Технология XXI века. Перспективы России

Технология XXI века. Перспективы  России.

 
В. Ганжин ОАО "АК Лысьвенский металлургический завод" 
Ю. Киселёв ООО "Инсаюр-Сталь" 
 
В последнее 10-летие прошлого столетия наметилась отчётливая тенденция повышения качества и расширения размерного сортамента плоского горячекатаного проката, что позволяет эффективного применять его вместо холоднокатаного проката в различных отраслях промышленности.  

В начале XXI века в  технологии производства стали произошел  скачок, положивший начало промышленному  изготовлению горячекатаных полос с использованием двухвалковых литейно-прокатных агрегатов взамен разливки стали на тонкоспябовых МНЛЗ с последующей горячей прокаткой в чистовой группе. Оценивая эффективность нового процесса, директор Center for Iron and Steelmaking at Carnegie Mellon University (Питтсбург, США) A. Cramb заявил; "Это является величайшим техническим достижением в металлургии за последние 30 лет". 
 
В прошлом веке российские металлурги не сумели реализовать на отечественных предприятиях технологию производства плоского проката с использованием тонкослябовых МНЛЗ. Поэтому необходим критический анализ причин технического отставания российской металлургии в области современных технологий непрерывной разливки стали. Настоящий обзор, посвященный рассмотрению мирового опыта в области производства горячекатаных полос на двухвалковых литейно-прокатных агрегатах, имеет целью обратить внимание российских металлургов и инвесторов на тенденции в современной черной металлургии, направленные на решение таких проблем, как повышение производительности агрегатов, улучшение качества плоского проката, снижение эксплуатационных затрат, ресурсо- и энергосбережение и охрана окружающей среды.

РАЗВИТИЕ  ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТОНКИХ ПОЛОС

 
На традиционных установках непрерывной  разливки получают, как правило, слябы толщиной около 250 мм, которые в горячем состоянии прокатывают до толщины 1,5-20 мм. Такая высокая степень деформации заготовки требует использования мощного прокатного оборудования и больших производственных расходов. Следующим этапом производства стальной полосы стало литье тонкого сляба толщиной до 50 мм /1/. Первый завод по производству тонкого сляба был построен в 1989 году в г. Кроуфордсвилл компаниями Nucor (США) и SMS Demag (Германия) /2/. 
 
Усовершенствование технологии литья в первую очередь было направлено на уменьшение толщины заготовки с целью исключения из производственной цепочки наиболее энергоемких процессов - прокатки и нагрева заготовки. 
 
Более тесное соединение двух этапов процесса удалось реализовать именно в совмещенных тонкослябовых литейно-прокатных агрегатах, что позволило получить следующие экономические преимущества:

• снизить капиталовложения;
• сократить время прохождения металла в цикле производства;
• увеличить оборачиваемость капитала и снизить складские издержки;
• обеспечить экономичное производство партий малого размера;
• снизить расход энергии.

В настоящее время  качество горячекатаной полосы с  агрегатов для отливки тонких слябов уже не отличается от качества полосы, получаемой традиционным способом. Благодаря оптимальным условиям задачи тонкого сляба в прокатную группу совмещенного литейно-прокатного агрегата (равномерное распределение температуры по всей длине и ширине тонкого сляба) достигается даже несколько лучшая, чем при традиционной технологии, точность по толщине, профилю и ширине полосы. 
 
К настоящему времени введен в эксплуатацию 21 агрегат CSP с 31 МНЛЗ для литья тонких слябов. Их производительность должна составить 28,5 млн т /3/. 
 
Современные технологии открывают возможности получения горячекатаной полосы с толщинами, служебными характеристиками и качеством поверхности, которые несколько лет назад достигались исключительно холодной прокаткой. 
 
Упрощение процесса производства полосы в сочетании со снижением эксплуатационных издержек и сокращением времени прохождения полосы через агрегаты открывает возможности оптимизации процессов холодной прокатки и обработки полосы. В какой мере горячекатаная полоса в будущем сможет заменить холоднокатаную полосу и какое влияние это окажет на дальнейшее совершенствование технологий, покажет ближайшее время.

 
Консалтинговая фирма Bradford Research (США) считает, что 30-40% потребностей рынка холоднокатаной стали в США может быть удовлетворено благодаря тонким горячекатаным рулонам /6/. 
 
Фирма Sidmar, крупнейший бельгийский поставщик плоского проката, имеющий производство с полным металлургическим циклом, подтверждает, что в диапазоне толщин 1,0-1,5 мм некоторые виды холоднокатаной продукции уже в настоящее время могут быть заменены горячекатаной сталью. В ближайшие 10-15 лет до 50% холоднокатаной полосы толщиной 1,0-1,5 мм будет заменено на горячекатаную полосу, то есть предполагается рост потребления горячекатаной полосы до 5% в год. 
 
Производственные затраты на изготовление горячекатаной полосы на 110-130 долл./т ниже затрат на изготовление холоднокатаной полосы аналогичного сортамента. Основной вопрос для потребителя - качество поверхности горячекатаной полосы, В европейских прейскурантах горячекатаные полосы толщиной 1,2-1,3 мм только на 40 долл./т дешевле холоднокатаных аналогов, но этого достаточно, чтобы привлечь потребителей. 
 
