Как читать новости металлургии (1): калиброванный прокат
Дата первой публикации этой заметки: 24 июля 2019
Еще раз спасибо всем за интерес к такого рода заметке. Я буду стараться описать процессы и агрегаты просто, чтобы было понятно всем. По возможности буду избегать клише и штампов, а также проф–жаргона. Но иногда без терминов не обойтись, так что буду объяснять. Специалистов попрошу проявлять терпение и не смеяться.
Откуда я беру новости металлургии? Я подписан на новостную рассылку издательства «Руда и металлы» и взял эту заметку оттуда, это бесплатно и каждый зайти и почитать. Это не реклама, но дайджест у них обычно хороший. Новости есть и на их сайте, но их неудобно листать.
Первый текст – о прокатке. Это не совсем моя область, но кое–что о ней я знаю. Заодно расскажу и заводе, где это все происходит. Также скажу, что я не связан ни с одной из упомянутых ниже компаний, и все сведения я нашел в открытом доступе (ссылки — в тексте).
Текст новостной заметки я приведу ниже, чтобы можно было ссылаться на места в тексте.
Металлоинвест развивает мощности по производству стального проката на ОЭМК
Компания «Металлоинвест», ведущий производитель и поставщик железорудной продукции и горячебрикетированного железа (ГБЖ) на мировом рынке, один из региональных производителей высококачественной стали, запустила в эксплуатацию на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) редукционно–калибровочный блок (РКБ) на среднесортной линии стана 350 в сортопрокатном цехе №2.Инвестиции в проект составили более 600 млн рублей. В результате модернизации объем отгрузки проката стана 350 ОЭМК увеличится на 67 тыс. тонн в год.Новый агрегат обеспечивает высокую точность соблюдения необходимых геометрических параметров каждой стальной заготовки, с допуском по диаметру круглого проката от 0,15 мм. РКБ способен производить горячекалиброванный прокат круглого сечения при температуре заготовки от 950 ºС.Поставщиком основного технологического оборудования для РКБ выступила германская SMS Group. Проектно–сметную документацию разработал институт «Гипромез», входящий в состав Металлоинвеста.В торжественной церемонии запуска РКБ приняли участие первый заместитель генерального директора – коммерческий директор УК «Металлоинвест» Назим Эфендиев, директор по маркетингу УК «Металлоинвест» Шухрат Нишанов, управляющий директор ОЭМК Сергей Шишковец и Йоханнес Кален, исполнительный вице–президент SMS Group.Прокат СПЦ №2 используется в станко — и автомобилестроении, инструментальном и подшипниковом производстве, металлоконструкциях для нефтехимии, мостов, морских платформ.«Запуск РКБ позволяет расширить сортамент продукции, производимой на стане 350, а также получать высокоточный горячекалиброванный прокат без необходимости его дальнейшей обточки, который можно будет сразу отгружать потребителю, — отметил Назим Эфендиев. – Благодаря постоянному развитию производственных мощностей Металлоинвест успешно конкурирует с ведущими мировыми игроками на рынке высококачественной стальной продукции».«Установка редукционно–калибровочного блока позволяет нам не только получать высокоточный прокат прямо на стане, без дополнительной механической обработки, но и повысить эффективность производства за счет сокращения времени на перевалку и настройку оборудования при переходе с одного профиля на другой, — пояснил управляющий директор ОЭМК Сергей Шишковец. — Высокая точность проката с РКБ также позволит сократить потери металла на стружку до 5 тыс. тонн в год».
[По материалам УК «МЕТАЛЛОИНВЕСТ»]
Начну с небольшой исторической и технической справка. Итак, основу металлургического производства "Металлоинвеста" cocтавляет Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК) (есть еще у них "Уральская сталь", он же "Носта", он же Орско–Халиловский металлургический комбинат, но это — отдельный разговор). От прочих металлургических комбинатов он отличается тем, что вместо классической связки агломерационная фабрика – доменный цех – конвертерный цех (или, в прежние времена, мартеновский цех) на ОЭМК используют единственный в РФ комплекс производства так называемого железа прямого восстановления (ЖПВ), оно же горячебрикетированное железо (ГБЖ), оно же — металлизованные окатыши. Это — родственные материалы, отличаются размером в основном. В отличие от классического доменного процесса, где для восстановления оксида железа из руды и превращения его в металлическое железо используется твердый углерод (кокс), в случае с ГБЖ используют восстановительный газ (смесь водорода и СО). Печь тоже шахтная (как и домна), но совсем другой конструкции. Конкретно на ОЭМК используется технология и оборудование Midrex, а сам завод построен совместными с европейскими фирмами усилиями в начале 1980–х.
Дальше это ГБЖ идет в сталеплавильный цех (оснащен электродуговыми печами), где, собственно и делают сталь: ГБЖ расплавляют (добавив еще и стальной лом), рафинируют (удаляют вредные примеси разными способами), а затем жидкую сталь разливают в заготовку–слиток определенного сечения (квадрат или прямоугольник, в случае ОЭМК).
Собственно заметка говорит об этапах производства следующих за производством стали, а именно – о прокатке. В прокатных цехах обычно стоит несколько станов и в каждом из них может быть несколько клетей — механизмов непосредственно выполняющих обжатие стальной заготовки с помощью валков. Валки это инструмент, формирующий профиль проката, и они могут быть цилиндрическими (в простейшем случае) или иметь более сложный профиль (например, двутавр или рельс). В простейшем случае валков в клети два, но может быть и больше. Привод – электрический. Каждая клеть (набор валков) обжимает металл на небольшую величину, поэтому их и нужно несколько, расположенных друг за другом.
Заготовки проходят либо через все, либо лишь через некоторые из станов – все зависит от того, какой продукт делают. Цифры в названии стана обычно означают ширину валков в миллиметрах. На ОЭМК первым в цепочке идет стан 700 (там 8 клетей), который находится в сортопрокатном цехе №1. Он получает заготовки различных размеров из сталеплавильного цеха и производит первый этап обжатия. Продуктом стана 700 является, так называемый сортовой прокат (квадратная заготовка, обычно небольшого сечения, примерно от 100х100 до 200х200 мм) или круглый прокат. Следующим идет тот стан, о котором идет речь в заметке — стан 350, в нем 6 общих клетей, 18 – на мелкосортной линии, и 10 – на среднесортной (всего их 34). Он получает так называемый раскат (уже не заготовка, промежуточный продукт) со стана 700 на входе, а на выходе выдает профиль от 12 до 80 мм (в зависимости от назначения). Профиль может быть круглым, квадратным, шестигранным и т.д. Две линии — мелкосортная и среднесортная работают (почти) независимо. Таким образом, товарным продуктом сортопрокатного цеха №2 является калиброванный стальной профиль.
Тут можно посмотреть отчет по производственной практике на ОЭМК, где техпроцесс на стана 700 и 350 описан более подробно.
Это – очень краткое, невероятно упрощенное, описание того, что происходит на ОЭМК. А теперь – переходим к разбору новостной заметки. Буду разбирать по абзацам.
1. «…один из региональных производителей высококачественной стали…» — истинная правда — ОЭМК спроектирован под «дорогие» марки стали. Его коньком была и остается сталь ШХ (ШХ15, ШХ15СГ и др.) для шарикоподшипников (буква Ш в названии) с высоким содержанием углерода и хрома (буква Х в названии марки). Конечно, делают и обычную арматур, и конструкционную, и пружинную. Почитать про показатели работы и сортамент сталей можно тут и тут.
2. "...запустила в эксплуатацию... редукционно–калибровочный блок (РКБ) на среднесортной линии стана 350 в сортопрокатном цехе №2"
Редукционно–калибровочный блок (примерный вид — на КДПВ) это один из финальных элементов прокатного производства, на котором производится две операции одновременно: (1) редукция, т.е., обжатие и, как следствие, уменьшение поперечного сечения прутка, и калибрование, т.е. приведение сечения прутка к определенному значению или калибру. Это, по сути, тоже прокатный стан, но его цель – точная финишная обработка и обжатия производят очень небольшие. Валком там три в каждой клети, а клетей может быть несколько – в зависимости от потребностей. Ниже есть ссылка на брошюру с похожим блоком.
Если мы перепрыгнем через абзац, то увидим и пояснение: этот блок будет выпускать круглый пруток с очень малыми жесткими границами допусков: плюс–минус 0.15 мм, т.е. для 12–мм прутка (самого тонкого из выпускаемых) отклонения могут быть в пределах 1.25%. Высокая температура раската (950 град С на входе в РКБ) нужна уменьшения усилия при обжатии, я думаю, так как та же подшипниковая сталь – имеет очень высокую прочность и твердость при комнатной температуре, а при высокой становиться заметно пластичнее плюс снимаются внутренние напряжения и полностью "сбрасывается" микроструктура (ее будут формировать позже).
3. «Поставщиком основного технологического оборудования для РКБ выступила германская SMS Group». SMS – это одна крупнейших фирм–производителей металлургического оборудования, и они собаку съели на подобных проектах. Прокатным оборудованием занимается SMS Meer, вот их буклет о похожем РКБ: https://www.sms–group.com/press–media/downloads/download–detail/15591/
Интересно заметить, что эта технология уже существует на ОЭМК, по крайней мере несколько лет: как пишут сами "Металлоинвест", с 2010 действует цех отделки проката (ЦОП), а в 2017 запущен РКБ в средне сортной линии стана 350 (это пруток 40–80 мм). Вот еще один безымянный студенческий курсовик, в котором в котором фигурирует РКБ другой фирмы — Kocks. В нем, якобы, три клети, по три валка в каждой.
О роли Гипромеза в этом проекте мне судить трудно, но скорее всего они делали ровно то, что и написано: подготовили проектно–сметную документацию на строительство установки, может быть, помогли сформулировать техзадание для SMS. К сожалению, российские фирмы такого рода задание (и проектирование, и производство оборудования) просто не осилят, по крайней мере — в разумные сроки.
4. Прыгаю дальше к двум абзацам с прямой речью в конце заметки. Из них следует, что раньше, до запуска этого блока, пруток приходилось изготавливать чуть толще, а затем обтачивать до нужного диаметра. Это очень затратный этап и по времени, и по деньгам, а значит пруток этот не простой, а из хорошей дорогой стали. Я не случайно упомянул, что ОЭМК специализируется на качественных сталях: обычную низколегированную сталь никто точить не будет — это будет делать тот, кто ее купит.
Учитывая, что по меньшей мере один РКБ был, слова руководителей следует понимать так: обтачивать придется еще меньше. Возможно (гадаю), существовавший РКБ Kocks работал на средний сорт (40–80 мм), а новый РКБ SMS Meer будет обслуживать мелкосортный прокат (12–40 мм).
5. Ну и немного о стоимости проекта. Пишут, что обошлось в 600 млн. руб., т.е. порядка 8 млн. евро. Для металлургического производства это не так уж много, учитывая и строительные работы в действующей (!) цеху. Насколько я помню стоимость не нового среднесортного прокатного стана была около 8–10 млн евро лет 15 назад. Вообще, цены и цифры в евро/долларах/рублях — наиболее секретная часть металлургического производства (как и любого другого), так что не будем углубляться.
Дальше по текст: «В результате модернизации объем отгрузки проката стана 350 ОЭМК увеличится на 67 тыс. тонн в год.» На первый взгляд, учитывая, что годовой объем производства проката на ОЭМК около 3.5 млн. тонн, 67 тысяч выглядят не очень впечатляюще: всего около 2%. Однако, это неправильный подход. Нужно смотреть, сколько выпускает каждый цех, что можно найти например в годовом отчете ОЭМК за 2014 г. Там, в частности сказано: прокат стана 350 — 757 тыс тонн, прокат ЦОП — 207 тыс. тонн. На фоне этих цифр 67 тыс тонн уже становятся заметной цифрой. Интересно, что в отчете не упомянут ни один РКБ.
Хотя я не нашел цифр по объему производства той же ШХ, предположу что ее объемы измеряются десятками тысяч тонн в год. На этом фоне 5000 тонн стружки выглядят так как и должны — гигантским расточительством (прошу прощения за каламбур).
Какое же исследование без выводов? Итак:
1) Как повлияет это новшество на работу ОЭМК: калиброванный прокат будет делать быстрее и с меньшими затратами энергии. Качество (по геометрии) проката тоже будет выше.
2) Нам показана только часть реальности: не было сказано о ЦОПе и другом РКБ. Я думаю, что это было сделано нарочно, чтобы не отвлекать внимание от главного события и не умалять его значимости.
3) Металлургическое производство (почти любое) — очень запутанная на первый взгляд, но, на самом деле, прекрасно организованная система.
4) Стоимость проекта или объем инвестиций — информация малоинтересная (с технической точки зрения), гораздо важнее понимать возможности агрегатов и цехов.
5) Самое интересное, что если сравнить годовой объем производства цехов, то мы увидим, что сталеплавильный цех выпускает больше стали, чем прокатывает прокатный цех №1, а в прокатный цех №2 попадает еще меньше металла. Куда же он девается? Нет, не в отходы производства. Сталь продают в виде заготовки — тех самых, сечение 100 на 100 мм и других размеров. Кроме того, сам комбинат покупает сталь у сторонних производителей и прокатывает ее в пруток.
Что почитать/посмотреть по теме?
— видео об этом проекте, снятое оскольскими журналистами (2016). Все довольно подробно рассказывают и показывают: https://youtu.be/6nZZ65mGXJM
— видео о пуске блока три года (2019) спустя: https://youtu.be/bycvnaVn0Y4
— интересный обзор новых технологий в прокатке: https://metallurgy.zp.ua/innovatsionnye–resheniya–i–tendentsii–razvitiya–prokatnogo–proizvodstva/