/SLTC/heatillness/heat_index/

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

32 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Дуплексная нержавеющая сталь против малоуглеродистой стали в мостостроении

Дуплексная нержавеющая сталь при сравнении с окрашенной малоуглеродистой сталью предлагает значительные преимущества по всем основным категориям воздействия на окружающую среду.

В ФИНСКОМ портовом городе Турку в 2011 году автодорожный мост Миллюсилта (Myllysilta) через реку Аурайоки (Aurajoki) был перестроен с применением для пролетных строений нержавеющей стали, чтобы минимизировать его обслуживание в течение 100-летнего проектного срока службы. Река Аурайоки впадает в море и несет солоноватую воду, а зимой для защиты от обледенения дорожной поверхности моста широко применяют соли, поэтому настил и облицовка моста должны быть чрезвычайно коррозионностойкими. Для обеспечения высокой долговечности моста в такой агрессивной среде была выбрана дуплексная нержавеющая сталь Outokumpu марки 2205 (EN1.4462). Эта сталь содержит 3,1 % молибдена, который существенно повышает коррозионную стойкость нержавеющих сталей, особенно против питтинга и щелевой коррозии в присутствии хлоридов и противообледенительных солей. Кроме долговечности такая сталь характеризуется крайне низким воздействием на окружающую среду. Оценка преимуществ Для нового моста провели оценку жизненного цикла (LCA) с рассмотрением относительных экологических последствий выбора дуплексной нержавеющей стали для пролетных строений моста по сравнению с альтернативной мягкой сталью, которую для защиты от коррозии регулярно покрывают цинковой эпоксидной краской. Влияние этих двух материалов пролетных строений моста сравнивали по пяти различным категориям воздействия на окружающую среду: потенциальному вкладу в глобальное потепление, подкислению, эвтрофикации, образованию фотохимического озона и потреблению невозобновляемых источников энергии. Оценка включала любое техническое обслуживание или необходимую замену, а также

влияние рециклинга материала покрытия в конце срока службы. Принятые данные и допущения Для конструкции моста потребовалось 82 т дуплексной нержавеющей стали, данные о воздействии производства этой стали были предоставлены финским производителем, выплавляющим эту сталь в электродуговых печах при среднем содержании металлолома нержавеющих сталей 61 %. Данные по производству такого же количества листовой мягкой стали были предоставлены Всемирной ассоциацией производителей стали (worldsteel) на основе усредненных по ЕС данным комбинатов с полным циклом, включающим использование доменных печей. При анализе варианта с мягкой сталью предполагалось, что для обеспечения соответствующей коррозионной стойкости потребуется трехслойная система окраски эпоксидной цинковой краской, удаляемой и повторно наносимой каждые 20 лет. Снятие старого слоя и перекраска приводят к постепенному ухудшению состояния стали, поэтому предполагается, что после двукратной перекраски покрытие полностью заменяется. Экологические последствия утилизации различных материалов для конструкции моста были предоставлены производителем нержавеющей стали и worldsteel соответственно. Поскольку 95 % этих сталей перерабатывается по окончанию срока службы в Европе, кредиты на выбросы отражают пониженный спрос на первородные ресурсы и экономию энергии на производство, которые были бы необходимы в противном случае. В случае дуплексной нержавеющей стали этот кредит на рециклинг очень важен. Воздействие на окружающую среду производства нержавеющей стали, использованной на строительство моста, на самом

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2017

деле очень низкое. Но поскольку кредит на рециклинг основан на средних европейских показателях, он приближается (а для одного из показателей превышает) фактическое воздействие на окружающую среду этого конкретного производителя стали. Покрытие мягкой стали также обеспечивает кредит на рециклинг, хотя он не столь значителен, как для нержавеющей стали. Результаты сравнения LCA Жизненный цикл LCA для облицовки моста показал, что дуплексная нержавеющая сталь при сравнении с окрашенной мягкой сталью обеспечивает следующие значительные чистые преимущества по всем основным категориям влияния на окружающую среду: ● около 35 % потенциала глобального потепления: значительно меньше выбросов углекислого газа за счет относительно высокой степени рециклинга и отсутствия технического обслуживания или замены по всему жизненному циклу; ● около 34 % потенциала эвтрофикации; ● крошечная фракция (1 %) потенциала образования фотохимического озона: значительно более низкий потенциал «образования смога» из-за высокого содержания летучих органических соединений в антикоррозионной окраске, необходимой для защиты мягкой стали; ● около 63 % потребности в первичной энергии (невозобновляемой). Таким образом, молибденсодержащая дуплексная нержавеющая сталь обеспечила значительные преимущества в области охраны окружающей среды в случае строительства моста Myllysilta. Она также позволяет избегать дополнительных затрат, упрощает обслуживание и повышает безопасность в течение всего срока службы автомобильного моста в суровых условиях прибрежной зоны. n www.steeltimesint.com

Cover_STI_September_2017_Layout 1 08.09.17 13:54 Page 2

сварить

Ведущий партнер в сфере металлов

www.sms-group.com

www.guildint.com

+1.440.232.5887 USA

Cover_STI_September_2017_Layout 1 08.09.17 13:53 Page 4

4D EAGLE

КОНЦЕПЦИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ

БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

Возможности аддитивного производства или 3D-печати

Высокопрочные марки стали для автомобилестроения

Моделирование помогает сохранить здоровье работников

Система анализа отходящих газов следующего поколения

www.steeltimesint.com Сентябрь 2017 Вып. №39 На русском языке

ZZZ NRFNV GH АС Ы ВИДЕТЬ В БУДЕМ РА Д 17 20 O P X E L НА META

БРЯ 2017 14 – 17 НОЯРОССИЯ

МОСКВА, 11 СТЕНД N 2Д ЛЬОН № 75, ВДНХ• ПАВИ

KNOW-HOW FOR TOMORROW

CMI с гордостью отмечает 200-летие и приступает к следующему этапу глобального развития компании