Фирма Bethlehem Steel Co (США) считает, что замена холоднокатаной полосы на тонкую горячекатаную полосу толщиной до 1,5 мм (THS) и ультратонкую горячекатаную полосу толщиной до 0,8 мм (UTHS) обеспечит прибыль в 20-30 долл./т. 
 
Около 30% холоднокатаной полосы на рынке может быть заменено полосой THS. Эта продукция пригодна для использования в коммуникационных трубопроводах, радиаторах, строительных настилах, нефтяной таре, автомобильных узлах, то есть там, где не предъявляются жесткие требования к качеству поверхности полосы. 
 
По мнению фирмы VAI, для производства полосы UTHS наиболее рационально использовать тонкослябо-вую заготовку толщиной 90-150 мм. При этом прогнозируется, что в Европе до 27% холоднокатаной полосы на рынке может быть заменено на UTHS толщиной менее 1,2 мм. 
 
Фирма Danieli & Co ожидает, что эта доля может достигнуть 35% при снижении цены на 20-30 долл./т /7/. 
 
Интенсивно развивающаяся тенденция широкого использования горячекатаной тонкой полосы стимулирует развитие мини-заводов. 
 
По мнению Dr. D, Barnett (президент Economic Associates Inc., США), в 2002-2003 годах в мире будет работать 25 мини-заводов со средней производительностью 1,6 млн т в год каждый. Горячекатаная полоса, произведенная на этих заводах, будет на 40-90 долл./т дешевле холоднокатаной полосы аналогичного качества и сортамента. 
 
Такой же точки зрения придерживается и Н, Weiss (президент компании SMS AG), считающий, что в ближайшее время горячекатаная полоса толщиной до 1,5 мм, а затем и полоса толщиной менее 1,0 мм будут активно вытеснять холоднокатаный прокат. При этом увеличение продажи THS ежегодно будет составлять в США 8%, в Европе и Японии - 6% /8, 9/. 
 
Многие западные (прежде всего, европейские) металлургические фирмы активно инвестируют в строительство новых или расширение и реконструкцию существующих мощностей по производству горячекатаного оцинкованного стального листа. Увеличение производства широкого оцинкованного горячекатаного листа во многом было обусловлено внедрением новой технологии непрерывной разливки тонкой стальной полосы, что, в свою очередь, позволило получать на станах горячей прокатки высококачественный лист толщиной 1,0 мм и менее и исключить стадию холодной прокатки и отжига. Это привело к снижению производственных издержек и соответственно цен на стальной лист. 
 
Ряд европейских сталеплавильных компаний реконструировал свои линии горячего цинкования холоднокатаной полосы таким образом, чтобы на них можно было обрабатывать и горячекатаную полосу. 
 
В табл. 1 приведены данные о некоторых недавно построенных, строящихся и намечаемых к строительству в различных странах мира линиях горячего цинкования холоднокатаного (CR) или горячекатаного (HR) стального листа. 
 
Таблица 1. Линии горячего цинкования холоднокатаного и горячекатаного листа

 
В последние годы все больше оцинкованного горячекатаного листа потребляет строительная индустрия, и именно ожидаемый подъем в данной отрасли является важным стимулом к строительству многих новых технологических линий. Такой лист идет на изготовление кровельных покрытий, дверных рам, каркасов и др. При этом горячекатаный лист во многих изделиях с успехом заменяет холоднокатаный. 
 
У французской металлургической фирмы Usinor разрыв в ценах на горяче- и холоднокатаный лист составляет 15-20 евро/т. По ее мнению, введение в эксплуатацию новых мощностей для цинкования стальной полосы будет способствовать дальнейшему снижению цен на оцинкованный горячекатаный лист. У итальянской компании Arvedi разница в ценах составляет 20 евро/т. Однако у ряда фирм, как, например, австрийской Wuppermann Stahl, цена на два вида листа примерно одинаковая. 
 
По мнению специалистов, действующие в настоящее время в Европе мощности для цинкования стального листа в сочетании с теми, которые войдут в строй в ближайшее время, будут способны удовлетворить текущий спрос. Однако ухудшение конъюнктуры на европейском автомобильном рынке может оказать отрицательное воздействие на производство оцинкованного листа и даже привести к появлению избытка мощностей. Перспектива рынка на долгосрочный период рассматривается как благоприятная - потребление оцинкованного горячекатаного листа в Европе в ближайшие пять лет удвоится по сравнению с нынешним уровнем (1,8 млн т/год) /10/. 
 
Наиболее значительно расширяется использование высококачественных горячекатаных и холоднокатаных оцинкованных полос в автомобильной промышленности. 
 
В настоящее время в легковых автомобилях среднего класса масса кузова, составляет 26%, шасси - 23%, двигателя - 21% при средней массе автомобиля 1450 кг. 
 
В перспективе масса автомобиля будет доведена до 1100 кг (из них сталь и сплавы составят 70%) /11/, что потребует создания и производства новых видов горячекатаных и холоднокатаных полос. 
 
Аналогичные перспективы ожидают производство автомобильного листа и на металлургических предприятиях России. По прогнозам, производство легковых автомобилей в России к 2010 году достигнет 1,9-2,2 млн штук /12/.

ДВУХВАЛКОВЫЙ  СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГОЛИТЬЯ