Steel Times International September 2015 - Russian issue by Quartz

Сентябрь 2015 – Выпуск на русском языке №35 – www.steeltimesint.com

Увеличение производительности. Visit us at Снижение издержек. Metal-Expo‘2015 10 – 13 November 2015, Moscow

Модернизация для повышения качества и надежности Инжиниринговые услуги убеждают в особенности при реализации интеллектуальных концепций модернизации. Для выполнения будущих требований рынка потребуется переоснащение существующих производств – одна из важнейших задач на сегодняшний день. И именно в этой сфере мы накопили богатейший опыт. Ведь наша задача – помочь вам повысить производительность и улучшить качество продукции. Особую важность

имеет разумное планирование, например, умение воспользоваться регулярными остановами на техобслуживание для минимизации производственных потерь. В итоге вы экономите время и деньги. Многочисленные завершенные проекты демонстрируют наше качество и надежность в роли специалиста международного масштаба в сфере металлургии и технологий прокатных станов.

Представительство СМС Зимаг АГ в Москве

129110 Москва, Россия Олимпийский пр., 18/1

Тел.: +7 495 931-9823 Факс: +7 495 931-9824

Эл. почта: office@sms-siemag.ru Интернет: www.sms-siemag.com

СОДЕРЖАНИЕ Фото на обложке: Новый шиберный затвор промежуточного ковша Interstop типа S в начале процесса непрерывной разливки стали

СЕНТЯБРЬ 2015

Колонка редактора

2 Алюминий атакует сталь!

Производство чугуна Ян Бак, Е. Энгел 6 Новая доменная печь работает на заводе компании SAIL в Индии

Репутация отрасли Серии S шиберных затворов обеспечивают превосходные характеристики управляемости и обслуживания для операторов. Как составная часть комплексного пакета компании RHI и системы Interstop затвор S-серии является наилучшей доступной системой шиберных затворов, гарантирующей клиентам: • наивысшую надежность системы с точки зрения безопасности технологии и операторов; • низкое влияние на полные производственные затраты; • поддержку производства чистой стали. Компания RHI – мировой лидер технологий в секторе контроля потока металла, обладающий вместе с брендом Interstop 50-летним опытом. В дополнение к керамическим компонентам, механическим узлам и инженерным разработкам, мы предлагаем широкий спектр услуг и индивидуальные разработки с целью предоставления нашим клиентам технологически-ориентированных системных решений. www.rhi-ag.com

Мэттью Моггридж 8 О чем сегодня необходимо говорить

Производство стали Фрэнк Шрама, Барт ван ден Берг, Гвидо ван Хаттум 14 Сравнение методов внедоменной десульфурации чугуна в кислородноконвертерном производстве стали

Профиль компании 21 Компания BLS: ведущий поставщик современного оборудования прокатных станов и сталеплавильных цехов

Энергоэффективность

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

Алессандро Форести, Даниэле Арчетти 22 Энергоэффективное электросталеплавильное производство

Прокатное производство

Русскоязычный редактор Александр Гуров Выпускающий редактор Annie Baker ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ Международный менеджер Paul Rossage paulrossage@quartzltd.com Teл.: +44 (0) 1737 855 116 Региональный менеджер Anne Considine anneconsidine@quartzltd.com Teл.: +44 (0) 1737 855 139 Директор по продажам рекламы Ken Clark kenclark@quartzltd.com Teл.: +44 (0) 1737 855 117 Производство рекламы Martin Lawrence 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 £240.00. E-mail: steel@quartzltd.com ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ Quartz Business Media ltd, Quartz House, 20 Clarendon Road,

М. Ланге, А. Нардини, П. Меней, Р. Албе 25 EVO – новый четырехвалковый редукционно-калибровочный стан 29 Primetals Technologies модернизирует завод группы ЕВРАЗ в Канаде

Техническое обслуживание 30 Индустриальные смазочные материалы Mobil помогают российским металлургическим предприятиям повысить производительность

Управление процессами Мишель Дюбуа 33 Система обнаружения дрейфа в линии горячего цинкования полос

Нанесение покрытий С.К. Шукла, М. Дипа, Анжана Дева, Сантош Кумар, Атул Саксена, B.K. Джа 37 Исследование на симуляторе процесса нанесения Al-Si покрытий на стальные полосы для горячей штамповки 40 ММК инвестирует в новые мощности горячего цинкования 40 «CMI Industry» поставит комплекс покрытий металла для «Северстали»

Redhill, Surrey, RH1 1QX, England Tel: +44 (0)1737 855000. Fax: +44 (0)1737 855034 www.steeltimesint.com

©Quartz Business Media ltd 2015

ISSN 1475-455X

www.steeltimesint.com

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

Алюминий атакует сталь!

Где

показатели

отвечают

безопасности Когда нет места для компромисса – пусть негорючие консистентные смазки работают для вас. Когда вы выполняете наиболее тяжелые в мире работы, оптимальные показатели без ущерба для безопасности – ключевое требование. Негорючие консистентные смазки Quaker разработаны чтобы помочь снизить общие производственные затраты на вашем заводе при обеспечении повышенной безопасности и снижении риска. Так как компания Quaker заботится о вашем бизнесе, то, когда узлы машины станут горячими, вы не загоритесь. НЕГОРЮЧАЯ СМАЗКА QUINTOPLEX™ » Наилучшая в классе по водостойкости » Биоразлагаемая » Разработана для экстремальных температур » Защищает от ржавчины и коррозии » Смазка экстремально высокого давления

Мэттью Моггридж (Matthew Moggridge), редактор Steel Times International matthewmoggridge@quartzltd.com

НА конференции Worldsteel-48 Всемирной ассоциации производителей стали (World Steel Association), впервые состоявшейся в прошлом году в Москве, Питер Маркус, управляющий партнер консалтинговой компании World Steel Dynamics (WSD), сделал доклад о наступлении алюминия на листовую автосталь и выразил опасение, что черная металлургия запоздало реагирует на угрозы, исходящие от грядущего по прогнозам расширения применения алюминия в автомобилестроении. В основе его сравнения перспектив применения алюминия и стали в автомобильной промышленности лежали материалы отчета WSD под названием «AutoBody Warfare: Aluminium Attack». Отчет стал ответом гендиректору холдинга ArcelorMittal г-ну Лакшми Миттал на его выступление на конференции по рынку стали Steel Success Strategies в Нью-Йорке. Г-н Миттал считает, что появившиеся в последние годы современные улучшенные высокопрочные марки стали (AHSS), которые производители алюминия сегодня игнорируют при проведении сравнения, в состоянии предоставить любое сокращение веса транспортных средств, которое требуется автопроизводителям для повышения топливной эффективности в соответствии с новыми стандартами. Так, в США топливная экономичность транспортных средств должна повышаться на 5 % ежегодно до 2025 года. Принятые стандарты CAFE’ в США прогнозируют достижение расхода топлива к 2025 году около 1 л на 20 км пробега. Эта тема стала для производителей стального автолиста актуальной после опубликования доклада Ducker Worldwide с прогнозом, что к 2025 году до 18 % всех транспортных средств будет иметь полностью алюминиевый кузов (сегодня менее 1 %), и из алюминия будут изготовлены 75 % узлов кузова у пикапов, 24 % – у седанов и 22 % – у внедорожников. Питер Маркус не согласен с такими «грандиозными прогнозами» в отношении применения алюминия в автомобилестроении. Он описывает сражение между алюминием и сталью за автомобильный рынок как «конкурс с высокими долларовыми ставками между ведущими мировыми производителями стальной и алюминиевой продукции». Он утверждает, что, в то время как алюминиевая промышленность заняла весьма активную позицию по отношению к автомобильной промышленности и демонстрирует оптимизм, заводы черной металлургии – опасаются и озадачены. Кроме того, им не хватает в этом сражении того, что Маркус охарактеризовал журналистам в Москве как желание «поразить наповал и выиграть». По мнению Маркуса, алюминий сегодня является реальным врагом стали, а решение компании Форд о переходе в строительстве кузова пикапа Форд F-150 полностью на алюминий, он считает «шокирующим событием». Окончание ▶ 4 www.steeltimesint.com

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

▶ Окончание со стр. 2

Алюминиевый лист является более дорогим, чем стальной, а автомобильная промышленность, как известно, чувствительна к цене. Пикап F-150 был довольно тяжелым, кроме того Форд испытывал давление Jaguar и Rolls Royce в вопросе использования алюминия. По мнению Маркуса, это отчасти объясняет некоторый экономический иррационализм, объединяющий сегодня автомобильную промышленность с космической отраслью, которая постоянно толкает технологические границы «за грани разума». Он считает, что с экономической точки зрения появление на рынке новых марок ультрапрочной стали позволит металлургам отстоять свою позицию в автомобилестроении минимум до 2018 года. Поэтому резкое расширение мощностей по производству алюминиевого автолиста на основе формулы доклада Ducker Worldwide Маркус считает безумием. Однако, почему производители стального листа не торопились отвечать на угрозы, исходящие от алюминия? По мнению Маркуса, автомобильная промышленность не любит полагаться на одного поставщика. В 2009 году на рынке была только одна «специальная сталь» и многие металлургические компании развивали научные исследования с целью установления равных условий – другими словами, создавали больше поставщиков специальных высокомаржинальных сталей. Маркус считает, что черная металлургия уже стала на рельсы, с тем чтобы вернуть «потерянную» под влиянием алюминия территорию. Он отмечает расширение инвестиций в развитие прокатных мощностей, в том числе строительство новых современных станов холодной прокатки и линий нанесения цинковых покрытий на автолист в США и Мексике. В отчете WSD отражены также недавние сделки по консолидации на рынке листовой стали крупных производителей стали (ArcelorMittal, Nippon Steel & Sumitomo Metals, AK Steel, Steel Dynamics). Он ссылается на недавнее приобретение компанией AK Steel дочки Северстали в Северной Америке, упоминает покупку ArcelorMittal/Nippon Steel Sumitomo Metals Corp. прокатных мощностей ThyssenKrupp в США с годовым объмом производства 2 млн т автомобильной стали, новые мощности по производству автолиста компаний Steel Dynamics, Big River Steel и Nucor. Новые современные линии цинкования автолиста недавно успешно введены в США металлургическими компаниями Nippon Steel Sumitomo Metal Corporation, POSCO, US Steel и Kobe Steel. К 2018 году, как утверждает WSD, поставки алюминиевого листа достигнут ошеломляющих 1,21 млн т из-за «значительного роста» производства алюминиевых банок и «нахлынувших поставок» для алюминиевого кузова Форд F-150. Тем не менее, утверждается, что стальные изделия смогут легко удовлетворить требования экономии веса автомобилей с 2018 по 2021 годы, когда «более широкий спектр улучшенных высокопрочных сталей (AHSS) будет доступен». Совершенствование конструкции двигателя также сделает требования экономии веса в 2018–21 годах «не особенно тяжелыми».

Питер Маркус, управляющий партнер консалтинговой компании World Steel Dynamics

Можно отметить много других позитивных факторов, если вы сталелитейщик и обеспокоены расширением алюминия в автомобильной промышленности. Основные факторы перечислены ниже. • Пик поставок алюминиевого листа, скорее всего, будет достигнут к 2018 году из-за высоких затрат на строительство и «значительной и относительно недорогой экономии веса», достижимой с помощью листовых сталей AHSS. • Экономия веса не означает значительного улучшения показателя MPG. • Алюминиевый лист не дешев. • Форд может пожалеть о ставке на алюминий в пикапе F-150 и «заплатить снижением своей рентабельности».

Лакшми Миттал – гендиректор холдинга ArcelorMittal, получает от Вольфганга Эдера, председателя Worldsteel и гендиректора концерна Voestalpine, премию Steeliе за лучший вебсайт металлургической компании (http://corporate.arcelormittal.com)

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

WSD считает, что Форд сделал выбор в пользу алюминия для F-150 без учета развития технологического уровня обработки листовой стали. Так, еще в 2009 году не существовало линий непрерывного отжига (CAL). Кроме того, за насыщенный алюминием Форд F-150 придется заплатить дополнительно (только за счет разницы в цене листа из стали и алюминия) до 1–1,4 тыс. долл. США. Возникает вопрос и по устойчивости конкурентных преимуществ Форд F-150 при сравнении с другими конкурирующими брендами на рынке США, такими как GM Silverado и Chrysler-Dodge RAM. Обе конкурирующих марки могут стать более эффективными к 2017–18 годам, чем F-150 2015 года. С меньшим количеством поставщиков «трудные в изготовлении» сорта стали AHSS могут обеспечить сталелитейным заводам США более высокие прибыли. WSD также утверждает, что стали AHSS даже при повышении цены на 25 % будут широко востребованы, поскольку не все автопроизводители переходят на алюминий (Cadillac, Tesla, Volvo, BMW, Honda). Инвестиции в прокатные станы и линии термообработки могут привести к избыточным мощностям. Поставки листовой автостали к 2025 году могут не сильно вырасти по сравнению с 2014 годом (даже при росте производства автомобилей на 20 %) из-за применения алюминия и общего снижения веса автомобиля. Спрос на улучшенные высокопрочные стали может вырасти к 2025 году с 7,4 млн т до 23,7 млн т (на 330 %). Возможно, последнее слово в этой дискуссии должно остаться за Диком Шульцем из Ducker Worldwide. В то время как его обвиняют в «грандиозных прогнозах» и «укреплении энтузиазма алюминиевой промышленности в связи с Форд F-150», здесь также уместно процитировать его: «до тех пор, пока произойдет такой прирост алюминия, транспортные средства будут по-прежнему преимущественно изготавливать из стали». n www.steeltimesint.com

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

Новая доменная печь работает на заводе компании SAIL в Индии На металлургическом заводе компании SAIL в г. Роуркела (шт. Орисса, Индия) в 2013 г. была задута новая доменная печь № 5. Проект этой крупнейшей в Индии доменной печи, основанный на современной технологии и ноу-хау компании Danieli Corus (Нидерланды), был успешно реализован консорциумом компаний Danieli Corus и Tata Projects. Ян Бак, Е. Энгел* МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ завод Rourkela (RSP) был построен в 1959 г. компанией Hindustan Steel Limited, которая в 1973 г. стала частью государственной компании SAIL (Steel Authority of India Limited). С развитием завода его мощности по стали выросли до 2 млн т/год с четырьмя доменными печами и двумя кислородно-конвертерными цехами. Ускоренный экономический рост Индии в период 2001–12 годы обеспечил среднегодовой темп роста внутреннего потребления стали около 9 %. С национальным потреблением стали на душу населения около 25 % от среднемирового уровня, в стране существует значительный потенциал для дальнейшего роста. В 2006 г. компания SAIL приняла программу расширения мощностей, целью которой стало удвоение общих производственных мощностей компании. В табл. 1 представлены основные показатели этого амбициозного плана компании SAIL. Сталеплавильные мощности завода RSP по этой программе должны были достичь 4,5 млн/год. Для расширения выпуска жидкого чугуна было принято решение построить «с нуля» новую доменную печь №5 – крупнейшую в Индии и в полном соответствии с лучшими мировыми технологическими принципами.

Доменная печь № 5 в центре существующего меткомбината компании SAIL в Роуркела

Доменная печь № 5 Новая доменная печь, названная в честь индуистской богини «Дурга», была спроектирована с полезным объемом 4060 м3 для среднесуточного производства 8 тыс. т чугуна. Система вдувания пылеугольного топлива рассчитана на расход 150 кг/т с возможностью повышения до 200 кг/т. Горячее дутье обеспечивают три воздухонагревателя с внутренними камерами сгорания, работающими при температуре 1425 °C. Печь имеет четыре летки в двух литейных дворах (табл. 2).

Дизайн огнеупорной футеровка доменной печи основан на концепции «Hoogovens», обеспечивающей высокоэффективное охлаждение кожуха печи в нижней части шахты и горна медными пластинчатыми холодильниками. Современный дизайн футеровки на базе графитовых огнеупорных блоков минимизирует эффект скольжения шихты в распаре и заплечиках, создает стабильный поток шихтовых материалов с минимальным износом футеровки. Проектная продолжительность кампании печи достигает 25 лет при высоких уровнях пылеугольного вдувания и/или работе на сырьевых материалах низкого качества. Рис. 1 иллюстрирует общий проектный профиль доменной печи. Система газоочистки базируется на улавливающем циклоне Danieli Corus с одним тангенциальным входом и скруббером с кольцевым зазором. Такой циклон

Таблица 1. Планы по расширению мощностей комбинатов компании SAIL по выпуску чугуна

Таблица 2. Основные параметры доменной печи № 5 завода RSP

Завод Бхилаи Дургапур Роуркела Бокаро Бурнпур Всего

Производство После в 2012 году, расширения, млн т в год млн т в год 5.1 2.1 2.3 4.0 0,5 14,0

7.5 2.5 4.5 5.8 2,9 23,2

Показатель Прирост + 47 % + 19 % + 96 % + 45 % + 480 % + 66 %

Рис. 1. Профиль новой доменной печи № 5

Внутренний объем, м3 Рабочий объем, м3 Диаметр горна, м Производительность (средняя), т/сутки Производительность (пиковая), т/сутки Расход при вдувании PCI (цель), кг/т Расход PCI (предусмотрено проектом), кг/т Температура на куполе воздухонагревателя, °С

4060 3470 13,2 8000 8320 150 200 1425

*J. Bak, E. Engel – компания Danieli Corus, Rooswijkweg 291, 1951 ME Velsen–Noord, Нидерланды. Tel: +31 251 500 500, E-mail: comms.office@danieli–corus.com www.danieli-corus.com Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

улавливает около 85 % цинкосодержащей пыли, оставляя минимально загрязненную цинком фракцию для улавливания скруббером. На печи установлена система грануляции шлака с обезвоживающим барабаном, турбина для утилизации колошникового газа (TGRT), бесконусное загрузочное устройство с конвейерной системой подачи шихты. Оборудование литейного двора расположено на уровне пола цеха (рис. 2). Особенности реализации проекта Контракт на строительство доменный печи № 5 на условиях «под ключ» был подписан с консорциумом Danieli Corus и Tata Projects 2 октября 2008 года (в день рождения М.К. Ганди). Компания Danieli Corus отвечала за разработку проекта и поставку технологических элементов, шеф-монтаж, оперативную помощь при пуске и профессиональное обучение. Зоной ответственности TPL – лидера консорциума, стали инжиниринг и строительство, а также все коммуникации с клиентом. Инженерно-техническим заказчиком от имени SAIL выступила государственная компания Mecon. Подробное календарное планирование работ объединило все выполняемые членами консорциума и субподрядчиками элементы проекта. Вызовом для Danieli Corus стала логистика поставки из-за рубежа 950 контейнеров и различных транспортных средств с сыпучими материалами со всех континентов мира в Калькутту, а затем автотранспортом в г. Роуркела. На территории завода компании были выделены два крытых складских помещения для хранения сухих материалов и огнеупоров, а также специально отведенные места для предварительной сборки крупных компонентов печи, таких как сегменты доменной печи и корпуса воздуходувок. Жаркий климат, сильные ветры и муссонные дожди существенно усложнили реализацию проекта. Рабочие смены были смещены на утро и вечер, а установка огнеупорной футеровки в основном осуществлялась в прохладное время года. Важным моментом проекта стала хорошо продуманная оптимальная маршрутизация на территории действующего завода потоков кокса и шихтового сырья, горячего металла в сталеплавильные цеха и шлака на дальнейшую переработку.

Задувка и пусковой прериод Новая домна № 5 была задута командой заводских операторов и специалистов Danieli Corus 6 августа 2013 г. Печь была заполнена древесиной до уровня фурм, а сверху загрузили 1260 т кокса, что обеспечило расход кокса около 800 кг/т жидкого чугуна. Первая плавка чугуна была успешно выдана через 29 часов после задувки. Специалисты Danieli Corus обеспечили обширную подготовку рабочего персонала RSP, охватывающую эксплуатацию, техническое обслуживание и автоматизацию. Поэтому уже через месяц после задувки печи операторы RSP взяли на себя все обслуживание домны в нормальном режиме работы. Заключение ● Успешная реализация проекта доменной печи № 5 на заводе RSP компании SAIL доказывает, что производство стальной продукции может быть удвоено в ближайшие несколько лет. Удвоение производственных мощностей может быть стабильно достигнуто за счет инвестирования в наилучшие доступные технологии и профессиональную подготовку персонала, занятого в эксплуатации и техническом обслуживании доменной печи. ● Современная технология, внедряемая при строительстве «с нуля» новых заводов, может быть установлена и в условиях ограниченной доступности свободного пространства на действующих металлургических комбинатах и без проблем привязана к существующей логистике завода. Тем не менее, в условиях реализации подобного проекта может быть полезным развитие более компактного оборудования, такого как воздуходувки горячего дутья и системы газоочистки. ● Позитивные средне- и долгосрочные прогнозы развития индийской экономики позволяют ожидать потребность в реализации подобных проектов расширения мощностей и в дальнейшем, поэтому полученные уроки окажутся полезными с точки зрения разработки проекта и реализации строительства. В этом регионе, демонстрирующем быстрое развитие экономик, также успешно реализуется несколько «зеленых проектов», но с более длительными сроками реализации, чем проекты модернизации в Индии. n

Рис. 2. Оборудование литейного двора расположено на уровне пола цеха

[

ь ɢɬɶ ɩɨиɫтɟɬ ва сɜпɚоɫ сет ɚɜɤɟ ɲеɚмɟɦ ɚ а ɝɥ ш а ɢ ɪ гл и ɉ ɫɬ Пр вке ыɚст ɜаɵ а ɞв ɧ ɟ ен ɫдɬнɟɧ нашɧсɚтɲ квеɨɫɤɜ ɜ с Ɇ R о S [ М ( в O o D p x HW E 0 lta e M

Vision becomes reality ɋ ɬɹɠɟɥɨɜɨɡɚɦɢ ɨɬ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬɟɥɟɣ SCHEUERLE ɢ KAMAG

Ⱥɜɬɨɲɥɚɤɨɜɨɡɵ ɫ ɩɥɚɬɮɨɪɦɨɣ ɢɥɢ ɩɨɞɤɨɜɨɨɛɪɚɡɧɨɣ ɪɚɦɨɣ ɩɟɪɟɜɨɡɱɢɤɢ ɫɥɹɛɨɜ ɢ ɪɭɥɨɧɨɜ ɬɪɚɧɫɩɨɪɬɟɪɵ ɭɧɢɜɟɪɫɚɥɵ ɫ ɩɨɞɴɟɦɧɨɣ ɩɥɚɬɮɨɪɦɨɣ ɫ ɤɚɛɢɧɨɣ ɧɚɞ ɢɥɢ ɩɨɞ ɩɥɚɬɮɨɪɦɨɣ ± ɦɵ ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɦ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɵɟ ɫɩɟɰɢɚɥɶɧɵɟ ɚɜɬɨɬɪɚɧɫɩɨɪɬɧɵɟ ɫɪɟɞɫɬɜɚ ɞɥɹ ɪɚɛɨɬɵ ɧɚ ɦɟɬɚɥɥɭɪɝɢɱɟɫɤɢɯ ɡɚɜɨɞɚɯ ȼɨɬ ɭɠɟ ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɧɟɫɤɨɥɶɤɢɯ ɞɟɫɹɬɢɥɟɬɢɣ ɢɦɟɧɚ SCHEUERLE ɢ KAMAG ɨɡɧɚɱɚɸɬ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɵɟ ɬɟɯɧɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɟ ɢɧɧɨɜɚɰɢɢ ɚ ɧɚɲɢ ɬɹɠɟɥɨɜɨɡɵ ɜɫɟɝɞɚ ɨɬɥɢɱɚɸɬɫɹ ɧɚɞɟɠɧɨɫɬɶɸ ɢ ɮɭɧɤɰɢɨɧɚɥɶɧɨɫɬɶɸ ɉɪɟɞɫɬɚɜɢɬɟɥɶ ɜ Ɋɨɫɫɢɢ Ɋɚɞɤɟ Ⱥɥɶɛɢɧ ȼɥɚɞɢɦɢɪɨɜɢɱ +7-916-832 03 73 alwin.radke@tii-sales.com ɭɥ ɋɦɢɪɧɨɜɫɤɚɹ 25 ɨɮɢɫ 407

www.scheuerle.com www.kamag.com

РЕПУТАЦИЯ ОТРАСЛИ

О чем сегодня необходимо говорить Темно-серые и черные перспективы для черной металлургии? «Умирающий слон с дымовой трубой»? Когда дело касается улучшения деловой репутации, некоторые утверждают, что мировая черная металлургия заканчивает свою работу, но другие остаются гораздо более оптимистичными. Мэттью Моггридж*

“There is a view that working in a steel plant is like going down the pits, but nothing could be further from the truth”

«Существует мнение, что работа на сталеплавильном заводе схожа со спуском в угольную шахту, но это весьма далеко от истины»

Michael Treacy, CEO of AIC Steel

Майкл Трейси, компания AIC Steel

«СУЩЕСТВУЕТ мнение, что работа на сталеплавильном заводе схожа со спуском в угольную шахту, но это весьма далеко от истины». Это мнение Майкла Трейси (Michael Treacy), генерального директора компании AIC Steel (Великобритания), который пришел в черную металлургию, имея хорошую деловую репутацию в FIFA. Невозможно сравнивать карьеру в современной черной металлургии с подземной добычей угля или руды, но тогда можно предположить, что отраслевая PRмашина не в состоянии сегодня бороться с широко распространенным представлением отрасли в виде «дымовой трубы». «Черная металлургия мало делала для изменения такой широко распространенной точки зрения», – говорит Матиас Гиерзе (Dr. Mathias Gierse), управляющий директор металлообрабатывающей ком.. пании CD Walzholz (CDW) из Германии. Всемирная ассоциация стали (worldsteel) поддерживает мнение Трейси и уверена, что сравнение современной сталеплавильной промышленности со «спуском в шахту» не в ладах с реальностью. «Многие металлургические заводы мира оснащены современными производственными мощностями, используют самые прогрессивные технологии. Сегодня работать на металлургическом заводе более престижно, чем работать в лаборатории или в диспетчерской», – считает Николас Уолтерс (Nicholas Walters), директор по коммуникациям и общественной политики ассоциации.

По мнению Уолтерса, работники металлургических предприятий могут более негативно отзываться об отрасли, чем крупные аудитории за ее пределами. «Это, возможно, больше связано с вопросами «самоуважения» и «уверенности в себе». Многие десятилетия люди, работающие в металлургии, наблюдали глобальную направленность общественного внимания (в частности правительственной политики) со сдвигом в такие сектора, как ИТ и телекоммуникации, автомобили и транспорт, развлечения и розничная торговля», – говорит он. Требуется больше прозрачности Крупную глобальную программу исследований ассоциация worldsteel провела в 2011 и 2014 годах, и обнаружила, что 63 % респондентов – представителей государственных организаций, акционеров, бизнеса, средств массовой информации и цепочки поставок – положительно отзываются об отрасли. При этом только 7 % респондентов имели неблагоприятное мнение, что связано главным образом с финансовыми показателями и негативным влиянием металлургии на окружающую среду. «Я думаю, что слишком часто черная металлургия рассматривается как отрасль, которая постоянно борется с перепроизводством, теряет свою рабочую силу и негативно влияет на местные сообщества. Необходима большая прозрачность, поскольку негативные впечатления могут

быть исправлены только за счет открытости металлургических заводов для широкого общественного посещения», – сказал Гарет Стейси (Gareth Stace), новый директор компании UK Steel (Великобритания). Возможности для совершенствования Многие отмечают, что черная металлургия весьма неэффективно занималась повышением своей деловой репутации. «После финансового кризиса мировая черная металлургия была, как и десятилетия до него, не в состоянии управлять глобальными избыточными мощностями. Китай пытается решать эту проблему за счет наращивания экспорта, США вводит антидемпинговые пошлины, Европа страдает от перепроизводства и не получает практически никакой прибыли, глобальная индустрия находится в весьма плачевном состоянии», – говорит Гиерзе (CDW). Николас Уолтерс из worldsteel уверен, что всегда есть место для совершенствования: «Отрасль должна работать над продвижением стали как жизненно важного материала. Это особенно справедливо в контексте позиции стали в круговой экономике, которая требует нулевых отходов, снижения количества используемых материалов и поощрения повторного использования и утилизации всех материалов – ключевых преимуществ стали». Но не все так мрачно и пессимистично. По мнению Тодда Зира (Todd Zyra), президента компании Klein Steel, черная метал-

“Starting a career in the steel industry will perhaps end up in dismissal as a consequence of cost-cutting programs”

«Начав свою профессиональную карьеру в черной металлургии, не исключен шанс быть в конечном итоге уволенным из-за программ по сокращению издержек производства»

Mathias Gierse, CD Wälzholz

.. Матиас Гиерзе, компания CD-Wa lzholz

*Matthew Moggridge – главный редактор Steel Times International, Великобритания Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

April 2015 – Vol.39 No.3 – www.steeltimesint.com

PLANT SAFETY CLIMATE POLICY SUSTAINABILITY ENVIRONMENT

Журнал Steel Times International (Великобритания) – ведущий международный журнал на английском языке по черной металлургии. Он содержит актуальные технические статьи, обзоры мировых новостей и событий, отчеты о конференциях, анализы рынков и регионов, профили компаний.

В дополнение к восьми англоязычным выпускам в год также издаются выпуски на русском, китайском и испанском языках, ежегодный каталогсправочник мировых поставщиков.

Май 2014 – Выпуск на русском языке №32 – www.steeltimesint.com

STEEL AND THE CIRCULAR ECONOMY

На русском языке журнал издается с 1992 г. и широко распространяются бесплатно на выставках МеталлургияЛитмаш и Металл-Экспо, международных конференциях в России, а также почтовой рассылкой ведущим компаниям и производителям черных металлов в России и странах СНГ.

World leader in coil joining equipment for the steel processing, tube producing and stamping industries

BUYERS’ GUIDE & DIRECTORY 2015-2016

Веб-сайт журнала ежедневно обновляется новостями и событиями, на нем приводится содержание очередного журнала, в дополнение к печатной версии доступна электронная версия журнала, около 8 тыс. специалистов по всему миру получают по электронной почте еженедельный дайджест мировых новостей. Посетите наш сайт для оформления подписки!

10 РЕПУТАЦИЯ ОТРАСЛИ

“Industry needs to concentrate on focused media campaigns promoting the good news to the general public and to both existing and emerging supply chains”

«Нужна концентрация на целенаправленных кампаниях для СМИ, способствующих подаче широкой публике хороших новостей, показу существующих и новых цепочек поставок стальной продукции»

Gareth Stace, UK Steel

Гарет Стейси, компания UK Steel

лургия является не только одной из самых устойчивых отраслей с учетом вторичной переработки металлолома и снижающегося воздействия на окружающую среду, но также предлагает множество возможностей для тех, кто интересуется карьерой в области STEM (сфере науки, технологии, инженерии и математики). «Сталь – основа обеспечения устойчивого развития современного общества. Она присутствует повсюду в нашей повседневной жизни и находится в самом сердце предоставления решений для многих существующих сегодня проблем», – считает Уолтерс. Вездесущность стали должна подчеркиваться теми, кому поручена задача улучшать ее имидж. «Нужно уделять больше внимания показу важности стали для каждого из нас в повседневной жизни и сильной зависимости каждого промышленного сектора от стали», – говорит Стейси (UK Steel). По его мнению, социальные медиа должны показывать молодым людям, как важна для общества в целом сталь. «Вопрос в том, что внешний мир не в полной мере понимает влияние, которое оказывает сталь на нашу повседневную жизнь, и какие огромные преимущества дает электросталеплавильное производство для окружающей среды за счет интенсивной вторичной переработки собираемого металлолома», – говорит Филипп Белл (Philip K. Bell), президент Ассоциации производителей стали США. Белл утверждает, что мир не осознает, что сегодняшнее производство стали является современным и высокотехнологичным, работает наиболее устойчиво за всю свою историю. «Сталь формирует необходимую инфраструктуру и обеспечивает процветание нации», – говорит Белл. Кто отвечает за улучшение репутации стальной отрасли? «Все вместе», – считает Жан-Пьер Бират (Jean-Pierre Birat), генеральный секретарь Европейской технологической платформы (ESTEP). Он добавляет, что это не только вопрос самого материала. «Компании часто появляются на переднем крае вечерних новостей, когда закрывается местный металлургический завод», – говорит он.

В то время как стальные ассоциации и производители стали в конечном счете отвечают за улучшение репутации отрасли, worldsteel считает жизненно важной роль отдельных компаний-членов ассоциации. «Репутация черной металлургии в области доверия, правдивости, честности, финансовой деятельности, удовлетворенности сотрудников и эффективности обеспечения безопасности труда формируется ими», – говорит Уолтерс. Он считает, что международные, национальные и региональные ассоциации также играют важную роль в «представлении надлежащим образом и эффективно сильных сторон сталеплавильной промышленности и критической роли, которую она играет в нашем обществе для ключевой аудитории». Вард (Ward) из компании SMA утверждает, что «черная металлургия должна полагаться на сотрудника, как посла концепции, по которой лучшие отраслевые специалисты будут повседневно внедрять в окружающем мире идеологию и ценности своей родной компании». Инновации Гиерзе (CDW) считает, что производители стальной продукции должны сосредоточиться на продвижении инноваций и развитии новых видов продуктов, в то время как различные стальные ассоциации должны активно развивать сети продукции с добавленной стоимостью. Стейси (UK Steel) говорит: «Должно быть сочетание активности ассоциаций и производителей. Торговые ассоциации должны концентрироваться на политическом уровне и продвижении социальных и экономических выгод через конкретные мероприятия для СМИ, такие, как Европейский день стали. Нужна концентрация на целенаправленных кампаниях для СМИ, способствующих подаче широкой публике хороших новостей, а также показу существующих и новых цепочек поставок стальной продукции». Тодд Зира (Klein Steel) уверен, что повышение деловой репутации металлургии невозможно обеспечить в вакууме. «Повышение отраслевого профиля – это коллективная ответственность объединений

“We routinely open our doors for tours with the regional business and manufacturing associations”

по стали и металлургических компаний. Мы регулярно открываем двери своих предприятий для экскурсий представителям регионального бизнеса и ассоциаций производителей, ежегодно участвуем в Дне производителя, так что многие могут увидеть своими глазами работу внутри предприятий», – объясняет Зира. По оценке worldsteel финансовые показатели и охрана окружающей среды – две ключевых области, нуждающихся в улучшении. Но это не так просто из-за наличия избыточных металлургических мощностей в мире, высоких издержек производства, существующей логистики и прозрачности ценообразования. «Мы имеем очень сильные природоохранные позиции в области водных ресурсов, воздуха и побочных продуктов, образующихся при производстве стали. Поэтому я не вижу никаких проблем в возможном улучшении коммуникации с обществом», – говорит Уолтерс. Признавая, что сталь является одним из самых высокотехнологичных продуктов в мире, Вард (SMA) считает, что металлурги должны постоянно напоминать внешнему миру, что сталь является не только товаром, но и чрезвычайно универсальным, полезным и вторично перерабатываемым продуктом. «Мы также можем показать, как устойчиво и экологически безопасно работает сегодня электросталеплавильное производство», – говорит он. Представители компаний Klein Steel, UK Steel и CDW рекомендуют обращать больше внимания общественности на социальные преимущества стали, промышленную безопасность, инновационные технологии и продукты, возможности профессионального роста сотрудников. Привлечение молодежи «Черная металлургия может предоставить изобилие возможностей для роста молодых талантов – от получения квалификации оператора машин до инженерных специальностей и получения степени МВА. Ключом является их обучение с показом кратко- и долгосрочных преимуществ работы в черной металлургии», – считает Зира (Klein Steel).

«Мы регулярно открываем двери своих предприятий для проведения ознакомительных туров представителей регионального бизнеса и производственных объединений»

Todd Zyra, Klein Steel Тодд Зира, компания Klein Steel Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

сварить

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.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

12 РЕПУТАЦИЯ ОТРАСЛИ

“For some steel companies it is very difficult to assess and understand the benefits of investing in reputation building activities”

«Для некоторых металлургических компаний до сих пор весьма трудно оценить и понять преимущества инвестирования в повышение своей деловой репутации»

Rafael Rubio, Alacero

Рафаэль Рубио, Alacero

Сталь не воспринимается заманчиво при сравнении с высокотехнологичными отраслями. «Если вы спросите сегодняшних выпускников школ, где они предпочтут начать свою карьеру – в стальной компании или в Силиконовой долине – я думаю, что ответ будет: «В Силиконовой долине». Сегодня, когда мировые газеты пестрят заголовками о закрытии металлургических предприятий и наполнены рекламой прочности и преимуществ алюминия, производство стали выглядит умирающей отраслью», – говорит он. Жан-Пьер Бират (ESTEP) утверждает, что молодые люди не думают о выборе производства стали в качестве первого рабочего места, широкая общественность также смотрит на черную металлургию как на устаревшую отрасль. Наставничество и внимание к профессиональному обучению – шаг в правильном направлении. «Оплаченное получение рабочей квалификации и профессиональных навыков является мощным стимулом для многих выпускников школ. В Великобритании при содействии правительства растет число обучающихся металлургическим профессиям, хотя многое еще предстоит сделать, в частности, в области финансирования и обеспечения гарантий получения ими рабочих мест», – считает Стейси. Вард (SMA) отмечает рост сотрудничества с местными колледжами и университетами в области разработки учебных программ (включая получение степени) с привязкой к черной металлургии, в том числе с Техасским госуниверситетом. Инициатива worldsteel «я люблю сталь» является отличным способом демонстрации различных вариантов карьеры, доступных в металлургии. «Эта программа управляется отдельными компаниями и широко использует социальные медиаплатформы для распространения молвы о нашей отрасли», – добавляет он. В США проблема привлечения молодых людей в черную металлургию весьма актуальна. Эндрю Харшау (Andrew Harshaw), генеральный директор ArcelorMittal USA, выступая недавно на международной конференции AISTech в Кливленде (США) от-

метил, что средний возраст работников его компании составляет 57 лет, и что в течение последующих пяти лет около 40 % сотрудников выйдет на пенсию. Но по мнению Уолтерса (worldsteel), это не норма для всей отрасли. Вице-президент корпорации Nucor Майкл Ли (Michael Lee) говорит, что компания работает с тремя десятками колледжей и университетов, много времени и усилий направляет на улучшение общего восприятия черной металлургии. Зира считает, что «первоклассная репутация компании Klein Steel на рынке» во многом обусловлена высоким уровнем деловой репутации каждого члена команды и отлаженным механизмом набора работников с «надежной программой управления талантами». Неизменная приверженность компании к инвестициям в профессиональный рост своих сотрудников также является значительным стимулом для молодых специалистов в Klein Steel. Университет Klein Steel предлагает широкий выбор электронного обучения и занятий под руководством инструкторов. Ролевые модели Институт металло-сервисных центров (MSCI) в США является примером модели и инициатив для повышения деловой репутации отрасли. «MSCI имеет сильный голос в США, особенно в области пропаганды металлургической промышленности. Лидеры института тратят много времени на уровне федерального правительства с целью снижения налогового бремени, создания здравой нормативной базы, расширения доступа к глобальным рынкам, соблюдения торговых соглашений», – говорит Зира. Гарет Стейси (UK Steel) считает корпорацию Nucor в США наиболее инновационной сталеплавильной компанией в мире, признанным мировым лидером в области внедрения новых технологий и подготовки профессиональных кадров. Хорошая деловая репутация По мнению Варда (SMA) крупные международные компании ArcelorMittal и Gerdau имеют оптимальное сочетание CSR, обще-

“The industry needs to work harder to promote steel as a vital material” Nicholas Walters, worldsteel

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

ственной деятельности и корпоративных коммуникаций для сохранения и укрепления своей деловой репутации. Он «чрезвычайно впечатлен» подходом компаний Steel Dynamics и Nucor к формированию корпоративного имиджа и поддержанию отличительной корпоративной культуры. «Я недавно был на мероприятии, где руководители этих крупных корпораций представляли видение своей корпоративной культуры, как уникальный и один из главных факторов, который обеспечивает им конкурентные преимущества на рынке», – сказал он. Уолтерс (worldsteel) считает, что лучшим способом оценки усилий по повышению деловой репутации является обзор веб-сайтов металлургических компаний и количественная оценка посещений их социальных медиа-сайтов. Среди наилучших инициатив и сайтов он отмечает компании POSCO, Voestalpine, ArcelorMittal и Ternium/Tenaris. Компания Voestalpine активно представлена в социальных медиа с 2009 года и использует их для повышения информированности общественности о компании, ее истории, сотрудниках, продуктах и выполняемых проектах. Основная цель этой инициативы заключается не в повышении объемов продаж, а в более ощутимом представлении жизни компании перспективным целевым группам. Гиерзе (CDW) утверждает, что свежий или молодой образ никак не связывается с представлением о современной металлургии, которая находясь в режиме выживания, испытывает большие трудности с привлечением правильных кадров. «Начав свою профессиональную карьеру в черной металлургии, для любого молодого человека не исключен шанс быть в конечном итоге уволенным из-за программ по сокращению издержек производства», – предостерегает он. «Рабочие нагрузки все больше и больше будут концентрироваться на меньшей численности работающих, будущие перспективы видятся в темно-сером/черном цвете, поскольку никто не Окончание статьи ▶ 20

«Промышленность должна гораздо больше работать над повышением репутации стали, как жизненно необходимого материала» Николас Уолтерс, worldsteel

www.steeltimesint.com

Инновационные технологии для металлургической промышленности

Холодная прокатка n Обработка полос n Химическая обработка Термическая обработка n Механическое оборудование Автоматизация n Экстракционная металлургия www.cmigroupe.com ДИЗАЙН | ИНЖИНИРИНГ | ВВОД В ЭКСПЛУАТАЦИЮ | ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОМОЩЬ И ОБУЧЕНИЕ | ПОСЛЕПРОДАЖНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

14 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

Сравнение методов внедоменной десульфурации чугуна в кислородно-конвертерном производстве стали Из-за повышенных рыночных требований к качеству стали и роста содержания серы в жидком передельном чугуне подавляющее большинство кислородно-конвертерных цехов металлургических заводов по всему миру применяют внедоменную десульфурацию (обессеривание) чугуна в разливочных ковшах, по крайней мере, для части выплавляемой ими стали. Несмотря на то, что можно проводить десульфурацию стали после кислородного конвертера, с экономической точки зрения более предпочтительным является удаление серы из жидкого чугуна перед его заливкой в конвертер. Фрэнк Шрама, Барт ван ден Берг, Гвидо ван Хаттум*

ХОТЯ и существует множество методов десульфурации жидкого чугуна, в больших коммерческих масштабах на металлургических комбинатах используются в основном следующие три технологии: ● процесс Kanbara Reactor (КР) – с известью в качестве реагента и механическим перемешиванием жидкого чугуна; ● процесс «Украина-Desmag» или процесс моно-инжектирования диспергированного магния через погружную фурму (MMI) – с магнием в качестве реагента; ● процесс коинжекции – совместного вдувания через одну фурму в струе нейтрального газа смеси десульфурационных реагентов – магния и порошковой извести или карбида кальция (иногда всех трех компонентов) в качестве десульфураторов. Реагенты-десульфураторы Реагентами, которые используют в технологических процессах КР, MMI и коинжекции, являются обожженная известь, карбид кальция и магний. Все процессы десульфурации основаны на следующих химических реакциях: S(fe) + СаО → CaS + O(fe) S(fe) + CaC2 → CaS + 2C(fe) S(fe) + Mg → MgS

(1) (2) (3)

Реакция 3 проходит в три раза быстрее, чем реакция 2 и в 20 раз быстрее, чем реакция 1. Это означает, что магний является намного более быстрым и лучMg Ca

шим реагентом, чем другие. После этих реакций образуются соединения (сульфиды) CaS и MgS, которые имеют более низкую плотность, чем жидкий чугун, поэтому они всплывают на поверхность и формируют слой шлака. Когда этот слой шлака с сульфидами скачивают, сера удаляется из жидкого чугуна. Скачивание шлака – неизбежная часть процесса десульфурации. Когда MgS достигает поверхности и вступает в контакт с кислородом, происходит следующая реакция:

Сера в жидком чугуне

2MgS + О2 → 2MgO + 2S

Время

Рис. 1. График равновесия реакции растворения магния и кальция с серой в чугуне

(4)

Несвязанная сера растворяется обратно в жидком чугуне. Это явление называется повторной сульфурацией (ресульфурацией) и может быть предотвращено двумя путями – исключением контакта между MgS и воздухом, что приводит к практическим проблемам (для этого процессы инжекции и скачивания шлака должны проводиться в инертной среде), или путем связывания серы с кальцием,

чтобы сформировать более стабильные соединения CaS: MgS + CaO → CaS + MgO (5) MgS + CaC2 + 1/2О2 → CaS + MgO + 2С(6) Образующиеся CaS и MgO остаются в шлаке в виде более стабильных твердых соединений. Благодаря кинетике реакции магний является более быстрым реагентом, чем альтернативные реагенты на основе кальция, но известь и карбид кальция имеют низкую равновесную реакцию с серой в жидком чугуне (рис. 1). Это означает, что ввод магния в расплав необходим для ускорения процесса, но для достижения низких концентраций серы в чугуне необходимы известь или карбид кальция. Формирующиеся в реакциях 1 и 2 соединения CaS остаются прикрепленными к частице реагента, которая будет подниматься к поверхности слоя шлака из-за восходящего давления в течение минуты. Реакция 3 является гомогенной реакцией, это означает, что магний сначала необходимо

*Frank Schrama, Bart van den Berg, Guido van Hattum – компания Danieli Corus, Нидерланды Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

©BICOM_13155.07

0.07.2015

Инновационные вакуумные технологии для дегазации стали.

Повышенная безопасность процессов дегазации благодаря взрывозащищённой конструкции системы в соответствии с ATEX. При выборе новых вакуумных систем, идеально подходящих для VD, VOD, RH и других процессов дегазации стали, положитесь на Oerlikon Leybold Vacuum. Наше сверхпрочное, компактное и высокоэффективное оборудование для вакуумирования обеспечивает превосходный контроль и высокое время безотказной работы. Oerlikon Leybold Vacuum предоставляет системы, сертифицированные по ATEX для осуществления процессов дегазации стали при работе с взрывоопасными газовыми смесями. Если Вы хотите повысить производительность и безопасность процесса, уменьшив при этом потребление энергии и сократив производственную площадь, обращайтесь к нам. www.oerlikon.com/leyboldvacuum Oerlikon Leybold Vacuum GmbH Bonner Strasse 498 D-50968 Köln T +49 (0)221 347-0 F +49 (0)221 347-1250 info.vacuum@oerlikon.com www.oerlikon.com/leyboldvacuum

16 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

растворить в жидком чугуне, прежде чем он прореагирует с серой. Поэтому образование MgS начинается с одной молекулы и занимает гораздо больше времени, чтобы сформировать кластер и затем подняться в шлак (около 5–8 мин). На практике это означает, что для эффективного обессеривания процесс скачивания шлака не должен быть остановлен ранее, чем через восемь минут после того, как были введены последние частицы магния. Реактор Kanbara Процесс КР был разработан в Японии компанией Nippon Steel в 1963 году. Причиной поиска альтернативного процесса стал дефицит магния в Японии. В качестве основного реагента здесь используется известь, но иногда также добавляют CaF2 и/или Al2O3. Реагент вводят в жидкий чугун либо через вращающуюся огнеупорную фурму (типичная скорость составляет 100–120 оборотов в минуту) вместе с газом-носителем (обычно азотом), либо реагент добавляют в ковш сверху. Перемешивающая фурма с четырьмя массивными лопастями создает турбулентное перемешивание жидкого чугуна в ковше (рис. 2). Из-за сильного барботажа размер пузырьков транспортирующего газа снижается, а время пребывания извести в жидком чугуне становится дольше, чем при статической инжекции. Увеличение продолжительности контакта имеет большое значение для этого процесса, поскольку известь является относительно медленным реагентом. В процессе КР известь используется гораздо эффективнее, что обеспечивает возможность применения меньших объемов извести, и известь может быть более низкого качества. Однако наличие сильного барботажа расплава также означает, что еще до начала процесса десульфурации необходимо провести скачивание шлака с поверхности жидкого чугуна для снижения концентрации SiO2, содержа-

Рис. 2. Схема процесса Kanbara Reactor (KR)

Процесс скачивания шлака - неизбежная часть процесса десульфурации чугуна в ковшах

щегося в доменном шлаке, так как он снижает эффективность реакции извести. Перемешивающие лопасти и огнеупорная футеровка заливочного ковша подвергаются повышенному износу. Наконец для создания турбулентности и сильного барботажа в ковше с жидким чугуном требуется ковш с большим размером его борта над поверхностью расплава (обычно на 1 м выше, чем при методе коинжекции). Моно-инжекция магния Процесс моно-инжекции магния MMI (magnesium mono-injection) был разработан в ИЧМ Национальной академии наук Украины в 1969–71 годах. До настоящего времени он по-прежнему используется в основном на заводах в России и на Украине, а также на нескольких заводах в Китае. Тестирование этого метода десульфурации на заводах Северной Америки не позволило внедрить его в практику работы из-за сильной нестабильности процесса и испарений магния. При процессе MMI в жидкий чугун с помощью колоколообразной фурмы в струе нейтрального газа инжектируется магний в смеси с порошковой известью (рис. 3). Колокол на конце фурмы используется в ка-

Рис. 3. Схема процесса моно-инжекции магния (MMI)

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

честве испарительной камеры с щелями для выхода паров магния (который имеет относительно низкую точку кипения 1107 °С) с целью стабилизации процесса. Тем не менее, в промышленности есть и заводы, работающие с большегрузными заливочными ковшами, где используют прямые фурмы без колпаков с испарительной камерой. В обоих случаях за счет испарения магния вызывается достаточно сильный барботаж, чтобы обеспечить хорошее распределение реагента в жидком чугуне. Сторонники этого процесса часто заявляют, что добавка порошковой извести не оказывает существенного влияния на эффективность процесса десульфурации магнием. Это верно, поскольку магний реагирует в 20 раз быстрее, чем реагирует известь, и вклад одинакового с магнием количества извести в процесс десульфурации составляет менее чем 5 %. Наоборот, декларируется, что на самом деле порошковая известь снижает эффективность магния, особенно в тех случаях, когда известь недостаточно хорошо обожжена. Это приводит к следующим реакциям: СаСО3 → СаО + O(fe) + CO О(fe) + Mg → MgO

(7) (8)

Когда в качестве реагента используют только магний, серьезной проблемой становится возможность ресульфурации чугуна. Еще одной проблемой является тонкий слой образующегося шлака (по сравнению с технологиями КР и коинжекции), что приводит к росту потерь железа со скачиваемым шлаком. Для того чтобы стабилизировать слой шлака и замедлить повторную сульфурацию на большинстве металлургических заводов в ковш на поверхность шлака добавляют известь, флюс и коагулянты. Коинжекция Совместное введение магния и извести сочетает в себе преимущества обоих ре-

Рис. 4. Схема процесса коинжекции

www.steeltimesint.com

Технология контроля течения металла от конвертера до кристаллизатора

Технология шиберных затворов n Затворы выпускных отверстий жидкого металла n Затворы ковшей n Затворы промежуточных ковшей n Устройства быстрой смены погружных стаканов n Устройства быстрой смены стаканов-дозаторов Дополнительный сервис n Инжиниринговые услуги по проекту n Авторский надзор/пуско-наладка n Профессиональное обучение персонала n Послепродажное обслуживание

Технология операционного контроля n Оценка процесса непрерывной разливки n Автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе n Автоматический контроль уровня металла в промежуточном ковше n Визуализация процесса непрерывной разливки n Интегрированная система раннего обнаружения шлака

Приводы и Технология инертного газа n Гидравлические системы n Приводы цилиндров n Пневмоприводы n Электрические приводы n Системы продувки инертным газом

Stopinc Aktiengesellschaft, Bösch 83a, CH-6331 Hünenberg, Switzerland Phone: +41 41 785 75 00, Fax: +41 41 785 75 01, E-mail: stopinc@rhi-ag.com, www.stopinc.ch

EXCELLENCE IN FLOW CONTROL

www.rhi-ag.com

18 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

агентов (рис. 4). Магний позволяет быстро провести процесс обессеривания, в то время как известь обеспечивает получение низкой конечной концентрации серы. В прошлом известь иногда заменяли карбидом кальция, который является более эффективным реагентом, но из-за проблем безопасности труда этот вариант практически не используется сегодня на новых заводах. Совместное введение реагентов-десульфураторов методом коинжекции используется во всем мире, и сегодня этот процесс считается стандартной практикой. Реагенты хранят в различных дозирующих бункерах и с помощью специальных аэросмесителей подают через пневмотранспортные материалопроводы в линию. Реагенты инжектируют через прямую фурму в дне ковша или через несколько отверстий на боковых стенках ковша. Для инжекции используется транспортировочный газ (обычно азот). Газ-носитель и испаряющийся магний создают сильный барботаж в ковше, чем и обеспечивается достаточно хорошее распределение реагента. Преимущество совместной инжекции состоит в том, что при необходимости в ходе процесса может быть изменено соотношение между магнием и известью/CaC2. Например, если для процесса доступно больше времени, то больше извести и меньше магния может быть введено, что делает процесс более гибким и экономически эффективным. Сопоставление технологических процессов Все методы имеют свои сильные и слабые стороны. Конкретные условия и требования каждого металлургического завода устанавливают приоритеты в выборе наиболее подходящего метода десульфурации. Тем не менее, три эти способа можно сравнить по основным техническим и металлургическим аспектам. Продолжительность обработки Продолжительность проведения процесса десульфурации зависит от того, как быстро вводимые реагенты реагируют с серой. Поскольку магний реагирует намного быстрее, чем известь, то процессы MMI и коинжекции идут быстрее, чем процесс КР. Процесс КР характеризуется дополнительной задержкой, поскольку часто перед инжектированием магния требуется проведение дополнительной операции скачивания шлака. В соответствии с литературными данными продолжительность обработки в процессе КР в среднем на 10–20 % больше, чем при коинжекции. Процесс MMI, как правило, требует более короткого периода вдувания реагентов, чем при коинжекции. Однако выигрыш в длительности обработки ограничен, так как процесс скачивания шлака может быть прекращен только тогда, ко-

гда все частицы MgS достигнут слоя шлака (что может занять до восьми минут). В целом, процесс MMI быстрее, чем коинжекция с магний-известковой смесью (примерно на 5 %); коинжекция с магнием и карбидом кальция проходит обычно даже быстрее, чем процесс MMI. Потери железа Потери железа при скачивании шлака являются серьезной проблемой. Железо теряется двумя путями. Во время формирования шлака капельки железа захватываются в шлаке и образуют с ней эмульсию. При скачивании шлака такое уловленное железо теряется вместе с эмульсией. Обычно около половины объема шлака содержит железо в эмульсии. Это означает, что эмульсионные потери железа могут быть минимизированы за счет сокращения общего количества шлака. Другим важным фактором потерь является увлекаемое со шлаком при скачивании некоторое количество железа. Такие увлекаемые со шлаком потери железа могут быть снижены за счет более тщательного проведения процесса скачивания или за счет наведения более вязкого шлака, который достаточно хорошо удаляется с поверхности металла гребковыми машинами для скачивания шлака. Из-за большого количества шлака, создаваемого в процессе КР, а также требуемого дополнительно удаления шлака перед проведением десульфурациии, полные потери железа, как правило, в 2–3 раза больше, чем при коинжекции. Процесс MMI имеет низкие эмульсионные потери железа, так как в нем формируется мало шлака (в семь раз меньше, чем при коинжекции). Однако из-за низкой основности шлак в процессе MMI может содержать больше железа в эмульсии, чем шлак, который содержит кальций. Потери за счет уноса железа в процессе MMI выше, чем для коинжекции или КР, так как процесс скачивания шлака затруднен изза небольшого слоя шлака. Кроме того, процесс MMI требует более тщательного скачивания шлака из-за повышенной концентрации серы в шлаке и риска ресульфурации. Тем не менее в некоторых научных статьях заявляют о довольно низких потерях железа в процессе MMI (ниже 0,03 %), что кажется невозможным при принятии во внимание всех потерь от захвата железа. На практике, потери железа в процессе MMI аналогичны процессу коинжекции: около 1 % против 2–3 % в процессе КР. Износ огнеупоров и фурм Высокие температуры и коррозионный состав жидкого чугуна и шлака являются главными причинами износа огнеупоров и фурм. Для процесса КР перемешивание металла с реагентом и турбулентность, создаваемая вращающимся ротором-мешалкой, является основным фактором износа. Роторы-мешалки также подвер-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

Работа системы коинжекции в кислородноконвертерном цехе на заводе в Китае

гаются износу, при этом лопасти могут отрываться, что снижает турбулентность и эффективность процесса. Из-за проблем с износом множество исследований было направлено на анализ огнеупоров, особенно для системы КР. Процесс MMI имеет меньше проблем с износом, чем процесс КР, из-за меньшего эффекта турбулентности. Однако, поскольку вместо извести используется магний, то основность наводимого шлака снижается, что вызывает увеличение коррозионного износа. В процессе коинжекции турбулентность расплава меньше, чем в процессе MMI и шлак имеет более высокую основность, что и объясняет, почему огнеупоры и фурмы подвергаются существенному износу в этом процессе. Тепловые потери В процессе десульфурации чугуна в ковше жидкий металл теряет тепло и охлаждается. Температура расплавленного чугуна при его заливке в конвертер влияет на количество металлома, которое может быть добавлено и/или на время продувки конвертера. Если температура жидкого чугуна в ковше, поступающем на десульфурацию, уже слишком низкая, то процесс десульфурации должен быть пропущен. Это более общее правило для процесса КР. Потери температуры в процессе десульфурации могут стать проблемой в зависимости от местных ценовых различий между жидким чугуном и металломом. Более высокие потери температуры чугуна в ковше могут быть вызваны более длительной продолжительностью процесса, повышенной турбулентностью, меньшим объемом шлака (шлак действует в качестве изолирующего материала) и использованием реагентов, которые генерируют меньше тепла (магний вызывает экзотермическую реакцию, а известь не вызывает). Процесс КР имеет большую длительность процесса, высокую турбулентность и не имеет никаких серьезных экзотермических реакций, что и приводит к потерям температуры, которые, как правило, в три раза выше, чем www.steeltimesint.com

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ 19

Таблица 1. Качественное сравнение основных технологических процессов внедоменной десульфурации чугуна Процесс КР

Процесс MMI

Коинжекция

Продолжительность процесса

Потери железа

Износ оборудования Потери температуры Низкое содержание серы Гибкость производства Безопасность труда

для процессов коинжекции или MMI. Коинжекция обычно занимает больше времени, чем инжектирование в процессе MMI. С другой стороны, коинжекция характеризуется меньшей турбулентностью и более толстым слоем шлака. Таким образом, потери температуры для процесса совместной инжекции десульфураторов и процесса MMI схожи. Низкое содержание серы В настоящее время может быть востребован жидкий чугун только с низким содержанием серы до 10–20 ppm. Из-за равновесия реакции магний-сера и в результате повторной сульфурации (ресульфурации), одного только магния в качестве реагента не будет достаточно, чтобы достичь такой низкой концентрации. В литературе декларируется получение низкосернистых сталей с использованием только магния, но эти измерения были сделаны сразу же после инжекции (до прохождения ресульфурации). На практике, когда применяют процесс десульфурации MMI, поступающий на заливку в конвертер жидкий чугун никогда не имеет содержание серы ниже 0,006 %. Это может быть немного компенсировано добавлением флюсов сверху. Коинжекция способна стабильно обеспечивать низкие концентрации серы. Однако, поскольку эффективность магния при низких концентрациях серы снижается, то только ввод извести способствует продолжению десульфурации, как только достигаются низкие концентрации. Из-за сниженной турбулентности при коинжекции достижение самой низкой концентрации серы занимает больше времени и требует больше реагентов, чем в процессе КР. Когда последовательно требуются низкие концентрации серы, то наиболее подходящим является процесс КР. Гибкость процесса Установка для десульфурации, которая может реагировать на изменяющиеся обстоятельства, такие как дефицит реагентов или нехватка времени для проведения процесса, становится полезной для повышения общей гибкости работы завода. Процесс КР не является гибким в отношении длительности процесса, так как в нем уже применены оптимальные потоки извести и скорости перемешивания. КР может только сократить продолжительность процесса за счет снижения исходного соwww.steeltimesint.com

Таблица 2. Наиболее важные статьи производственных расходов процессов десульфурации, €/т жидкого чугуна Процесс КР

Процесс MMI

Коинжекция

Потери железа

€ 7,50

€ 3,00

Стоимость реагентов

€ 0,70

€ 1,45

€ 1,60

Износ оборудования

€ 1,00

€ 0,70

€ 0,41

Потери температуры

€ 0,75

€ 0,25

Всего

€ 9,95

€ 5,40

€ 5,26

держания серы в чугуне. Доступность реагентов, как правило, не является проблемой для процесса КР. Однако магний для процесса MMI может стать дефицитным, что может привести к росту эксплуатационных расходов или даже к остановке производства. Система коинжекции обеспечивает высокую гибкость для обоих составляющих процесса (длительность процесса и дефицит реагентов), так как скорости и соотношения можно регулировать. Даже карбид кальция может быть введен в качестве альтернативы. Безопасность Магний является опасным горючим компонетом и может возгораться при попадании влаги. При контакте магния с водой может образовываться взрывоопасный водород. Для десульфурации используют гранулированный магний с солевыми покрытиями, для снижения его опасности. Тем не менее, даже магний с покрытием остается более опасным, чем реагент в виде обожженной извести. В процессе MMI (а иногда и в процессе КР) для стабилизации процесса могут добавлять фторид кальция. Но в ходе реакции фторида кальция образуется весьма токсичный газообразный фтор. Это, вместе с сильным барботажем ванны расплава во время вдувания (в связи с испарением и окислением магния), делает процесс MMI относительно небезопасным для здоровья человека и окружающей среды. Последнее и стало одной из основных причин, почему процесс MMI не был принят на меткомбинатах Северной Америки. Благодаря использованию магния, коинжекция считается менее безопасной, чем процесс КР, поскольку проходит без фторида кальция, используемого в процессе КР. Из соображений безопасности, карбид кальция (который может образовывать взрывоопасный газ ацетилен при контакте с водой) практически не используется на новых установках коинжекции. При сравнении с процессом КР с вдуванием части фтористого кальция, процесс коинжекции (с использованием извести) является более безопасным вариантом. Экономическое сопоставление процессов При рассмотрении капитальных затрат можно констатировать, что установка системы КР обходится дороже, чем приме-

нение процессов коинжекции и MMI из-за больших затрат на структурные конструкции стенда перемешивания и систем поддержки фурмы и двигателей. Процесс MMI немного дешевле, чем процесс коинжекции, потому что в нем требуется только один дозатор. Тем не менее, эксплуатационные расходы, как правило, являются наиболее важным фактором при выборе. Наиболее значительный вклад в эксплуатационные расходы вносят описанные ниже статьи затрат. Потери металла Потери железа при скачивании шлака являются наиболее важным фактором производственных затрат. Мы предполагаем, что цена жидкого чугуна составляет около 300 €/т. Потери металла в процессах MMI и коинжекции составляют около 1 % и до 2,5 % для процесса КР. В общем, расходы из-за потерь железа могут быть снижены при рассмотрении влияния процесса вторичной переработки шлака, но здесь это не учитывается. Расходы на десульфураторы Предполагается, что магний стоит около 2500 €/т, известь для коинжекции – 175 €/т и известь для процесса КР (низкого качества) – 50 €/т. Считается, что для процессов MMI и коинжекции требуется ввод 0,5 кг магния на тонну. При среднем соотношении 1:4 (Mg:СаО) для процесса коинжекции также потребуется 2 кг извести на тонну. В процессе КР вводится 10 кг извести на тонну. В процессах КР и MMI часто также добавляют флюс и/или коагулянты (примерно 500 кг/плавку, которые стоят около 80 €/т). Затраты на это оцениваются в 0,20 €/т. Износ оборудования Наиболее ощутимым является износ огнеупорных материалов фурм и заливочного ковша. Обслуживание остальной части оборудования не принимается во внимание, поскольку различия между сравниваемыми процессами незначительны. Полная фурменная система КР обрабатывает в среднем 30 тыс. т (150 плавок по 200 т) и стоит около €8 тыс. Фурма системы MMI обрабатывает в среднем 10 тыс. т (50 плавок) и стоит около €1500. Фурма системы коинжекции также выдерживает в среднем 10 тыс. т и стоит около €800. Средняя продолжительность работы фурм также учитывает возмож-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

20 ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

ность их поломки или блокировки во время обработки первой плавки. Стоимость замены огнеупорной футеровки заливочного ковша для передачи расплавленного чугуна составляет около €12 тысяч (с учетом оплаты труда). Так как для процессов MMI и КР требуются ковши с большей высотой борта над поверхностью расплава (по крайней мере, на 50 см), то и количество необходимых огнеупоров повышается на 10 % (общая сумма расходов достигает €13,200). Для системы КР огнеупоры должны заменяться в среднем через каждые 18 тыс. т чугуна (90 плавок). Для систем MMI потребность в замене огнеупоров для футеровки ковша возникает в среднем через каждые 24 тыс. т (120 плавок). Для процесса коинжекции замена огнеупорный футеровки ковша должна проводиться через каждые 36 тыс. т (180 плавок). Тепловые потери При повышенных тепловых потерях жидкого чугуна в процессе десульфрации и поступлении такого чугуна на заливку в конвертер снижаются возможности добавления желаемого количества металлолома. Эти дополнительные затраты на жидкий чугун за минусом расходов на ме-

▶ Окончание статьи со стр. 12

знает, какой металлургический завод выживет и под каким брендом», – пессимистически завершает Гиерзе. Гарет Стейси (US Steel) считает, что еще мало делается для заполнения существующего сегодня пробела в наборе работников, поскольку металлургическая промышленность находится под постоянным давлением необходимости сокращения производственных расходов, чтобы сохранить международную конкурентоспособность в недобросовестной рыночной среде (высокие энергозатраты, нереальные уровни бизнеса, рост объемов демпинга и затрат на соблюдение природоохранных требований). «Профессиональные навыки и, следовательно, привлечение новых работников, является ключевой темой нашей недавно опубликованной промышленной стратегии «Industrial Strategy for Metals», – говорит Стейси. В США, по утверждению Варда, у молодежи нет возможности достаточно рано узнать о преимуществах карьеры в черной металлургии. Местные ярмарки занятости, заводские туры, программы наставничества, родительские обсуждения карьерного роста и программы STEM образования еще впереди. Долгосрочная рентабельность – единственное решение проблемы набора персонала, считает Гиезе (CDW). Черная ме-

таллолом оцениваются в 0,025 €/°C на т жидкого чугуна. В процессах коинжекции и MMI средние потери температуры достигают 10 °С на плавку против 30 °C на плавку для процесса КР. Некоторые расходы связаны с использованием газа (азота) и электроэнергии. Однако для проведения сравнительного анализа четкие цифры отсутствуют. Оценочные данные показывают значения около 0,05 €/т стали, которые не оказывают значительного влияния на общий уровень OPEX. Однако понятно, что процесс КР требует гораздо больше электроэнергии, в то время как процесс MMI требует в 5–6 раз больше азота, чем при коинжекции. Также пренебрегаем влиянием расходов на запасные части, так как они не превышают 0,05 €/т. Выводы Авторами проведено сравнение трех основных методов внедоменной десульфурации чугуна перед подачей в конвертер с учетом металлургических показателей и затрат на десульфурацию. Полученные цифры следует рассматривать как усредненные и оценочные, основанные на опыте и литературных данных. Местные условия и ценовые колебания не прини-

таллургия испытывает нехватку рабочих основных металлургических профессий на протяжении десятилетий и главным камнем преткновения является то, что молодые люди должны связывать свою жизнь с отраслью, имеющей существенные избыточные мощности. Глобальный имидж Рафаэль Рубио (Rafael Rubio), генеральный директор латиноамериканской ассоциации стали Alacero, утверждает, что в прошлом черная металлургия никогда не испытывала потребности заниматься повышением своей репутации, но все изменилось в начале нулевых, когда усиление конкуренции и потребности реагировать на экологические и социальные вызовы местных сообществ, заставили промышленность обратить внимание на ее глобальный имидж. «В настоящее время мы можем уверенно сказать, что существуют ведущие мировые компании с развитыми коммуникациями, которые отвечают самым высоким международным практикам в отношении инноваций и использования новых технологий», – говорит Рубио. Тем не менее, он считает, что для некоторых металлургических компаний весьма трудно оценить и понять преимущества инвестирования в повышение деловой репутации и развитие открытых отношений с широким кругом акционеров. Ассоциация Alacero постоянно генерирует по-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

мались во внимание. Тем не менее, на основе полученных данных можно сделать некоторые выводы. С учетом показателей и эксплуатационных расходов процесс десульфурации Kanbara Reactor (KR) является жизнеспособным промышленным вариантом только тогда, когда основной целью является производство низкосернистой стали, и когда длительность процесса обработки, падение температуры и потери жидкого чугуна не являются проблемой для производителя. Когда не требуется производство марок стали с очень низким содержанием серы, повторная сульфурация не является проблемой, и требуется короткая длительность процесса рафинирования, процесс моно-впрыска магния MMI – наиболее эффективная технология. Коинжекция магния и извести – самый гибкий и надежный вариант внедоменной десульфурации жидкого чугуна в ковше. Для широкого сортамента марок стали, в том числе низкосернистых и стандартных классов, процесс коинжекции с совместным введением реагентов является наиболее эффективным и привлекательным промышленным методом с точки зрения экономики процесса. n

вышенный интерес средств массовой информации к осознанию преимуществ стали. Отмечается рост участников из строительной отрасли в специальных курсах Alacero, конкурсах среди студентовархитекторов (в 2014 году 1300 студентов из 140 архитектурных школ в девяти странах Латинской Америки разработали и представили свои проекты в рамках этого успешного мероприятия). Вопросы улучшения имиджа черной металлургии долго игнорировались металлургами и стальными ассоциациями, но сегодня появилось много позитивной информации для обнародования. По оценке worldsteel сталь обеспечивает возможность устойчивого развития, необходимого для удовлетворения потребностей человечества к 2050 году, когда 9 миллиардов человек будет бродить по земле. Сталь на 100 % подвергается вторичной переработке без потери своих внутренних характеристик, потрясает воображение цифра в 75 %, отражающая долю всех когда-либо созданных стальных продуктов, которые до сих пор продолжают использоваться во всем мире. В качестве составной части так называемой «круговой экономики», развитию которой способствует безотходное производство, вторичное использование материалов и утилизация, сталь является одним из наиболее «правильных» продуктов на земном шаре, так что пойдите и расскажите об этом еще кому-нибудь. n www.steeltimesint.com

ПРОФИЛЬ КОМПАНИИ 21

Компания BLS: ведущий поставщик современного оборудования прокатных станов и сталеплавильных цехов Компания BLS Machinery and Engineering (Турция) – ведущий поставщик комплексных решений в сфере модернизации и производства оборудования прокатных станов и сталеплавильных цехов на условиях «под ключ» с решительным акцентом на лидерство в предоставлении клиентам решений и услуг с учетом их конкретных условий и требований. С более чем 30-летним опытом успешной работы в мировой черной металлургии компания стремится обеспечить повышение добавленной стоимости своим клиентам за счет прогрессивных технических решений и услуг высочайшего уровня. С момента основания компания демонстрирует динамичный рост, обеспечивший ей высокую деловую репутацию на мировом рынке как надежного поставщика современного металлургического оборудования и высококачественных, экономически эффективных бизнес-решений. Возможность достижения таких значительных успехов за относительно короткий промежуток времени обеспечили способность компании к постоянному развитию и гибкий подход к динамично развивающемуся бизнесу во всем мире.

Сегодня компания BLS обеспечивает широкий спектр решений для металлургии – от поставки машин и оборудования до реализации комплексных проектов металлургического производства на условиях «под ключ» – на двух собственных машиностроительных предприятий в Стамбуле и Испарта (Турция). Эти производства с современным металлообрабатывающим оборудованием имеют около 20 тыс. м2 открытых площадей и 9 тыс. м2 крытых производственных цехов для выполнения заказов клиентов со всего земного шара. В компании работает более 150 сотрудников и квалифицированных инженеров, участвующих в проектировании и управлении проектами. Компания BLS накопила большой опыт и обладает современными производственными возможностями для изготовления и комплексной поставки прокатных станов и оборудования электросталеплавильных цехов производительностью до 1,5 млн т/год. В соответствии с потребностями и требованиями заказчика на наших среднесортных непрерывных прокатных станах можно эффективно производить арматуру диаметром от 8 до 32 мм, катанку диаметром от 5,5 до 16 мм и др. виды продукции.

Кроме изготовления и поставки металлургического оборудования компания также осуществляет и оказывает помощь своим клиентам в следующих видах деятельности, связанных с проектированием, созданием и установкой оборудования прокатных станов и пуском прокатных цехов: ● Комплексное проектирование прокатного цеха с прокатным станом и предоставление решения на условиях «под ключ». ● Подготовка и предложение окончательной схемы компоновки и расположения оборудования прокатного цеха. ● Дизайн и комплексная поставка технологического оборудования. ● Расширение, обновление и модернизация действующего оборудования, оптимизация сортамента производимой продукции существующего завода и установленного оборудования. ● Огромный опыт в проектировании и инжиниринге оборудования прокатных станов с «ноу-хау» технологического процесса. ● Обширный опыт в успешной реализации множества проектов комплексной установки прокатных станов во всем мире. n www.blssteel.com

Завод №1-Kocaeli: Косаели/Турция Завод №2-Isparta: Испарта/Турция Головной офис: Истамбул/Турция Тел.: +90 262 722 93 60 (многоканал.) E-Mail: trade@blssteel.com www.blssteel.com www.steeltimesint.com

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

22 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

Энергоэффективное электросталеплавильное производство До настоящего времени в электросталеплавильном производстве установлено не так много промышленных систем эффективной утилизации тепла отходящих газов на основе органического цикла Ренкина. Недавно подобная система была установлена итальянской компанией Turboden на металлургическом заводе в Ризе (Германия), другой проект находится в завершающей стадии реализации на заводе в Брешии (Италия). Эти системы могут обеспечить существенное повышение энергоэффективности и открывают путь для расширенного внедрения подобных технологий в металлургии. Алессандро Форести, Даниэле Арчетти*

матически приспосабливается к операционному циклу ЭДП, не отвлекает операторов от своих обычных обязанностей и имеет минимальные требования к техническому обслуживанию. Правильно спроектированная ORC-система утилизации тепла первичных отходящих газов при подключении к ЭДП позволяет экономить до 5 % от общего потребления электроэнергии печи при отсутствии какого-либо другого существенного прямого использования тепловой энергии отходящих газов. Если же, как в случае с металлургическим заводом ESF или ему подобным, существует возможность утилизировать часть сбросного тепла отходящих газов ЭДП напрямую и эффективно использовать как термическую энергию, то оставшаяся часть тепла, доступная для преобразования в электроэнергию по ORCциклу, как и экономия электроэнергии, уменьшаются. Система утилизации тепла отходящих газов по технологии ORC на заводе ESF в Ризе (Германия) Краткая история реализации проекта по утилизации тепла отходящих газов на ЭДП в Ризе [1] и описание выбора технологии ORC могут объяснить, почему сегодня многие другие европейские мини-заводы хотят последовать примеру завода ESF.

Компания Feralpi, важный европейский производитель стального длинномерного проката для строительной отрасли с заводами в Италии и Германии, приняла решение установить новую систему утилизации тепла отходящих газов на одном из своих электросталеплавильных заводов для того, чтобы повысить энергоэффективность работы ЭДП, одновременно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу и снизить эксплуатационные расходы, сохраняя при этом общую эксплуатационную готовность и не увеличивая численность персонала. Основываясь на этих задачах, компания Feralpi выбрала для установки на заводе ESF в Ризе (Германия) инновационную систему утилизации тепла в сочетании с совершенно новой системой газоочистки и охлаждения первичных отходящих газов ЭДП на базе испарительного охлаждения. Этот завод был выбран для внедрения системы еще и потому, что здесь существовала возможность направлять часть тепловой энергии в виде водяного пара соседнему промышленному потребителю по соглашению с местной теплосетевой компанией. В электросталеплавильном цехе завода Elbe-Stahlwerke Feralpi Steel в Ризе была установлена система утилизации тепла отходящих газов электродуговой печи на основе ORC-турбины для комбинирован-

Паровая турбина (традиционный цикл Ренкина) Температура

Выработка электроэнергии

Промышленный потребитель тепловой энергии

Система водяного охлаждения ORC-турбина

Промышленная установка утилизации тепла отходящих газов

Энтропия

Термодинамические особенности

Затраты на обслуживание

Замкнутый цикл теплоносителя

Рис. 1. ЭДП с утилизацией тепла отходящих газов – схема на заводе Elbe-Stahlwerke Feralpi, Риза (Германия)

Органический цикл Ренкина (ORC-турбина) Температура

ПЕРВАЯ в мире промышленная система утилизации тепла отходящих газов электродуговых печей (ЭДП) с производством электроэнергии на базе термодинамического цикла Ренкина на органическом теплоносителе (ORC – Organic Rankine Cycle) была запущена 18 декабря 2013 года на заводе Elbe-Stahlwerke Feralpi GmbH (ESF) в городе Риза, Германия. Успешный пуск и последующая промышленная эксплуатация наглядно продемонстрировали, что ORC-системы являются для металлургов надежным инструментом повышения энергоэффективности работы их электродуговых печей. Более 5 тыс. часов фактической работы и свыше 10 млн кВт⋅ч произведенной электроэнергии стали достаточным доказательством того, что ORC-турбины могут выдерживать нагрузки и соответствовать особым условиям эксплуатации электродуговых печей в нормальном режиме с переменными нагрузками, значительными потоками отходящих газов с высокой температурой, с альтернативными периодами циклической работы с включением и выключением электрической дуги во время процесса плавки или выпуска стали и завалки шихты, соответственно. Непрерывная работа новой установки утилизации отходящего тепла с выработкой электроэнергии и тепла на заводе в Ризе подтвердила, что система ORC авто-

Другие особенности

Энтропия

• Большой перепад энтальпии

• Малый перепад энтальпии

• Необходим перегрев

• Отпадает необходимость перегрева

• Риск эрозии лопаток

• Исключен риск эрозии лопаток

• Необходимость водоподготовки

• Неокисляющаяся рабочая жидкость

• Высокие давления и температура

• Минимальная численность персонала

• Специализированный персонал

• Автоматический/саморегулирующийся процесс

• Подходит для установок > 10 МВт

• Высокая гибкость и хорошая производительность

• Малая гибкость • Низкая производительность при частичной нагрузке

при частичной нагрузке • Хорошо проверенная и зарекомендовавшая себя технология промышленной утилизации тепла

Рис. 2. Преобразование тепловой энергии в электроэнергию по органическому циклу Ренкина

*Alessandro Foresti (E-mail: alessandro.foresti@turboden.it; +39 0303552213); Daniele Archetti (E-mail: daniele.archetti@turboden.it; +39 0303552431), компания Turboden Srl, Италия Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ 23

ленности (производство цемента, стекла, металлов). Большинство таких промышленных ORC-систем работают в режиме комбинированного производства тепла и электроэнергии, в которых отводимая тепловая мощность ORC системы (низкой температуры), фактически, становится источником тепловой энергии для дальнейшего использования (в системах отопления, сушилках и для других применений). Завод Elbe-Stahlwerke Feralpi GmbH (ESF) в городе Риза, Германия

ного производства тепловой и электрической энергии (ТЭС). Насыщенный пар (около 30 т/ч), производимый системой испарительного охлаждения отходящих газов ЭДП, направляется по двум различным направлениям, что повышает окупаемость установленной системы. Обычно около 20 т/ч насыщенного пара преобразуется на ORC-турбине в 2,7 МВт электроэнергии, в то время как оставшиеся 10 т/ч направляются на соседний шинный завод компании Goodyear Dunlop (рис. 1). Важной особенностью работы этой установки является высокая гибкость преобразования тепла в электроэнергию: ORC-турбина работает непрерывно в замкнутом цикле с переменной скоростью потока пара в диапазоне от 2 до 22 т/ч, автоматически адаптируясь к переменным условиям работы ЭДП. Установка ORC была впервые запущена 18 декабря 2013 года и достигла своей номинальной мощности уже на следующий день. В первой половине 2014 года были завершены все пуско-наладочные работы и обеспечена бесперебойная непрерывная работа установки в соответствии с обычным режимом работы ЭДП. В настоящее время система комбинированного производства тепловой и электрической энергии успешно работает в режиме промышленной эксплуатации и демонстрирует существенное превышение гарантированной по контракту выходной мощности [2]. Почему ORC-турбина используется вместо паровой турбины? Преобразование тепла в электроэнергию обычно обеспечивается с помощью систем термодинамического цикла Ренкина, где рабочая жидкая среда сжимается насосом и выпаривается в котле в газообразную фазу за счет подвода тепла от горячего источника. Сжатый перегретый пар расширяется и обеспечивает вращение турбины для выработки электроэнергии. Затем сухой насыщенный пар полностью конденсируется в конденсаторе за счет охлаждающего эффекта теплоотвода и транспортируется к насосу, чтобы начать новый цикл. Традиционные системы с циклом Ренкина используют в качестве рабочей жидкости воду и пар, они являются наиболее распространенным решением для энергоблоков мощностью свыше 20 МВт, где с www.steeltimesint.com

использованием перегретого пара с высоким давлением/температурой может быть получен кпд выше 30 %. В технологии органического цикла Ренкина используют рабочие жидкости с высокой молекулярной массой (углеводороды, силиконовые масла и хладагенты), которые гарантируют получение сухого насыщенного пара при любых условиях эксплуатации. ORC-системы, как правило, более предпочтительны для использования в энергоблоках небольшой мощности до 10 МВт, поскольку имеют повышенную эффективность при более низких температурах источника тепла [3] и отличаются максимально простой работой с минимальными эксплуатационными расходами и без специально подготовленного персонала. Основные различия между традиционным циклом Ренкина с паровой турбиной и циклом Ренкина с ORC-турбиной показаны на рис. 2. Эти операционные преимущества и убедили менеджмент завода ESF выбрать решение на базе ORC. Превосходство работы ORC-турбин в системах генерации и распределения электроэнергии при небольшой и средней мощности подтверждено большим количеством установок, поставленных компанией Turboden за последние 15 лет в различные отрасли промышленности, которые успешно действуют по всей Европе и в других регионах мира. Установки ORC компании Turboden Итальянская компания Turboden была основана в 1980 году профессором Марио Гайя (Mario Gaia) для развития научно-исследовательского направления, начатого в Политехническом университете Милана. Тридцать пять лет деятельности компании были полностью посвящены развитию ORC-систем, что и позволило компании стать лидером в Европе и поставить по всему миру более 300 промышленных ORC-систем. Компания Turboden поставляет генерирующие ORC-системы мощностью от 200 кВт до 10 МВт, которые успешно используются (рис. 3) в области источников возобновляемой энергии (биомассы, геотермальные и солнечные установки), в решениях по утилизации тепла поршневых двигателей и газовых турбин или для преобразования отходящего тепла в электроэнергию в энергоемких отраслях промыш-

ORC-цикл и промышленная утилизация тепла Системы ORC успешно работают в различных энергоемких отраслях промышленности – таких, как производство цемента, стекла, металлов – где они полностью отвечают требованиям эффективности промышленных установок по утилизации тепла. Простые, автоматизированные, модульные, безотказно работающие системы ORC постоянно соответствуют фактическому режиму процесса при любых условиях, сохраняя надежность работы всей системы. Удаление от основного технологического процесса является желательным для большинства решений по рекуперации тепла. Это достигается благодаря использованию промежуточного теплоносителя между источниками отходящего тепла процесса (как правило, запыленными дымовыми газами) и ORC-блоком. Могут быть использованы различные жидкие теплоносители, такие как термическое масло, насыщенный пар или вода под давлением. Эффективность процесса и инвестиционные затраты по установке зависят от этого выбора. Несмотря на интенсивные углеродные выбросы при выплавке стали и хорошо проверенное применение ORC-систем для промышленной утилизации тепла в других энергоемких отраслях промышленности, металлургическая промышленность очень медленно шла к принятию концепции ORC. Первое применение ORC-системы в металлургии было отмечено вводом в эксплуатацию небольшой установки в феврале 2013 года для утилизации отходящего тепла от нагревательной печи прокатного заготовочного стана на минизаводе NatSteel в Сингапуре. Прорыв в применении этой проверенной технологии на электродуговой печи сталеплавильного цеха ESF в Риезе открыл путь для широкого внедрения аналогичных систем утилизации тепла с выработкой электроэнергии на других электросталеплавильных заводах. Сегодня процесс ORC – самый простой и эффективный способ преобразования тепла отходящих газов при циклических и сильно изменяющихся тепловых нагрузках на электросталеплавильных печах. Поддержка ЕС Распространение результатов, полученных на мини-заводе ESF, будет способ-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

24 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ

Отходящие газы ЭДП

Утилизация тепла (водяной пар)

Биомасса

Центральное отопление г. Брешиа

ТеплообменникЭкономайзер

Питание ЭДП Consteel Утилизация тепла

Электроэнергия

Отходы в энергию

ORC-блок компании Turboden

Электроэнергия Тепло

10 МВт теплоснабжение Система утилизации тепла

Геотермальные

Энергия солнца

▶ Стандартные блоки от 200 кВт до 10 МВт ▶ Индивидуальные решения до 15 МВт

Комбинированное производство электроэнергии и тепла (ТЭС) Система на заводе ORI Martin также является проектом комбинированного производства тепловой и электрической энергии (когенерации) при централизованном теплоснабжении района, где сбросная тепловая энергия в виде пара при охлаждении отходящих газов печи, либо экспортируется в районную теплосеть A2A, которая обслуживает весь город Брешиа, либо преобразуется ORC-системой в электроэнергию, чтобы снизить потребление электроэнергии на заводе. Система утилизации тепла отходящих газов ЭДП на заводе ORI Martin с комбинированной тепловой электростанцией (ТЭС) особенно интересна, поскольку она позволяет гарантировать максимальную гибкость в передаче утилизированного тепла в систему теплоснабжения для удовлетворения различных сезонных и почасо-

2,1 МВт ORC-блок

90-тонная ЭДП

Рис. 3. Диапазон единичной мощности ORC-систем компании Turboden и примеры промышленного применения

ствовать дальнейшему расширению применения процесса ORC в электросталеплавильном производстве. Этот экологически направленный проект получил финансовую поддержку ЕС в рамках проекта WHAVES (Waste Heat Valorisation for More Sustainable Energy Intensive Industries) – по внедрению передовых технологий для утилизации и валоризации сбросного тепла на энергоемких производствах [4]. Успешный пилотный проект, реализованный компанией Turboden на заводе ESF, привел к началу реализации второго аналогичного проекта, который в настоящее время идет полным ходом и должен быть завершен до конца 2015 года. Новая установка Turboden ORC мощностью 1,9 МВт будет работать на новой системе утилизации тепла отходящих газов 90-т ЭДП с питанием типа Consteel на металлургическом заводе ORI Martin (рис. 4). Итальянский завод ORI Martin в Брешии является ведущим европейским поставщиком сортового специального проката повышенного качества (SBQ) для автомобильной промышленности и общеинженерных приложений.

Тепловая энергия

Экономия CO2: 10 тыс. т в год

Рис. 4. Схема ЭДП с утилизацией тепла отходящих газов на металлургическом заводе ORI Martin, Брешиа (Италия)

Таблица. Основные параметры систем утилизации тепла отходящих газов ЭДП, установленных на металлургических заводах ESF и ORI Martin Компоненты Электродуговая печь Система утилизации тепла отходящих газов

Elbe-Stahlwerke Feralpi, ORI Martin, Брешиа, Риза, Германия Италия

Показатели Масса плавки, т

100

3 корзины

Consteel

Теплообменник

Радиация + конвекция

Конвекция

Теплоноситель

Пар

Давление, бар

Общий объем выработки пара (номинальный), т/ч

Расход пара на ORC-цикле (номинальный), т/ч

245 °С; 27 бар

200 °С; 15 бар

Полная активная электрическая мощность ORC

2700 кВт

1885 кВт

Собственное потребление ORC

120 кВт

64 кВт

Чистая активная электрическая мощность ORC

2580 кВт

1821 кВт

Завалка металлолома

Параметры пара на входе в ORC ORC-турбина

вых спросов, или, в качестве альтернативы, передавать оставшиеся части тепла на ORC-турбину. Проект на заводе ORI Martin повысит энергетическую эффективность металлургического завода, сохраняя конкурентные преимущества производственной деятельности в городе Брешиа. Проект был включен в программу финансирования ЕС под названием PITAGORAS – способствующий развитию устойчивого городского планирования с инновационным низкозатратным получением тепловой и электрической энергии за счет использования сбросных и возобновляемых источников [5]. Основные параметры ЭДП и систем утилизации отходящего тепла с ORC на заводах ESF и ORI Martin приведены в таблице.

ложительный опыт внедрения на заводе ESF в Ризе открыл путь к расширенному применению этой системы в подобных проектах. Вторая установка Turboden ORC устанавливается на заводе ORI Martin в Брешии, Италия. Различные программы ЕС поддерживают развитие и распространение проектов утилизации отходящего тепла на основе ORC-цикла. Дальнейшие действия и политика ЕС по стимулированию инвестиций в передовые системы утилизации сбросного тепла позволят смягчить некоторые из проблем, с которыми сталкиваются европейские производители стали на континенте, где энергетические затраты выше, чем во многих других странах. n Библиографический список 1. Bause, Campana, Filippini, Foresti, Monti, Pelz. Cogeneration with

Заключение Эффективное промышленное функционирование первой ORC-системы трансформации тепла отходящих газов в электроэнергию на металлургическом заводе с электросталеплавильным производством, недавно поставленной компанией Turboden, доказывает, что ORC-система хорошо отвечает требованиям производителей стали для обеспечения эффективной, надежной, легкой в работе системы утилизации тепла, способной адаптироваться к циклически меняющимся условиям эксплуатации печи. По-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

ORC at Elbe-Stahlwerke Feralpi EAF Shop. AISTech 2014 proceedings. May 2014. 2. Archetti, Foresti. Organic Rankine Cycle Technology for Steelmakers. ESEC 2014 proceedings. September 2014. 3. Neeharika Naik-Dhungel. Waste Heat to Power Systems. U.S. Environmental Protection Agency CHP Partnership. May 2012. 4. WHAVES Project. (www.whaves.eu) 5. PITAGORAS Project. (www.pitagorasproject.eu)

Контакты: www.turboden.com Контакты в РФ и СНГ: Александр Бисикало Представительство Мицубиси Хэви Индастриз Лтд. в Москве, +7 (495) 258-1471, alexander_bisikalo@mhi.co.jp

www.steeltimesint.com

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО 25

EVO – новый четырехвалковый редукционно-калибровочный стан Эволюционная концепция редукционно-калибровочного сортопрокатного стана EVO компании Primetals Technologies сочетает в едином блоке две 2-валковых клети для реализации максимальных обжатий и три 4-валковых клети для прецизионной калибровки профилей прокатанных прутков с жесткими допусками на размеры. Такая конфигурация стана обеспечивает улучшение металлургических свойств и точности размеров специальных прутков повышенного качества, а также увеличение производительности стана за счет повышенной гибкости прокатки калиброванных прутков одной видовой группы с различными размерами методом «свободно-размерной» прокатки в однокалибровой системе без смены валков. М. Ланге, А. Нардини, П. Меней, Р. Албе РЫНОК сортового проката в нише специальных прутков повышенного качества SBQ (Special Bar Quality) весьма требователен, но и финансово привлекателен. Технические меры и экономическая окупаемость затрат должны быть сбалансированы по всей полной технологической цепочке, не только в линии сортопрокатного стана, но также и на последующих операциях отделки после прокатки. Комбинация условий процесса термомеханической прокатки (низкая температура прокатки, высокие степени обжатий и металлургическая однородность с мелкозернистой структурой) с высокой точностью формы/отделки прокатанных прутков требует применения в линии стана специфической группы клетей, которая называется редукционно-калибровочной группой. Клети этой группы располагают в специальной конфигурации (например, горизонтальная и вертикальная 2-валковые клети H-V, или 3-валковые клети Y-λ, или 4-валковая клеть Х) и имеют определенное число прокатных клетей. Так например, блок 2-валковых клетей может включать три клети, валки которых ориентированы с чередованием горизонтальные-вертикальные-горизонтальные (Н-VН), или четыре клети с конфигурацией НV-Н-V; 3-валковая группа может состоять из четырех или пяти клетей; 4-валковая группа – из одной или двух клетей. Предъявляемые требования могут быть удовлетворены путем включения 2-валковой, либо 3-валковой редукционно-ка-

Прецизионная настройка калибра на двухвалковом калибровочном блоке компании Primetals Technologies

либровочной группы (даже с различным уровнем их эксплуатационных характеристик и консистенции); но применение 4–валковой компоновки клети имеет ограничения – она используется только для калибровки размеров профиля и не может охватить все предъявляемые требования. Несмотря на то, что 2-валковые блоки могут обеспечивать точную калибровку профиля и высокие степени деформации (которые приводят к более глубокому проникновению деформации в прокат и получению однородных металлургиче-

ских свойств по всему поперечному сечению проката), такая конфигурация является менее эффективной для точного формирования профиля проката, дает большее уширение материала и имеет ограниченные возможности для организации оптимизированных проходов в однокалибровой системе, когда некоторый диапазон диаметров круглого проката одного вида может быть прокатан без смены прокатных валков. Группы с 3-валковыми клетями обеспечивают точную и эффективную про-

Primetals Technologies® – ведущий мировой поставщик инжиниринга, комплексных заводов и новейшего производственного оборудования, пакетов инновационных технологий и продуктов, а также интегрированных решений по электрооборудованию, автоматизации и предотвращению загрязнения среды предприятиям черной и цветной металлургии. Компания образована в январе 2015 года слиянием двух партнерских компаний Mitsubishi-Hitachi Metals Machinery и Siemens VAI Metals Technologies. Опираясь и объединяя свои взаимно дополняющие сильные стороны, партнеры создали глобальное предприятие с портфолио продуктов мирового класса, которое станет образцом металлургического производства по всей цепочке добавленной стоимости – от сырья до готовой продукции. www.primetals.com Название и логотип компании отражают ее преданность металлам, стремление к совершенству и миссии приносить пользу клиентам. В названии Primetals Technologies воплощены сильные стороны учредителей компании: Mitsubishi-Hitachi Metals Machinery и Siemens VAI Metals Technologies. Название состоит из трех английских слов «prime» («превосходные»), «metals» («металлы») и «technologies» («технологии») – которые говорят о превосходном качестве продукции, страсти к металлам и широчайших возможностях технологии новой̆ компании, подчеркивают статус компании как уникального мирового лидера в металлургии, нацеленного на применение только новейших технологий для производства металлопродукции высочайшего качества. Логотип компании в форме круга (см. стр. 3 обложки) символизирует слияние двух лидеров в единую организацию. Оранжевый цвет – это символ температуры кристаллизации стали – точки соприкосновения уникальных технологий обработки жидкой фазы Siemens VAI Metals Technologies с передовым опытом Mitsubishi-Hitachi Metals Machinery в сфере прокатки и обработки твердой фазы. Разрыв круга говорит о том, что компания постоянно находится в движении вперед и смотрит в будущее. *M. Langè, A. Nardini, P. Menei, R. Albè – руководители отделов и специалисты компании Primetals Technologies, Италия Contact: Marco Langè – Primetals Technologies Italy Srl, via L. Pomini 92, 21050, Marnate, Italy, +39 (0331) 741320, E-mail: lange.marco@primetals.com www.steeltimesint.com

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

26 ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Рис. 1. Двухвалковый прецизионно-калибровочный стан компании Primetals Technologies для прокатки прутков повышенного качества

дольную деформацию с малым уширением материала, что приводит к меньшему проникновению деформации в прокат, в результате чего формируется менее однородная металлургическая структура. 3-валковые блоки находят широкое применение для организации схемы калибровки «свободно-размерной» прокатки, хотя, вблизи предельных размеров принятого диапазона диаметров одновидового проката, точность размеров прутков может находится под некоторой угрозой. Компания Primetals Technologies, установившая более двадцати таких сортопрокатных комплексов по всему миру, накопила большой опыт работы с 2-валковыми калибровочными группами. Она стала одной из первых в мире компаний, применивших концепцию 4-валкового прецизионного калибровочного блока, который получил название PRS (Precision Rolling Sizing), в качестве дополнения к 2валковому блоку прецизионной калибровки. В 2011 году компанией был начат научно-исследовательский проект, положивший начало развитию эволюционной концепции редукционно-калибровочной группы, основанной на сочетании техники деформации в 2-валковых и 4-валковых клетях. Результатом проекта стала запатентованная концепция редукционно-калибровочного стана EVO (EVO Reducing and Sizing Mill), которая предлагает улучшенное качество прокатанной продукции и повышенную производительность прокатного стана.

Рис. 2. Сопоставление процессов деформации круглого прутка в 3-х и 4-валковой конфигурации клети

Редукционно-калибровочный стан EVO Двухвалковый калибровочный блок прокатного стана (рис. 1) компании Primetals Technologies обеспечивает отличные показатели по точности размеров готового проката. Новый прокатный стан EVO содержит одну обжимную группу из двух 2валковых клетей для реализации больших степеней деформации и одну группы с тремя 4-валковыми клетями для прокатки с малыми обжатиями, чтобы обеспечить прецизионную калибровку профиля готовых прутков. Стан EVO позволяет прокатывать исключительно широкий сортамент готовой продукции в калиброванных валках заданного диаметра. За счет этого сокращается количество необходимых комплектов прокатных валков с явной экономией капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Кроме того, поскольку требования к частоте смены валков и их предварительной настройки снижаются, коэффициент использования стана и, следовательно, производительность прокатного стана значительно улучшаются. Концепция комбинации 2-валковой и 4-валковой клетей вместо 3-валковой концепции была выбрана как более предпочтительная. И это несмотря на то, что 3валковые блоки обеспечивают повышенную точность профиля и высокие показатели работы однокалибровой системы проходов со свободными размерами, – свойства, которые могут компенсировать внутренне присущие ей недостатки. К этим недостаткам относятся малые степени обжатия и пониженная мощность станины – характеристики, которые могут стать существенными, если другое технологическое оборудование в линии прокатного стана ограничивает скорости процесса прокатки и температуру раската. Еще одним недостатком 3-валковой конфигурации клети является возможность скручивания прокатываемого профиля, которое вызывает трехсторонняя геометрия межвалкового калибра, где не всегда можно компенсировать результирующий вектор сил (рис. 2). Этот эффект необходимо контролировать с помощью установки роликовых направляющих, что требует соответствующих затрат и настройки проводок, приводит к риску повреждения поверхности готового проката. Таким образом, возрастающие требования рынка привели к выбору компанией Primetals Technologies в эволюционной конфигурации стана 4-валкового блока вместо 3-валкового, что обеспечило развитие современного и более гибкого прокатного стана, способного реализовать новые практики прокатки при высоких скоростях и пониженных температурах. Схема стана и оборудование Редукционно-калибровочный блок EVO – группа из пяти клетей: двух 2-валковых клетей и установленных за ними трех 4-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

Рис. 3. Ядро редукционно-калибровочного стана EVO (направление прокатки справа налево; две 2–валковых клети бирюзового цвета и три 4–валковых клети синего цвета)

валковых клетей. Две 2-валковых клети расположены в конфигурации «Х», в то время как три 4-валковых клети ориентированы под углом 45 град. по отношению друг к другу (рис. 3). Такая конфигурация позволяет эффективно реализовывать прокатку без скручивания раската и обеспечивает оптимизированную комбинацию процесса прокатки с очень высокими обжатиями и прецизионной калибровкой профиля готового проката. Такая схема также обеспечивает компактность общей конфигурации стана и его установки, тем самым уменьшает расходы, связанные с необходимой для его установки площадью цеха (рис. 4). Таким образом, новая редукционно-калибровочная группа может быть установлена не только в новых проектах, и при модернизации существующих прокатных станов, которым требуется обновление сортамента и улучшение качества готового проката. Среди типичных требований, предъявляемых к сортовому прокату повышенного качества SBQ, основным запросом является обеспечение равномерной мелкозернистой микроструктуры и жестких допусков на размеры профиля. В то время как измельчению микроструктуры способствуют высокие степени обжатия, точные размеры и жесткие допуски обеспечиваются при низких обжатиях. В прокатном стане EVO высокие степени обжатия достигаются в 2-валковых клетях, так что после них может быть получена нужная мелкозер-

2,8 м

3м 5м

Рис. 4. Компактная конструкция редукционнокалибровочного блока EVO облегчает его установку в линии прокатки

www.steeltimesint.com

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО 27

Особенности стана EVO

нистая структура. Прочные механические компоненты жесткой конструкции и гидравлическое управление в процессе прокатки под нагрузкой 2-валковыми клетями повышают их нагрузочную способность, как того и требуют низкие температуры прокатки и обрабатываемые высокоуглеродистые и легированные марки стали. При таких высоких степенях пластической деформации в 2-валковой группе клетей могут быть эффективно исправлены даже грубые допуски поступающих на прокатку заготовок (например, 1 по стандарту DIN). И наоборот, малые степени обжатия в последующих 4-валковых клетях обеспечивают получение желаемых узких размерных допусков. В частности, в конечной 4-валковой клети применяют обжатие на уровне всего 1–3 %, таким образом, обеспечиваются прецизионная точность размеров и гладкая поверхность готовых прокатанных прутков. В стане EVO, конструкция которого защищена промышленными патентами, профилировка калибров валков рассчитывается с помощью специального программного обеспечения на базе метода конечных элементов FEM, и далее точно настраивается и оптимизируется вместе с раствором калиброванных валков и скоростями прокатки с использованием собственного программного обеспечения, которое включает специально разработанные методы моделирования. Индивидуальный привод с электродвигателями и редукторами на каждой клети позволяет плавно регулировать частоту вращения прокатных валков и снять ограничения по распределению обжатий в проходах. Правильный расчет расстояния между клетями обеспечивает высокую устойчивость раската в линии стана. Скручивание проката необходимо избегать из-за связанного с ним риска появления грубых задиров поверхности, ухудшения точности размеров и появления дефектов поверхности. Между двумя 2-валковыми клетями устанавливают роликовые проводки для точного направления раската с овальностью. На выходе раската из второй 2валковой клети установлены стационарные проводки, которые обеспечивают точный ввод круглого раската в валки 4валковой группы. Между 4-валковыми www.steeltimesint.com

● Сокращение продолжительности одного прохода и времени смены клети; ● Отличное регулирование профиля прокатываемого прутка; ● Прецизионную точность размеров поперечного сечения и по всей длине прокатанного прутка; ● Исключение необходимости прокатки пробных прутков для настройки; ● Однородную деформацию в поперечном сечении и металлургическую однородность микроструктуры; ● Повышенный выход годного проката; ● Компактность установки в линии прокатки.

клетями с небольшими межклетевыми расстояниями установлены специальные стационарные проводки, свободные от трения, поэтому сбалансированные усилия содействуют очень стабильному ходу процесса прокатки.

с высокой точностью размеров профиля. 4-валковая компоновка клети способствует ограничению уширения, которое практически отсутствует в клинообразных секторах проходов в 45° (рис. 5). С 4-валковым дизайном диаметр готового круглого проката оказывает незначительное влияние на коэффициент уширения, которое практически отсутствует (рис. 6). В действительности, поскольку усилия прокатки (давление металла на валки) воздействуют на заготовку одновременно с четырех сторон, то полная деформация становится более эффективной, чем при двух других описанных выше схемах компоновки стана. Следовательно, требуемый удельный расход энергии на прокатку (кВт·ч/т), как ожидается, снижается до 15 % по сравнению с 3-валковой схемой и до 40 % по сравнению с 2-валковой схемой компоновки. За счет этого снижается рост температуры раската при прокатке, что является важным в условиях реализации процесса термомеханической прокатки.

Особенности и преимущества 4-валковой клети Уширение вредно влияет на размерную точность, оно также ограничивает возможности для реализации схемы свободно-размерной прокатки в однокалибровой системе. Соотношение между коэффициентом уширения и площадью зоны обжатия зависит от схемы калибровки профиля. Очевидно, что в 4-валковой схеме уширение практически нулевое, поэтому предполагается, что 4-валковая клеть является наиболее подходящей технологией прокатки 10 Коэффициент уширения, %

Рис. 5. Три 4-валковых прокатных клети с ориентацией валков (X) под углом 45 град.

Редукционно-калибровочный блок EVO с комбинацией проходов в 2-х и 4-валковых клетях обеспечивает: ● Концепцию свободно-размерной прокатки семейства профилей одного вида с упрощением последующих операций; ● Широкий диапазон свободно-размерной прокатки в однокалибровой системе; ● Простую и эффективную прокатку профилей нестандартных размеров даже небольшими партиями; ● Низкий износ прокатных валков; ● Сокращение запасов сменного оборудования и узлов;

2-валковый метод 5 3-валковый метод 0

4-валковый метод

-5 0

5 10 15 Площадь зоны деформации, %

Рис. 6. Влияние зоны контакта в очаге деформации на уширение (данные Kawasaki Steel)

Рис. 7. Однородная деформация по сечению прутка в 4-валковой клети

Рис. 8. Деформация в поперечном сечении прутка при прокатке в 3-валковой клети

Деформация в поперечном сечении По результатам моделирования методом конечных элементов FEM, деформация в 4–валковой клети более однородна, чем в 3–валковой клети (рис. 7 и 8). Она происходит по всему поперечному сечению раската, от поверхности до центра. В результате микроструктура раската после 4–валковой клети имеет большую однородность металлургических свойств, что делает этот дизайн идеальным для условий термомеханической прокатки, а также для получения равномерного и мелкого размера зерна. Изменения поперечного сечения заготовок Из-за практически нулевого уширения 4–валковая схема автоматически компенсирует колебания размеров поперечного сечения в результате воздействия оборудования (рабочие валки и направляющие проводки) и параметров прокатки (тип стали и температура). Это было доказано путем сравнения различий поперечного сечения до и после трех проходов в 4-валковой группе. Эта автоматическая компенсация и является одной из причин обеспечения исключительно жестких допусков

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

120

Диапазон свободно-размерной прокатки

0,30

2-валковая 0,20

100

4-валковая

0,10

3-валковая 80

0,00

-0,10 -0,20 -0,30

мм

Круг, мм

Рис. 9. Размерные допуски готовой продукции, достигаемые при прокатке в 4-валковой клети по системе свободно-размерной прокатки

Износ, %

Допуски, мм

Допуски по стандарту DIN

28 ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Рис. 10. Сравнение полей размерных допусков, достигаемых при свободно-размерной прокатке в 2-х, 3-х и 4-валковых клетях

0 2-валковая

Таблица. Показатели продолжительности смены прокатываемого профиля и перевалок валков Операции Смена размера в системе свободно-размерной прокатки (зазор) Замена клети в системе свободно-размерной прокатки Замена группы для прокатки нового видового «семейства» прутков Перевалка валков (1 клеть) в вальцетокарной мастерской

размеров профиля при прокатке в 4-валковой схеме. Геометрия схемы калибровки проходов в трех 4-валковых клетях позволяет полностью компенсировать даже 18 %-ые колебания поперечного сечения круглого прутка с номинальным окончательным диаметром 30 мм. Тот же окончательный размер с очень узкими допусками обеспечивается по всей длине проката от головы до хвоста. Это повышает выход годного проката, поскольку количество обрези от головной и хвостовой частей прутка существенно снижается. Это также позитивно влияет на некоторые последующие за прокаткой операции (например, обточка поверхности прутков), так как сокращается объем удаляемого материала, выходящего за пределы поля допусков. Однокалибровая система и свободно-размерная прокатка Концепция свободно-размерной прокатки в системе единой калибровки валков для «семейства» профилей, принадлежащих к одной видовой группе, сводит к минимуму число перевалок валков в прокатной линии до входа заготовок в калибрующие клети, сохраняет единую последовательность проходов с обеспечением концентрации реализации всех из-

4-валковая клеть

3-валковая клеть

2-валковая клеть

1 мин 3 мин 5 мин 15 мин

1 мин 3 мин 5 мин 20 мин

2 мин 4 мин 5 мин 25 мин

менений размеров профиля в редукционно-калибровочном блоке. При свободно-размерной прокатке точная регулировка межвалкового калибра около номинального значения диаметра реализуется без изменения размеров раската, поступающего из предыдущего прохода. Однокалибровая система обеспечивает прокатку готовых прутков требуемого диаметра в заданном диапазоне между максимальным и минимальным диаметрами «семействе» прокатываемых продуктов, и всегда – в пределах необходимых допусков. Диапазон свободно-размерной прокатки определяется разностью между минимальным и максимальным достигаемым межвалковым зазором, которая приводит к максимальному значению овальности, определяемой как разность между наибольшим и наименьшим диаметром заданного поперечного сечения по длине конечного профиля. Диапазон свободно-размерной прокатки, обеспечиваемый 4-валковой конструкцией, зависит от жесткости требований к допускам (прецизионной или обычной точности) на размеры профиля (рис. 9). Этот диапазон шире, чем обеспечивает 3-валковая конструкция, в который он составляет около 10 %. Очевидно,

Модуль управления размерами

Нулевое приложенное Действующие усилия усилие прокатки

@T1 < T0 Упругопластическая кривая прокатного стана под нагрузкой (пружинная характеристика)

@T0

Размер материала

Кривая пластической деформации прокатываемого материала при определенной температуре

T0... T1

Δ Gap

Межвалковый зазор без нагрузки на валки

F(S0; Δ(S1; SЦелевое задание)) Коэффициент жесткости клети

Обжатие материала

Δ(S1; SЦелевое задание) SЦелевое задание

Текущий зазор между валками

Рис. 12. Регулировка под нагрузкой размеров калибра между валками в режиме реального времени с помощью модуля управления размерами

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

3-валковая

4-валковая

Рис. 11. Сравнение износа калибров прокатных валков в 2-х, 3-х и 4-валковых клетях

что 4-валковая клеть позволяет реализовать более широкий диапазон калибровки проходов в однокалибровой системе для свободно-размерной прокатки (рис. 10). Одновидовое «семейство» продуктов и концепция их свободно-размерной прокатки без смены валков резко повышают коэффициент использования стана и гибкость его работы, облегчают управление запасами сменного оборудования (валков и проводок), в результате чего существенно снижаются эксплуатационные расходы. На стане можно экономически выгодно производить даже весьма небольшие партии прутков повышенного качества SBQ с нестандартными размерами при минимальном воздействии на коэффициент использования стана, и всегда в пределах заданных допусков. Короче говоря, даже для малотоннажных партий может быть реализована наилучшая экономически эффективная эксплуатация прокатного стана. Например, стан EVO способен прокатывать сортамент прутков круглого сечения одного вида в диапазоне окончательных диаметров от 14 до 80 мм в однокалибровой системе свободно-размерной прокатки только за счет регулирования положения валков, без каких-либо изменений в потоке стана. Стан позволяет реализовать свободно-размерную прокатку около 70 типоразмеров прутков с окончательно калиброванными диаметрами при использовании 14 комплектов валков. Износ калибров Одним из самых важных факторов, который приводит к износу поверхности калибра валков, является трение в очаге деформации, возникающее из-за разности скоростей валка и раската в зоне контакта. Поскольку в 4-валковой клети площадь контакта металла с валками меньше, чем в 2-х и 3-валковых конструкциях, то и дифференциальная скорость ниже. Такая дифференциальная скорость, вместе с меньшими давлениями в зоне деформации, обеспечивают пониженный износ поверхности валковых калибров (рис. 11). Окончание статьи ▶ 29 www.steeltimesint.com

ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО 29

Primetals Technologies модернизирует завод группы ЕВРАЗ в Канаде EVRAZ North America принадлежит группе “ЕВРАЗ” – одному из крупнейших вертикально интегрированных горно-металлургических холдингов в мире. Компания эксплуатирует шесть производственных площадок, расположенных в США (Portland, Pueblo) и Канаде (Regina, Calgary, Camrose, Red Deer), занимает первое место среди производителей рельсов и труб большого диаметра в Северной Америке. Недавно EVRAZ Regina (Канада) разместила у Primetals Technologies заказ на модернизацию своего сталеплавильного цеха в городе Реджайна. Комплексное решение, включающее механическое и электрооборудование, а также систему автоматизации для обеспечения качества стали от жидкой фазы до готового рулона будет реализовано в рамках проекта, предусматривающего установку нового 135-т двухпозиционного вакуумного дегазатора, модернизацию существующей слябовой УНРС, толстолистового стана и стана Стеккеля. Данная модернизация позволит компании ЕВРАЗ Реджайна производить стали стандарта API марки Х70 толщиной 1" (25,4 мм) и Х80 толщиной 3⁄4” (19,1 мм) для растущего трубного рынка Канады. Монтаж нового оборудования запланирован в конце 2016 года.

▶ Окончание статьи со стр. 28

Последовательность проходов Две 2-валковые клети работают по схеме прокатки в калибрах системы овал–круг с высоким коэффициентом обжатия, в результате обеспечивают глубокую деформацию и однородную мелкозернистую микроструктуру от поверхности до цента проката, аналогично той, которая получается после операции ковки. Мелкозернистая микроструктура благоприятна для механических свойств готового проката, а также облегчает проведение последующих отделочных процессов (таких как, зачистка или обточка поверхности, вытяжка или изгиб пружин), в результате чего соответственно снижаются затраты. Сокращение времени прохода Поскольку микроструктура в паузах между деформационными проходами имеет тенденцию к динамической перекристаллизации, то важно, чтобы время передачи раската после его выхода из 2валковой группы было сведено к минимуму. Поэтому 4-валковая группа расположена непосредственно после второй клети 2-валковой группы. В трех 4-валковых клетях применяют схему прокатки «круг-круг-круг» с невыwww.steeltimesint.com

Сталеплавильный цех ЕВРАЗ Реджайна, Канада

ЕВРАЗ Реджайна производит слябовую заготовку из углеродистых марок стали и толстолистовой прокат для производства трубной продукции для нефтегазодобычи, обсадных труб и тюбингов, магистральных труба диаметром 660–2032 мм. Предусмотрена модернизация кристаллизатора слябовой УНРС с установкой системы гидравлического регулирования ширины DynaWidth и новых сегментов Smart Segments, системы форсуночного охлаждения для центральных участков и кромок крупноформатных слябов, что позволит увеличить толщину слябов до 250 мм. Модернизация существующей 2валковой черновой клети заключается в установке новых приводов для увеличения усилия прокатки. Модернизация 4валковой клети Стеккеля будет включать положительный изгиб валков, комплекс-

ную модернизацию участка разматывателя и моталок, новую группу приводов и замену существующей системы ламинарного охлаждения на новую ламинарную систему прямой закалки. Новая подпольная моталка с четырьмя роликами, будет оснащена новой системой перемещения рулонов, включающей станцию отбора проб, оборудование для обвязки и маркировки. Система автоматизации базового уровня (Уровень 1) и управления технологическим процессом (Уровень 2) будет также адаптирована для соответствия указанным модификациям. Primetals Technologies получила заказ на все три пакета, так как компания обладает возможностью поставить интегрированную сквозную технологию для производства требуемых сталей сортамента Х. n

сокой степенью обжатий для того, чтобы обеспечить высокую точность формы профиля и жесткие допуски размеров проката. В то время как низкие деформации сопровождаются тенденцией к получению грубого зерна, 4-валковый дизайн может эффективно ограничивать этот процесс за счет регулирования уширения и повышенной однородности пластической деформации.

стана можно начинать процесс прокатки прутка нового профиля с получением требуемых допусков на размеры проката, которые могут быть получены прямо с первого прокатанного прутка без необходимости проведения пробной прокатки. Месдозы также обеспечивают функцию защиты от заклинивания валков в случае чрезвычайной ситуации. Кроме того, в группе установлены датчики температуры, которые позволяют контролировать колебания температуры по всей длине прокатываемого прутка. Вся эта информация интегрируется в модуле управления размерами (DCM) вместе с информацией о номинальном размере, форме, температуре, коэффициенте жесткости клети под нагрузкой (эффект упругопластической системы клеть-прокатываемый материал), размере калибров и усилий прокатки. Поскольку на прокатку подают профили с большим или меньшим поперечным сечением, с более низкой или более высокой температурой, то соответственно повышаются или снижаются усилия прокатки и упругие перемещения элементов клети под нагрузкой, то модуль DCM непрерывно обеспечивает необходимую точную регулировку положения каждого валка под нагрузкой в режиме реального времени (рис. 12). n

Настройка клетей Настройка работы блока похожа на настройку механического станка, которая легко и последовательно повторяется во времени. Предварительная подготовка клети и проводок выполняется в вальцетокарной мастерской параллельно с прокаткой. Это обеспечивает сокращение времени на перевалку валков и смену клетей в соответствии с современной практикой работы прокатных станов (табл.). Общее описание конструкции Особенностью стана EVO является наличие датчиков положения и давления на каждом из валков во всех 2-х и 4-валковых клетях. Для регулировки положения валков в режиме реального времени и под нагрузкой также установлены индивидуальные гидравлические меcдозы. Сразу же после завершения настройки

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

30 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

“SPECIAL PROMOTION”

Индустриальные смазочные материалы Mobil помогают российским металлургическим предприятиям повысить производительность Переход на высокоэффективные смазочные материалы обеспечивает металлургическим заводам значительную финансовую экономию и повышение производительности. ДЛЯ российских предприятий наиболее значимыми проблемными областями развития промышленности являются квалифицированная рабочая сила и растущие цены на сырьё – это подтвердили 55 % и 40 % респондентов, соответственно, по результатам общеевропейского исследования1), проведенного по заказу компании ExxonMobil. Большинство опрошенных специалистов отрасли подтвердили высокую значимость смазочных материалов для обеспечения оптимальной работы оборудования; при этом, снижение затрат на них рассматривается как способ уменьшить общие затраты на техническое обслуживание. При выборе смазочного материала металлургические предприятия руководствуются такими важными показателями производительности, как защита оборудования (85 %), способность обеспечения увеличенного интервала между заменами масла (71 %), повышение энергоэффективности (69 %). Среди российских предприятий огромное значение также придается рекомендациям производителей технологического оборудования – это подтвердили 95 % опрошенных. Тем не менее, около половины всех респондентов считают цену весьма важным фактором при покупке смазочных материалов. При этом, только 60% респондентов рассматривают возможность перехода на высококачественные смазочные материалы, которые могут повысить производительность оборудования.

• Для российских предприятий основными проблемными областями развития промышленности являются квалифицированная рабочая сила и растущие цены на сырьё. • Индустриальные масла и пластичные смазки Mobil помогают производителям стали достичь необходимого уровня конкурентоспособности. • К числу консистентных смазок серий Mobilgrease XHP™ и Mobilith SHC™ относятся специально разработанные смазочные материалы, предназначенные для применения в наиболее тяжелых режимах работы на металлургических предприятиях. Высококачественные смазочные материалы обеспечивают повышение производительности Растущий спрос на сталь обязывает российские металлургические предприятия искать способы повышения производительности при минимально возможных затратах. Принципиальные изменения в системе эксплуатации оборудования требуют времени и значительных расходов на ремонт оборудования, но существует несколько простых шагов, которые может сделать каждый производитель стали для оперативного повышения эффективности работы. Например, принять профилактические меры по обеспечению бесперебойной работы оборудования, что позволит избежать незапланированных простоев и связанных с ними затрат. Также необходимо следить за состоянием деталей оборудования – это поможет увеличить срок его службы, повысить эксплуатационную надежность и снизить затраты на техническое обслуживание. Один из таких простейших способов повышения производительности, которому часто не уделяют должного внима-

ния, заключается в использовании высококачественных смазочных материалов для важнейших деталей и узлов оборудования. Долгое время масло считалось необходимой, но лишь одной из базовых составляющих успешной работы станка или машины, а его роль в обеспечении эффективности производственного процесса в целом недооценивалась. Однако, сегодня наиболее дальновидные технические специалисты металлургических заводов признают необходимость применения инновационных смазочных материалов на своих предприятиях, которые обладают способностью продлевать срок службы оборудования и повышать производительность. Как компания, стоявшая у истоков внедрения смазочных технологий нового поколения, ExxonMobil выделяет значительные ресурсы на проведение научных исследований и разработку новых видов продуктов, предлагая широкий ассортимент смазочных материалов с улучшенными рабочими характеристиками, которые отвечают запросам металлургической отрасли, включая сталеплавильные предприятия.

Об исследовании Анонимное исследование было проведено независимым исследовательским агентством 2Europe для компании ExxonMobil Fuels & Lubricants в пяти странах: Италия, Германия, Швеция, Турция и Россия. 2Europe – компания, специализирующаяся на исследованиях индустриальных рынков. Респондентами стали операторы предприятий черной металлургии и специалисты по техническому обслуживанию. Опрос проводился посредством телефонного интервью, где респондентам предлагалось ответить на вопросы анкеты с многовариантными ответами.

Ключевые продукты Mobil для металлургических предприятий Одной из флагманских продуктовых линеек компании ExxonMobil является серия Mobil SHC™ 600, призванная повысить

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

Окончание статьи ▶ 32 www.steeltimesint.com

32 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

▶ Окончание статьи со стр. 30

эксплуатационную надежность оборудования и производительность в металлургическом секторе. Эти высокоэффективные синтетические масла для редукторов, циркуляционных систем и подшипников являются новейшим пополнением в инновационной линейке Mobil SHC. Они разрабатывались специально, чтобы металлургические компании могли максимально повысить производительность своих предприятий и значительно снизить время незапланированных простоев оборудования. Кроме того, масла серии Mobil SHC 600 демонстрируют отличную текучесть при низких температурах, обеспечивая запуск и бесперебойную работу оборудования в холодных условиях, что является одним из ключевых аспектов для эффективной работы предприятий в некоторых точках Российской Федерации. В то же время продукты данной серии способны эффективно работать при высоких температурах и тяжелых нагрузках, а также обеспечивать превосходную защиту оборудования от износа благодаря устойчивости к вымыванию водой и эффективной защиты от коррозии и образования ржавчины. Кроме того, универсальность применения масел серии Mobil SHC 600 с их экономичным расходом дает возможность металлургическим заводам корректировать объем необходимых запасов смазочных материалов в сторону уменьшения, что обеспечивает дополнительное снижение затрат и позволяет оптимизировать ведение складского хозяйства. Циркуляционные масла высочайшего качества Mobil Vacuoline™ предназначены для повышения надежности работы прокатных станов, эксплуатируемых в самых сложных условиях. Сочетание базовых минеральных масел, отличающихся особыми свойствами, и высокоэффективной системы присадок позволяет значительно повысить производительность смазываемого оборудования. Циркуляционные масла Mobil Vacuoline заслуженно имеют самую высокую репутацию во всем мире, прежде всего благодаря выдающимся эксплуатационным

«Сейчас перед металлургическими предприятиями стоят как никогда разнообразные и сложные задачи. Правильный выбор и применение высококачественных смазочных материалов может играть важную роль в преодолении тяжелых условий эксплуатации, помогая усилить защиту дорогостоящего оборудования и повысить его производительность. Несмотря на то, что цена является значимым фактором выбора, сталелитейным предприятиям не следует забывать и о тех преимуществах высококачественных смазочных материалов, которые рассчитаны на долгосрочную перспективу. Ими, например, может стать снижение общих затрат путём сокращения времени незапланированных простоев, уменьшения расходов на техническое обслуживание и продление срока службы оборудования», – говорит Кирилл Червяков, советник по маркетингу индустриальных смазочных материалов в Европе, Африке и на Ближнем Востоке компании ExxonMobil Fuels & Lubricants. свойствам и характеристикам. Предприятиям, которые их используют, всегда оказывается профессиональная техническая поддержка компании-производителя. Технические специалисты, обслуживающие прокатные станы, полностью доверяют маслам серии Mobil Vacuoline 100, которые успешно применяются для циркуляционного смазывания подшипников жидкостного трения (ПЖТ). Циркуляционные масла серии Mobil Vacuoline 100 особенно эффективны в системах, подверженных обильному воздействию воды, что характерно, например, для ПЖТ опорных валков рабочих клетей листовых прокатных станов. Повысить производительность сталелитейных предприятий помогут также смазочные материалы серии Mobil DTE 10 Excel™. Это инновационные гидравлические жидкости с высоким индексом вязкости, созданные по новейшей технологии (подана заявка на патент) и обеспечивающие эффективную работу современных гидравлических систем высокого давления для промышленного и подвижного оборудования. Компания ExxonMobil предлагает широкий ассортимент смазок, которые были разработаны экспертами для работы в самых тяжелых эксплуатационных условиях, которые часто встречаются на сталелитейных предприятиях. Этот ассортимент включает следующие продукты:

➢ Mobil SHC Polyrex – семейство высокоэффективных смазок для подшипников, которые способны обеспечивать

Применение специализированной смазки на прокатных станах позволяет решить проблемы с вымыванием смазки водой и спеканием смазки в подшипниках рабочих валков

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

исключительную защиту оборудования даже при температурах до 170 °С.

➢ Mobilith SHC – смазки, обладающие превосходными эксплуатационными характеристиками и предназначенные для широкого диапазона применения при экстремальных температурах. И премиальные продукты:

➢ Mobil Centaur XHP – семейство пластичных смазок на основе сульфоната кальция со сбалансированной комбинацией устойчивости к вымыванию водой и распылению, а также отличной защиты от коррозии во влажной среде, что является идеальным для применения в металлургическом оборудовании.

➢ Mobilgrease

XHP – универсальная смазка на основе литиевого комплекса.

Наряду с высококачественными смазочными материалами, компания ExxonMobil предлагает собственную онлайнпрограмму анализа работающих масел Signum™. Система Signum Oil Analysis позволяет осуществлять мониторинг состояния работающего масла и определять его критическое состояние для предотвращения ситуации, которая могла бы привести к незапланированным простоям и увеличению производственных расходов. Компания Mobil Industrial Lubricants Специалисты Mobil Industrial Lubricants создают современные продукты для ведущих мировых производителей промышленного оборудования. Эти продукты защищают двигатели и другие виды оборудования, помогая в достижении максимальной работоспособности при снижении энергозатрат. Приоритетная задача подразделения Mobil Industrial Lubricants – обеспечивать поставки высококачественных смазочных материалов через разветвленную дистрибьюторскую сеть и передавать уникальные технические знания и опыт потребителям по всему миру. n Для получения дополнительной информации о других индустриальных смазочных материалах и услугах Mobil, пожалуйста, посетите наш сайт: www.mobilindustrial.ru www.steeltimesint.com

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ 33

Система обнаружения дрейфа в линии горячего цинкования полос Стабильное воспроизведение высокого качества производимой продукции имеет решающее значение для получения прибыли и повышения степени удовлетворенности клиентов. Для этого разработаны различные технологии, которые уже широко используются на технологических линиях по всему миру. Мишель Дюбуа*

ПОСКОЛЬКУ на производственных линиях обработки все большее и большее применение находят измерительные системы для оценки качества продукции, то может наблюдаться соответствующее снижение профессиональных навыков операторов в отношении вопросов стабильного поддержания качества. Недостаточный профессиональный опыт оператора может привести к ситуации, когда вовремя не обнаруживаются возникающие под влиянием некоторой совокупности факторов производственные проблемы и, следовательно, они долго остаются незамеченными. Вследствие этого через некоторое время условия эксплуатации и отдельные параметры процесса могут выйти за пределы нормальных условий без выработки предупреждающего сигнала о возникшей ситуации и риском выхода на аварийный режим. Бельгийская компания CMI (Cockerill Maintenance & Ingénierie), специализирующаяся в производстве технологических линий для обработки холодных стальных полос, расширила портфель своих продуктов с добавлением некоторых ключевых инструментов для того, чтобы не только проводить сортировку рулонов, но и стабильно повторять конечное качество готовых полос в рулонах. Компания работает над развитием и совершенствованием специальных инструментов, которые будут помогать в опредении таких небольших отклонений в ходе текущего процесса еще до возникновения производственной проблемы. Современные непрерывные линии обработки стальных полос – довольно сложные агрегаты, они включают множество разнообразных элементов оборудования и различных процессов, которые необходимо жестко контролировать, чтобы готовая продукция была требуемого качества. Развитый инструментарий обеспечивает ввод основных параметров процесса в замкнутую систему управления, чтобы гарантировать, что производственный процесс следует заданной траектории, процедуры обработки и сортировки готовых рулонов основаны на точной проверке ключевых параметров процесса и находятся под непрерывным контролем. Однако обнаружение слабых непредсказуемых дрейфов параметров в заданном технологическом диапазоне процесса или в оборудовании является сложной задачей в промышленной среде. Как пра-

вило, временной дрейф технологического процесса под влиянием некоторых непредсказуемых факторов и источников не обнаруживается до тех пор, пока не станет слишком поздно, и уже потребуется аварийная остановка производственной линии. Недостаток информации об изменении показателей и прогнозной идентификации текущего состояния процесса приводит к ситуации, когда уже «ничего не работает, и никто не знает, почему», и это со временем усугубляется. Компания CMI разработала точные инструменты, основанные на регистрации отслеживаемых параметров процесса и данных работающего оборудования, которые помогают четко идентифицировать небольшие отклонения производственных параметров. Принятая концепция аналогична подходу, характерному для текущего контроля качества на базе статистического контроля процессов SPC (Statistical Process Control). При этом реализуется количественное отслеживание некоторых типичных производственных данных, таких как тепловой баланс ванны с расплавом цинка, удельный расход на печи природного газа для конкретных марок стали, крутящий момент прокатки на дрессировочном стане или разность уровней натяжения полосы между приводной и операторской сторонами линии. В этой статье представлено текущее состояние этого вопроса для непрерывных

линий горячего цинкования, а также обсуждаются некоторые возникающие при их внедрении трудности. Общий подход Целью данного исследования стала разработка автоматического инструментария, позволяющего легко отслеживать изменения ключевых параметров производственного процесса во взаимосвязи с заданным диапазоном процесса. Подход компании CMI основан на использовании имеющихся производственных данных, которые регистрируются с помощью существующих сетей компьютеров и применяемых измерительных процедур, чтобы объединить их с физическими принципами, такими как тепловой баланс и постоянство массы. Такой подход имеет много преимуществ, так как он просто и легко работает, не требует специальных навыков, использует уже имеющиеся данные и базируется на известной методике. Отобранные ключевые производственные параметры дискретно регистрируются с интервалом в 1–10 секунд (в зависимости от вовлеченного процесса) и усредняются по выбранному периоду от пяти минут до двух часов. Предварительным условием, однако, является требование исключения аномалий или несовместимых данных и отклонения переходных состояний. Это может привести к низкой эффективности информационного содержа-

*Michel Dubois - Senior Process Expert, компания CMI Metals (Бельгия) E-mail: michel.dubois@cmigroupe.com

www.steeltimesint.com

Steel Times International на русском языке – Ноябрь 2015

34 УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

ния по выходу данных (более 80 % данных могут быть отклонены), но это не является проблемой из-за их высокой доступности: качество является более предпочтительным, чем количество. Окончательный файл данных записывается для дальнейшего использования и обработки с выявлением соотношений и корреляций внутри данных или для прогнозирования тенденций и поведения анализируемых переменных, а также для построения прямых графиков и зависимостей с целью быстрого анализа. Ниже приводятся некоторые примеры такого анализа. Ключевые процессы для анализа Современное развитие линий горячего цинкования полос методом погружения в ванну с расплавленным цинком определяется тремя ключевыми процессами, которые преследуют следующие цели. • Тепловой баланс ванны с расплавленным цинком: проверка фактической температуры поступающей полосы на входе в ванну с цинком секции цинкования и, в конечном итоге, обнаружение поперечной неоднородности. • Расход природного газа в печи отжига секции термообработки: идентификация возможных изменений в эффективности процесса сжигания газового топлива. • Дрессировочный прокатный стан: выявление изменений в технологическом диапазоне процесса, количественная оценка разброса механических свойств готового продукта и отслеживание изменений в натяжении полосы по левой и правой кромкам, а также нагрузки из-за изменения геометрии оборудования. Тепловой баланс ванны с цинком Тепловой баланс ванны с расплавленным цинком рассчитывается для каждого двухчасового периода с использованием дискретной записи данных через каждые две секунды: массы наносимого покрытия, температуры и уровня расплавленного цинка в ванне, массового расхода стали и

температуры полосы. Все значения каждой дискриминантной переменной, которые после их сравнения с установочными значениями параметров в технологической спецификации выходят за пределы заданного диапазона, отвергаются. Любое отклонение данных приводит к недействительности данных всего двухчасового периода. Это может произойти, например, когда масса (плотность) наносимого покрытия выйдет за пределы заданного диапазона 30-250 г/м2, скорость полосы в линии станет ниже 40 м/мин или уровень расплавленного цинка в ванне станет нестабильным. Несбалансированность подвода и отвода тепла при сравнении подводимой и отводимой тепловой мощности означает, что некоторые из зарегистрированных данных неправильны или показывают неоднородность условий, таких как настройки пирометра, оценки тепловых потерь, температуры полосы, измерений массы покрытия и других. Описанный выше метод используется на всех линиях непрерывного горячего цинкования методом погружения CGL компании CMI и показал высокую релевантность, так как он обеспечивает доступ к параметрам, которые весьма трудно поддаются количественной оценке, таким как вариации значений фактических температур для конкретной марки стали, вариации в тепловых потерях, особенно на выходе из ванны, и самое главное – неравномерность температуры поперек полосы. Основываясь на нашем опыте, это означает, например, что для определения правильного теплового баланса с точностью ± 50 кВт, требуется сбор данных в течение примерно одной недели для того, чтобы получить выборку достаточно представительных двухчасовых периодов. Практически это означает то, что для типичной технологической линии обработки автомобильной полосы с производительностью 60–70 т/час, температура полосы на входе в секцию цинкования должна быть идентифицирована с точностью ± 2 °C.

Steel Times International на русском языке – Ноябрь 2015

На рис. 1 показан график изменений производительности линии в зависимости от материального потока. В данном примере не было зафиксировано существенных отклонений температуры по ширине обрабатываемой полосы. Зависимость теплового баланса от материального потока означала бы смещение считываемых показаний температуры полосы на входе. Рис. 2 показывает зависимость теплового баланса от ширины обрабатываемой полосы. В случае обнаружения их взаимозависимости можно ожидать отклонений однородности температуры по ширине полосы. Для этой переменной процесса была выбрана дискретность сбора данных через каждые 10 секунд, вычисления теплового потребления проводили для 10-минутного периода, который приблизительно соответствует половине длины проходящего рулона. Рассматривали только периоды со скоростью движения полосы в ванне с цинком выше 50 м/мин. Для того чтобы отбирать только стабильные условия процесса, компания CMI добавила ряд дополнительных интеллектуальных фильтров для дальнейшей настройки предлагаемой методики. Один из примеров, когда это становится обязательным для получения соответствующих результатов, включает печи отжига в Европе, работающие со средней массой обрабатываемого заказа менее 100 т, что, как правило, соответствует 3–4 рулонам. Частые корректировки скорости полосы в линии и изменения спецификации обрабатываемых полос, которые в результате приводят к колебаниям массового расхода и изменениям тепловых циклов, влияют на температуру зоны в печи. Другими словами, печь отжига большую часть времени находится в переходном состоянии. Обработка данных основана на вычислении тепловой энергии в полосе, отходящих газах и общем выходе тепла. Рабочие параметры, такие как температура отжига, содержание O2 в дыме, количество работающих горелок и температура зоны также являются составной частью такого анализа. Первичные результаты анализа показывают, что даже для одной и той же спецификации полосы при стабильных условиях процесса удельный расход природного газа значительно колеблется. Примером этого может служить график на рис. 3, который отражает только пиковую температуру отжига 790–810 °С. Одним из возможных объяснений этого является сильная корреляция различных параметров, таких как, температура в зоне печи и производительность технологической линии, которая опять же зависит от скорости движения и ширины полосы (рис. 4, 5). Термическая инерция печи в течение переходных периодов также влияет на стабильные производственные периоды. Основные результаты, полученные за трехмесячный период исследования раwww.steeltimesint.com

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ 35

300 200 Тепловой баланс (кВт)

200 Тепловой баланс (кВт)

26 Удельный расход газа (нм3/т)

300

100 0 -100

-200

-300

-300 800

5 1x103

1,4x103

1,6x103

900

1,8x103

Рис. 3. Зависимость удельного расхода природного газа от производительности линии

925

Температура отходящих газов (°C)

Удельный расход газа (нм3/т)

1,2x103

875

Массовый расход (кг/сек)

Рис. 2. Зависимость теплового баланса ванны от ширины обрабатываемых полос

850

Ширина полосы (мм)

Рис. 1. Изменение теплового баланса ванны с цинком в зависимости от массового расхода

825

Массовый расход (кг/сек)

18 800

950

Температура зон нагрева (°C)

800

1x103

1,2x103

1,4x103

1,6x103 1,8x103

Ширина полосы (мм)

520 480 440 400 360 320 300 500

1x103

1,5x103

2x103

2,5x103

Общий поток газа (нм3/ч)

Рис 4. Корреляция между удельным потреблением газа и температурой зон печи

Рис. 5. Соотношение между потреблением тепла и шириной обрабатываемой полосы

Рис. 6. Зависимость температуры отходящих газов от общего расхода природного газа

боты линии, приведены на рис. 5 и 6. К сожалению, определить дрейф в измерениях пиковой температуры только путем анализа теплового баланса оказалось затруднительно. Анализ, однако, продолжается, и после доработки позволит всесторонне оценить практичность использования этого показателя. Результаты на рис. 5 показывают отсутствие зависимости между шириной полосы и удельным расходом газа, и это существенно отличается от традиционных представлений и ожиданий. Метод CMI поможет выявить причины этого. Обнадеживающие результаты были получены при анализе качества сгорания газа. Температура отходящих газов и общий часовой расход природного газа не зависят от теплового цикла, но выявилась взаимосвязь между двумя этими параметрами. Полученные результаты позволяют нам ожидать возможность выявления дрейфа в процессе горения путем перевода отклонений этих данных в корреляции (рис. 6). Удельный расход газа для полос определенной технической спецификации – еще один показатель, который будет разработан в течение ближайших месяцев. Компания CMI решила построить индекс износа ролика «Roll Wear Index», дополнительный и важный показатель, связанный с влиянием термических циклов на ускоренный износ роликов печи. Это решение было основано на наблюдении, что профиль печного ролика изменяется с

течением времени. Первые результаты нашего анализа позволили предположить, что главной причиной этого являются термические циклы, вызываемые частыми изменениями сортамента обрабатываемых полос, либо изменениями ширины обрабатываемой полосы, либо пиковыми температурами отжига. Все вышеприведенные показатели технологического процесса в ближайшие месяцы будут подвергнуты анализу для оценки целесообразности и возможности их использования для обнаружения медленных дрейфов установочных параметров производственного процесса. Собранные для анализа данные показали недостаток объема исторических данных для того, чтобы эффективно решать возникающие проблемы.

гистрировались за каждый действительный период в течение пяти минут, что соответствует примерно четверти прокатываемого рулона. В процессе исследования специалисты CMI регистрировали исключительно только стабильные периоды работы с линейной скоростью более 50 м/мин, с постоянной вытяжкой и на одинаковых видах стали с одной спецификацией. Такие условия были приняты для исключения риска перепутать полученные данные с другими материалами при проведении сравнения механических свойств готовых полос. В настоящее время получены только первые результаты. Всесторонний анализ полученных данных направлен сегодня на определение наиболее подходящих показателей для отслеживания дрейфа. Получено, что на непрерывной линии горячего цинкования методом погружения (CGL), используемой в качестве «пилотной установки» для исследования этого метода, полное усилие натяжения полосы постоянно, но уровни натяжения по кромкам полосы слева и справа различаются (рис. 7). Результаты предварительного анализа показали, что эта разница повышается с увеличением ширины полосы, поскольку один край обрабатываемой полосы имеет большую вытяжку, чем другой. Причиной этого явления может быть наличие какого-либо дефекта в производственной линии или же поступление рулонов прокатанных полос с наличием неравномерных по ширине по-

www.steeltimesint.com

Дрессировочный прокатный стан На дрессировочном прокатном стане частота дискретного сбора данных была установлена в 10 сек, в среднем они ре-

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

36 УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ

400

400 YS 150

350

500 0 -500

350

YS 220

300

YS 350

Нагрузка (т/м)

1x103 Нагрузка (т/м)

Удельный расход газа (нм3/т)

1,5x103

250 200 150 100

-1x103

6x103

8x103

YS 220

200

YS 350 150

50 1

4x103

YS 150

250

100

50 -1,5x103 2x103

300

1x104

11 12

0,5

0,7

0,9

Месяцы

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

Удлинение (%)

Натяжение на выходе (кг)

Рис. 8. Карта зависимости индикатора «усилиевытяжка» для отдельных месяцев

Рис. 9. Зависимость индикатора «усилие-вытяжка» для трех марок стали, месяц 1

400

350

YS 150

250

YS 220

200

YS 350 150

300

YS 350 150 100 50

0,9

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

YS 220

200

50 0,7

YS 150

250

100

0,5

Нагрузка (т/м)

300

Нагрузка (т/м)

Рис. 7. Разница натяжения полосы на сторонах оператора и привода для всех сортов стали

300 YS 150

250

YS 220

200

YS 350 150 100 50

0,5

Удлинение (%)

0,7

0,9

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

Удлинение (%)

0,5

0,7

0,9

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

Удлинение (%)

Рис. 10. Зависимость индикатора «усилие-вытяжка» для трех марок стали, месяц 2

Рис. 11. Зависимость индикатора «усилие-вытяжка», месяц 2, толщина 0,8 ±0,1 мм

Рис. 12. Зависимость индикатора «усилие-удлинение», месяц 2, толщина 1,2 ±0.1 мм

лосы вытяжек (волнистости кромок) с прокатного стана. В настоящее время специалисты компании CMI строят индикаторы на основе обработки ежемесячных данных, месяц за месяцем исследуя эволюцию параметра «натяжение-вытяжка» для полос с выбранной твердостью стали, а возможно, и полос различных толщин. Типичные результаты для ожидаемых пределов прочности (YS) 150, 220 и 350 МПа ± 10 МПа показаны на рис. 8–12. На рис. 8 приведены помесячные графики усилий натяжения по ширине полосы, измеряемых на натяжном ролике месяц за месяцем, а графики на рис. 9–12 отражают полученные корреляции значений приложенных усилий и вытяжек полосы для выбранных месяцев.

Сегодня возможность появления проблем с качеством повышается при взгляде на давно работающие непрерывные технологические линии, где проблемы возникают чаще. Поскольку разработанная методология позволяет обнаруживать медленный дрейф в измерениях и используемых технологических режимах, то она не только актуальна и легко реализуется на новых технологических линиях, но также подходит и для уже действующих линий. Предлагаемая система является гибкой; использует данные производственного процесса, записанные на существующих компьютерных линиях; усредняет дискретно зарегистрированные данные для различных периодов времени в зависимости от процесса; специальные фильтры результатов позволяют принимать во внимание только стабильные и последовательные условия. Пока методика была использована на трех важных процессах конкретной линии непрерывного горячего цинкования полос. Этими процессами являются: тепловой баланс ванны с цинком, удельное потребление газа на печи и дрессировочный проход. Этапы развития методики для всех этих трех процессов отличаются, особенно в выявлении основных показателей для построения и отслеживания во времени. Современное состояние результатов, полученных на пилотной установке, можно резюмировать следующим образом. • Тепловой баланс ванны с цинком является хорошим и эффективно работаю-

щим индикатором для обнаружения ошибок температуры полос на входе в ванну с расплавленным цинком, включая поперечную однородность, а также модификацию изоляции носка ванны. • Удельный расход природного газа на печи для заданного теплового цикла меняется в диапазоне ± 10 %. Это, вероятно, не позволит обнаруживать дрейф в температурах отжига. Тем не менее, возможные отклонения от идентифицированной корреляции между общим потреблением газа в час и температурой отходящего газа будут указывать на изменения в системе сгорания газа. • Зависимость «давление – растяжение полосы» в дрессировочном проходе для определенных по прочности полос и вытяжек оказалась перспективным индикатором для обнаружения изменений в технологическом диапазоне процесса. Кроме того, изменения натяжения, нагрузок или крутящего момента на верхнем и нижнем валках, а также между сторонами привода и оператора легко доступны. Компании CMI необходимо время, чтобы завершить работу по развитию этого метода, в основном, для продолжения сбора и анализа данных с целью фиксации реальных дрейфов процесса. Эта информация позволит подтвердить эффективность принятой методики, провести сравнение с первоначальной целью для процесса и выбранных индикаторов, подтвердить ее релевантность для всесторонней оценки общих показателей. n

Заключение Компания CMI разрабатывает систему обработки данных, способную надежно обнаруживать медленный дрейф производственного процесса с целью прогнозирования тенденций и предсказания возможных проблем. В результате проведенного исследования были выбраны и проанализированы некоторые ключевые показатели и инструменты для оценки теплового баланса ванны с цинком, проведена оценка возможностей использования данных по удельному потреблению газа на печи отжига и показателей дрессировочных проходов на прокатном стане.

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

www.steeltimesint.com

НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ 37

Исследование на симуляторе процесса нанесения Al-Si покрытий на стальные полосы для горячей штамповки С использованием симулятора процесса нанесения металлических покрытий методом горячего погружения (HDPS) экспериментально определены оптимальные параметры нанесения алюминиево-кремниевого покрытия на полосы из Mn-B стали, предназначенные для изготовления деталей методом листовой горячей штамповки. С.К. Шукла, М. Дипа, Анжана Дева, Сантош Кумар, Атул Саксена, B.K. Джа*

ПРОЦЕСС горячей листовой штамповки (с предварительным нагревом) объединяет в одной стадии на прессе горячую формовку и последующую упрочняющую закалку изделия в штампе. Для процесса применяют стали, легированные бором, чтобы обеспечить процесс аустенизации с надежным технологическим окном для дальнейшего упрочнения стальной подложки при ускоренном охлаждении (закалки) с мартенситным превращением в формовочных приспособлениях. При передаче из печи на пресс нагретой полосы из боросодержащей стали (без покрытия) на ее поверхности образуются неоднородные и абразивные слои оксида железа (окалина). При прямом контакте с атмосферным кислородом происходит окисление с поверхностным обезуглероживанием, что негативно отражается на конечных свойствах штампованных частей. Предварительно нанесенное на полосу металлическое покрытие позволяет избежать окисления и обезуглероживания стальной подложки во время нагрева в печи и в процессе горячей штамповки. Во всем мире разработаны различные типы таких покрытий. Целью настоящего исследования, проведенного на симуляторе процесса горячего погружения полос в расплав наносимого сплава (HDPS), стала разработка покрытия на основе Al-Si, позволяющего избежать окисления/обезуглероживания поверхности стальной подложки из Mn-B стали в процессе горячей штамповки. Эксперименты на симуляторе проводили для установления оптимального состава ванны алюминирования (алитирования) и других параметров процесса нанесения покрытия (температуры ванны, длительности погружения и т.п.), чтобы обеспечить достижение превосходных свойств наносимых AlSi покрытий по коррозионной стойкости и адгезии, исключить образование трещин и пустот на покрытии в процессе горячей штамповки. Получено, что оптимальным составом ванны алюминирования для достижения превосходных свойств Al-Si покрытия на листах Mn-B стали с точки зрения требуемой коррозионной стойкости, формуемости и адгезии покрытия является сплав Al-13 % Si-1 % Na.

Рис. 1. Общий вид симулятора процесса глубокого погружения полос в расплав наносимого покрытия (HDPS) в лаборатории RDCIS

Введение В автомобильной промышленности стремительно растет производство облегченных деталей кузова методом горячей листовой штамповки с закалкой в штампе листов из легированной марганцем и бором стали (например, 22MnB5). Применение таких ультравысокопрочных деталей в автомобиле повышает безопасность и снижает расход топлива. Горячая штамповка принята в качестве альтернативы холодной штамповке, поскольку при комнатной температуре формовка высокопрочной стали ограничена низкой формуемостью и обратной пружинностью. Этот неизотермический процесс прессования листового металла, где процессы формовки и закалки в штампе совмещены на одной стадии [1], использует преимущества низких напряжений течения легированной бором стали в аустенитной фазе при нагреве и обеспечивает получение ультравысокой прочности при меньшей толщине листа. В настоящее время применяют два общих метода горячей штамповки: прямой и непрямой. Двухэтапный непрямой процесс горячей штамповки позволяет получать детали сложной формы, но является трудоемким и дорогостоящим из-за последовательно-

сти этапов горячей и холодной штамповки. Одноэтапный прямой метод горячей штамповки широко используется для обработки полос из марганцево-борных сталей с предварительным нанесением покрытия. Покрытие защищает полосу от окалины, которая является характерной чертой процесса горячей штамповки, и следовательно, увеличивает срок службы формующих матриц. Во время нагрева защитное покрытие трансформируется в легированный слой Fe-Al-Si, который имеет высокую адгезию с подложкой и хорошие коррозионностойкие свойства [2]. Однако деградация предварительно нанесенного Al-Si покрытия в результате взаимной диффузии со стальной подложкой и формирования интерметаллического сплава с высокой температурой плавления приводит к образованию в готовом покрытии пустот и трещин. Поэтому актуальной остается разработка новых типов покрытий Al-Si для операций горячей листовой штамповки, свободных от вышеупомянутой деградации. Целью проведенного исследования была оптимизация состава ванны алюминирования (уровень Si и легирующих элементов) и параметров процесса покрытия (температура ванны, время погружения), чтобы обеспечить превосходные свойства Al-Si покрытий в отношении коррозион-

*S.K. Shukla, M. Deepa, Anjana Deva, Santosh Kumar, Atul Saxena, B.K. Jha – R&D Centre for Iron&Steel (RDCIS), Steel Authority of India Limited (SAIL), Ranchi -834002, Jharkhand, Индия. E-mail: skshukla@sail-rdcis.com www.steeltimesint.com

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

38 НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ

11 Коэффициент вытяжки по Эриксону, мм

Скорость коррозии, мм/год

12 10 8 6 4 2

0 Al-6%Si

Al-10%Si

Al-13%Si

Оцинкованный лист

Рис. 2. Коррозионная стойкость листов с Al-Si покрытием в сравнении с обычным оцинкованным листом

ной стойкости и адгезии, исключить образование трещин и пустот покрытия во время горячей штамповки. Экспериментальная часть Эксперименты проводили на симуляторе HDPS (рис. 1) с использованием Mn-B стальной подложки (табл.) путем варьирования уровня Si (6–13 %) в ванне алюминирования, температуры отжига (700–750 °С), времени выдержки (60–90 сек) и температура ванны (590–610 °C). Другие параметры, такие как время погружения (~ 3 сек), точка росы атмосферы отжига (-20 °C), уровень Na в ванне алюминирования (~ 1,0 %), расстояние от сопла (17 мм) и расход подаваемого на полосу газа (200 л/мин), поддерживались постоянными. Mn-B стальные листы длиной 200 мм и шириной 120 мм нагревали со скоростью 30 °С/сек до температуры отжига и выдерживали в течение 60–90 сек в атмосфере отжига 20 % Н2 + 80 % N2 с точкой росы на уровне около -20 °C. После отжига образцы охлаждали с помощью газа N2 до температуры на 5 °С выше температуры ванны со скоростью ~ 4 °С/сек, погружали в ванну и полученные образцы охлаждали до комнатной температуры со скоростью 10 °C/сек. Для характеристики исследуемых образцов стали с Al-Si покрытием использовали следующие показатели: толщина покрытия, коррозионная стойкость, формуемость, адгезия и микроструктура. Толщину покрытия измеряли с помощью измерителя толщины покрытия PosiTector Таблица. Химический состав подложки из Mn-B стали, использованной в экспериментах на симуляторе процесса (HDPS) Элемент

Масса (%)

0,23

1,26

0,28

0,008

0,015

0,16

0,003

0,023

0,044

Al-6%Si

Al-13%Si

Оцинкованный лист

Рис. 3. Показатели формуемости листов с Al-Si покрытием в сравнении с обычным оцинкованным листом

6000 компании Defalsko. Показатели формуемости листов с покрытием оценивали на установке для испытаний листов на глубокую вытяжку по Эриксону (выдавливание колпачков) с остановкой нагрузки пуансона в точке появления трещины/отслаивания покрытия и расчетом коэффициента вытяжки по Эриксону. Сцепление покрытия со стальным листом оценивали с помощью тестера адгезии (адгезиметра) методом решетчатых надрезов (насечек). Скорость коррозии листов с покрытием оценивали электрополяризационным методом по графику Taffel с использованием потенциостата при следующих условиях: тестовый раствор – 3,5 % NaCl; электрод «серебро-хлорид серебра»; скорость сканирования 0,1 мВ/с при диапазоне сканирования ± 20 мВ. Металлографический анализ алюминированных образцов листов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа и системы энергодисперсионного рентгеновского анализа EDAX. Образцы подвергали термической обработке (нагрев со скоростью 8–10 °C/сек до температуры 930 °C, выдержка в течение пяти минут, последующее охлаждение со скоростью 40 °C/сек), который соответствует режиму операций горячей штамповки на производстве. Для изучения деградации Al-Si покрытия также проводили металлографический анализ покрытия после термообработки. Результаты и обсуждение Влияние параметров отжига на качество Al-Si покрытия Эксперименты на симуляторе с нанесением покрытия начали с исходного состава ванны Al-13 % Si-1 % Na. Цикл отжига в экспериментах поддерживали в соответствии с условиям обычных экспериментов с цинкованием/алюминированием. Стальные образцы нагревали со скоростью 30 °С/сек до температуры отжига 700 °C и выдерживали в течение 45 секунд в атмосфере отжига 20 % Н2 + 80 % N2 с точкой росы -20 °C. Затем образцы охлаждали до ~ 600 °С (на 10 °С выше температуры ванны, равной 590 °C) и погружали в ванну. На полученных образцах выявилась существенная неравномерность покрытия

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

Al-10%Si

Al-Si. Поэтому в последующих экспериментах температуру отжига повысили до 750°C и время выдержки варьировали от 60 до 90 сек. Было отмечено, что повышенное время выдержки (90 сек) при температуре отжига 750 °С обеспечило улучшение качества покрытия за счет снижения уровня оксидов на поверхности стали. Во всех последующих экспериментах с разными составами Al-Si ванны постоянно поддерживали температуру отжига 750 °С и время выдержки 90 сек. Свойства Mn-B стальных листов с Al-Si покрытием Для полученных образцов с покрытием по вышеприведенным методикам определяли скорость коррозии, формуемость, адгезию покрытия и микроструктуру. Коррозионная стойкость образцов варьировалась в диапазоне от 1,4 до 12,4 мм/год, в зависимости от условий обработки. Для листов с покрытием после алюминирования в ванне состава Al-6 % Si скорость коррозии составляла от 6,4 до 12,4 мм/год, а после алюминирования в ваннах Al-10 % Si и Al-13 % Si скорость коррозии снижалась до 3,3–4,4 и 1,4–4,1 мм/год, соответственно. На рис. 2 показаны скорости коррозии листов с покрытием Al-Si в сравнении с показателем обычных оцинкованных листов. Коррозионная стойкость листов с Al-Si покрытием превосходит показатели оцинкованного листа за счет формирования на поверхности листа антикоррозионной оксидной пленки Al2O3 с высоким сцеплением. С увеличением содержания кремния в ванне алюминирования от 6 % до 13 % скорость коррозии Al-Si покрытия снижается с 9,4 до 2,75 мм/год. Повышенное содержание Si в Al расплаве приводит к образованию в структуре покрытия фаз Fe-Al-Si, которые ингибируют катодную реакцию и обеспечивают превосходную коррозионную стойкость Al-Si покрытия (при ~ 13 % Si). Коэффициенты глубокой вытяжки по Эриксону для полученных образцов с покрытием находились в диапазоне от 9,0 до 11,8 мм в зависимости от состава ванны и условий обработки. Сравнение формуемости листов с Al-Si покрытием и оцинкованных листов приведено на рис. 3. www.steeltimesint.com

НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ 39

Как правило, стальные листы после алюминирования в ванне чистого алюминия имеют ограниченную способность к формовке из-за негативного влияния толщины промежуточного слоя сплава. По этой причине алюминирование предпочтительнее проводить в кремнийсодержащем расплаве. Исследование микроструктуры Al-Si покрытия показывает, что после алюминирования листов в чистом алюминии структура границы промежуточного слоя похожа на дендритный профиль, а после погружения в Al-Si сплавы имеет более «ровную» границу. Кроме того, толщина промежуточного слоя в Al-Si сплаве, обычно значительно меньше, чем после погружения в чистый алюминий. Микроструктуры (рис. 4–6) отражают влияние содержания кремния в расплаве ванны на толщину прослойки и профиль границы промежуточный слой/субстрат. Получено, что профиль границы становится почти полностью «плоским» при содержании кремния около 13 %. Дальнейшее повышение уровня кремния не вызывает заметных изменений толщины или профиля. Это, возможно, происходит изза повышения энергии в промежуточном слое или снижения диффузии через слой Fe2Al5 [3]. Наилучшие свойства формуемости показали листы после состава ванны алюминирования Al-13 % Si-1 % Na. При таком уровне содержания кремния можно поддерживать более низкую температуру ванны алюминирования (за счет эвтектической реакции), что и приводит к меньшей генерации окалины и медленному формированию Fe-Al-Si интерметаллидов на поверхности стальной подложки [4]. Кроме этого, в результате воздействия Na происходит переход морфологии роста эвтектики Si к волокнистой структуре с зарождением и ростом Al и Si фаз [5]. Большинство листов с Al-Si покрытием показали отличную адгезию покрытия без трещин около зоны изгиба. Тем не менее, после алюминирования в Al-6 % Si ванне иногда обнаруживались мелкие трещины. Оценка качества Al-Si покрытия на термообработанных листах Листы после алюминирования в ванне Al13 % Si-1 % Na (листы с наилучшими свойствами покрытия) подвергались на симуляторе HDPS циклу термической обработки, подобной той, которая проводится во время горячей штамповки. Скорость нагрева изменяли от 10 до 12 °С/сек. Температуру нагрева намеренно поддерживали на низком уровне, чтобы предотвратить расплавление Al-Si покрытия (с температурой плавления около 600 °С). На рис. 7 и 8 приведены микроструктуры Al-Si покрытия после термообработки. Как можно увидеть на рис. 7, из-за высокой скорости нагрева (около 12 °С/сек) в Al-Si покрытии наблюдаются некоторые трещины и пустоты. При этом видно, что www.steeltimesint.com

покрытие не расплавилось, поскольку алюминиевый слой покрытия при нагревании еще до фазы штамповки перешел в сплав Fe-Al с высокой температурой плавления. В случае, когда образцы с Al-Si покрытием

нагревали со скоростью 10 °С/сек, получали более гладкое и однородное покрытие без трещин и пустот (рис. 8). Окончание статьи ▶ 40

Рис. 4. Микроструктура и результаты анализа EDAX образцов Mn-B стали с Al-6 % Si покрытием

Рис. 5. Микроструктура и результаты анализа EDAX образцов Mn-B стали с Al-10 % Si покрытием

Рис. 6. Микроструктура и результаты анализа EDAX образцов Mn-B стали с Al-13 % Si покрытием

Рис. 7. Микроструктура и результаты анализа EDAX образцов Mn-B стали с Al-13 % Si покрытием после отжига со скоростью нагрева 12 °С/сек

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

40 НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ

ММК инвестирует в новые мощности горячего цинкования Магнитогорский металлургической комбинат недавно заключил контракт с SMS group (Германия) на поставку оборудования для нового агрегата непрерывного горячего цинкования (АНГЦ). Стоимость контракта превышает 25 млн евро. Производительность нового агрегата более 360 тыс. т в год. Первый рулон оцинкованного проката планируется получить уже через два года. В соответствии с контрактом, немецкий машиностроительный концерн не только поставит ОАО «ММК» необходимое оборудование, сменные запасные части и техническую документацию, но и окажет услуги по обучению и программированию, произведет шефмонтаж и подготовку объекта к вводу в эксплуатацию. АНГЦ будет построен на площадке листопрокатного цеха №11, где расположен

новейший комплекс холодной прокатки со станом 2000. Агрегат предназначен для производства горячеоцинкованного холоднокатаного проката для нужд строительной отрасли. С вводом в строй этого производственного объекта будет создано 70 дополнительных рабочих мест для технологического и обслуживающего персонала, а мощности ММК по производству оцинкованного проката возрастут более чем на 20 %. Подписи под документом поставили генеральный директор ОАО «ММК» Павел Шиляев, член правления SMS group Дитер Розенталь и исполнительный вице-президент SMS group Майнхард Ремберг. Комментируя подписание контракта, председатель совета директоров ОАО «ММК» Виктор Рашников отметил, что новый про-

ект актуален с точки зрения импортозамещения, поскольку в настоящее время российский рынок оцинкованного проката почти на 25 % зависит от импорта (при емкости рынка 3,3 млн тонн, объем импортных поставок составляет 0,8 млн тонн). «Кроме того, данный проект реализуется в соответствии со стратегическими задачами ММК по увеличению объемов продукции глубокой степени переработки, с более высокой добавленной стоимостью»,- подчеркнул Виктор Рашников. По словам председателя наблюдательного совета SMS group Хайнриха Вайса, новый контракт станет еще одной страницей в истории плодотворного сотрудничества его компании с Магнитогорским металлургическим комбинатом, насчитывающей более 80 лет. n

«CMI Industry» поставит комплекс покрытий металла для «Северстали» ПАО «Северсталь» в мае 2015 года выбрала поставщика основного технологического оборудования для строительства нового комплекса покрытий металла на ЧерМК, входящем в дивизион «Северсталь Российская сталь». Комплекс включает в себя агрегат непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) производительностью 400 тыс. т в год и агрегат полимерных покрытий металла (АПП) производительностью 200 тыс. т в год. При этом подкат для агрегата полимерных покрытий будет поставляться с нового АНГЦ.

Поставщик — компания «CMI Industry» (Бельгия) – осуществит поставку базового и детального инжиниринга, основного технологического оборудования, а также выполнит шефмонтаж и шеф-наладку, обучение персонала, запуск оборудования и вывод агрегатов на проектную мощность. Стоимость проекта — более 6 млрд. рублей. «Мы считаем этот проект приоритетным как со стратегической, так и с экономической точек зрения. Его реализация позволит увеличить производство продук-

тов с высокой добавленной стоимостью. С пуском этого проекта компания Северсталь сможет значительно увеличить свою долю на российском рынке проката с покрытием», — комментирует генеральный директор дивизиона «Северсталь Российская сталь» Сергей Торопов. По словам руководителя дивизиона, важнейшей задачей компании «Северсталь» является замещение импорта, поступающего на российский рынок в значительных объемах и имеющего зачастую неудовлетворительное качество. n

▶ Окончание статьи со стр. 39

муемость Mn-B стальных листов с Al–Si покрытием. Наилучшее сочетание свойств покрытия с точки зрения коррозионной стойкости (выше обычных оцинкованных листов), формуемости (с субстратом) и адгезии покрытия (в соответствии со стандартом качества по методу решетчатых надрезов) обеспечивает состав ванны алюминирования Al-13 % Si-1 % Na. • Чтобы избежать деградации предвари-

тельно нанесенного Al-Si покрытия во время цикла горячей листовой штамповки скорость нагрева перед штамповкой необходимо поддерживать на уровне ниже 10 °С/сек, чтобы исключить появление трещин и пустот в покрытии и предотвратить расплавление покрытия.

Выводы • Для достижения превосходного качества Al-Si покрытия на листах Mn-B стали необходим отжиг при температуре 750 °С в течение не менее 90 секунд в атмосфере 80 % N2 + 20 % H2 с точкой росы -20 °С. • Уровень содержания Si в ванне алюминирования оказывает существенное влияние на коррозионную стойкость и фор-

Благодарность Авторы благодарят руководство компании SAIL за поддержку и разрешение на публикацию этой статьи, а также за помощь сотрудников лаборатории RDCIS. n Список литературы 1. Masayoshi Suehiro, et. al. Properties of Aluminium-coated Steels for Hot-forming. Nippon Steel technical report № 88, July 2003, p. 16-21. 2. A. Naganathan. Hot-Stamping of Manganese Boron steel. MS Thesis submitted at Ohio State University, 2010. 3. F.J. Lenze, J. Banik, S. Sikora. Applications of hot formed parts for body in white. ThyssenKrupp Steel, Dortmund, Germany, International Deep Drawing Research Group Proceedings, Olofström, Sweden, June 2008. 4. J. Wilsius, P. Hein, R. Kefferstein. Status and future trends of hot stamping of USIBOR 1500 P. Arcelor Research Automotive Applications. Erlangener Workshop Warmblechumformung 2006, Bamberg, Meisenbach, 2006.

Рис. 8. Микроструктура и результаты анализа EDAX образцов Mn-B стали с Al-13 % Si покрытием после отжига со скоростью нагрева 10 °С/сек

Steel Times International на русском языке – Сентябрь 2015

5. T. Altan, A. Yadav. Hot Stamping Boron-alloyed Steels for Automotive Parts – Part II. ERC/ NSM, Ohio State University, Stamping Journal, Jan. 2007.

www.steeltimesint.com

ĮĸıĽľı Řŧ ŝŔŗŨřőő

İŎő ŘŚťřŧő ŖŚŘśŌřŔŔ ŘőŞŌŗŗşŜŏŔţőŝŖŚŕ śŜŚŘŧŤŗőřřŚŝŞŔ .JUTVCJTIJ )JUBDIJ .FUBMT .BDIJOFSZ Ŕ 4JFNFOT 7"* .FUBMT 5FDIOPMPHJFT ŚōŦőŐŔřŔŗŔŝŨ ŎŘőŝŞő ţŞŚōŧ ŝŞŌŞŨ řŚŎŚŕ ŏŗŚōŌŗŨřŚŕ ŝŔŗŚŕ Ŏ ŚōŗŌŝŞŔ ŞőšřŚŗŚŏŔŕ Őŗū śŜŚŔœŎŚŐŝŞŎŌ ŘőŞŌŗŗŚŎ ĽŚœŐŌőŘ ōşŐşťőő ŘőŞŌŗŗşŜŏŔŔ ŎŘőŝŞő

primetals. primetals.com com