ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПЕРЕДЕЛА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (ИТС 27-2023)

Содержание

Введение

Предисловие

VIII

Область применения

Раздел 1 Общая информация о производстве изделий дальнейшего

передела черных металлов в Российской Федерации

1.1 Структура металлургического производства

1.2 Сортамент металлопродукции и объемы производства

1.3 Ведущие предприятия черной металлургии и их размещение

на территории России

1.4 Экологические аспекты производства изделий дальнейшего

передела черных металлов

1.5 Развитие производства металлопродукции из стали и сплавов

Раздел 2 Описание технологических процессов, применяемых при

производстве изделий дальнейшего передела черных металлов

2.1 Производство горячекатаного проката

2.1.1 Предварительная подготовка заготовки

2.1.2 Нагрев заготовок

2.1.3 Горячая прокатка металла

2.1.4 Удаление окалины перед горячей прокаткой

2.1.5 Горячая прокатка слитков

2.1.6 Горячая прокатка листа

2.1.7 Охлаждение листового проката

2.1.8 Финишная обработка (отделка) горячекатаного листа

2.1.9 Расход металла, энергоносителей и инструмента при

производстве горячекатаного листа

2.2 Производство холоднокатаного проката

2.2.1 Подготовка проката

2.2.2 Холодная прокатка

2.2.3 Термическая обработка

2.2.4 Дрессировка листа

2.2.5 Дополнительная обработка (для специальных сталей)

2.2.6 Финишная обработка холоднокатаного проката

2.2.7 Производство листа с покрытиями

2.2.8 Производство гнутых профилей

2.2.9 Технико-экономические показатели холоднокатаного

листового проката

2.3 Производство длинномерной продукции

2.3.1 Производство арматуры и катанки

2.3.2

Производство сортового металла

110

2.4

Производство трубной продукции

128

2.4.1

Производство бесшовных горячедеформированных

труб

128

2.4.2

Производство холоднодеформированных труб

170

2.4.3

Производство сварных труб

186

2.4.4

Нанесение покрытий на трубы

212

2.5 Экономические аспекты технологий, методов, решений,

применяемых в настоящее время при производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов

226

2.5.1 Затраты на охрану окружающей среды в РФ

227

2.5.2 Инвестиционные проекты, затраты компаний и отдельных

предприятий - производителей изделий дальнейшего передела

черных металлов

233

Раздел 3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду

245

3.1 Производство горячекатаного плоского проката

248

3.2 Производство холоднокатаного плоского проката

254

3.3 Производство сортового проката (в том числе длинномерной

продукции)

262

3.4 Производство трубной продукции

267

3.5

Покрытие изделий

299

3.6 Производственный экологический контроль

306

3.7 Системы менеджмента

310

3.7.1 Системы экологического менеджмента

310

3.7.2 Системы энергетического менеджмента и повышение

энергоэффективности производства

318

Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий

332

Раздел 5 Наилучшие доступные технологии

339

Раздел 6 Перспективные технологии производства продукции

дальнейшего передела черных металлов

354

6.1

Горячая прокатка листа

354

6.1.1 Использование регулируемых процессов прокатки

354

6.1.2

Применение новых конструкций прокатных клетей

355

6.1.3

Производство горячекатаного рулонного проката в

линии со станом Стеккеля

357

6.1.4

Совмещенные технологические процессы разливки

слябов и прокатки рулонов

359

6.2

Холодная прокатка листа

361

6.2.1

Непрерывные технологические линии и комплексы

бесконечной холодной прокатки полос

361

6.2.2

Модернизация реверсивных станов холодной

прокатки

364

6.3

Производство сортового проката

365

6.3.1

Бесконечная прокатка сварных заготовок

366

6.3.2

Процесс QTR и оборудование для его осуществления

367

6.3.3

Термическая обработка сортового проката и катанки

по технологии THERMEX

369

6.4

Производство проволоки

371

6.4.1

Волочение в роликовых волоках

371

III

6.4.2

Совмещение технологических операций в одном

агрегате непрерывного действия

372

6.5

Производство труб

374

6.5.1

Производство горячедеформированных бесшовных

труб

.......................................................................................................... 374

6.5.2

Производство холоднодеформированных труб

377

6.5.3

Сварные трубы

381

6.6

Устройства для нагрева металла

383

6.6.1

Печи для нагрева металла перед прокаткой

383

6.6.2

Печи для термической обработки

385

Заключительные положения и рекомендации

391

Приложение А

(обязательное) Перечень маркерных веществ и

технологических показателей

393

Приложение Б

(обязательное) Перечень НДТ

400

Приложение В

(обязательное) Ресурсная и энергетическая

эффективность

..................................................................................................... 404

Приложение Г

(справочное) Технологическое оборудование

416

Приложение Д

(обязательное) Индикативные показатели

удельных выбросов парниковых газов

449

Приложение Е

(обязательное) Заключение по наилучшим

доступным технологиям «Производство изделий дальнейшего

передела черных металлов»

511

Библиография

527

Введение

Информационно-технический справочник по наилучшим доступным

технологиям «Производство изделий дальнейшего передела черных металлов»

(далее - справочник НДТ) разработан на основании анализа распространенных в

Российской Федерации и перспективных технологий, оборудования, сырья, других

ресурсов с учетом климатических, экономических и социальных особенностей

Российской Федерации.

В соответствии с положениями Федерального закона от 10 января 2002 г.

№ 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [1] объекты, оказывающие воздействие

на окружающую среду, подразделяются на четыре категории. Производство

изделий дальнейшего передела черных металлов относится к I категории и

включено в область применения наилучших доступных технологий (НДТ).

Профильные предприятия рассматриваются как объекты, деятельность которых

оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду, поэтому

они обязаны получать комплексные экологические разрешения на осуществление

своей деятельности. Общая цель комплексного подхода к экологическому

нормированию хозяйственной деятельности заключается в совершенствовании

регулирования и контроля производственных процессов с целью обеспечения

высокого уровня защиты окружающей среды. Хозяйствующие субъекты должны

принимать все необходимые предупредительные меры, направленные на

предотвращение загрязнения окружающей среды и рациональное использование

ресурсов, в частности, посредством внедрения НДТ, обеспечивающих

выполнение экологических требований.

Термин «наилучшие доступные технологии» определен в статье 1

Федерального закона

№ 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [1], согласно

которому НДТ - это технология производства продукции (товаров), выполнения

работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и

техники и наилучшего сочетания критериев достижения охраны окружающей

среды при условии наличия технической возможности ее применения.

Справочник НДТ разработан взамен справочника НДТ ИТС

27-2021

«Производство изделий дельнейшего передела черных металлов» в соответствии

с распоряжением Правительства РФ от

10 июня

2022 г.

№ 1537-р «Об

утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических

справочников по наилучшим доступным технологиям» [2].

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-

2019 [3], формат описания технологий - ГОСТ Р 113.00.04-2020 [4], термины

приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 [5].

Краткое содержание справочника НДТ

Введение. Представлено краткое содержание настоящего справочника

НДТ.

Предисловие. Указана цель разработки настоящего справочника НДТ, его

статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в

соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными

международными документами и другими справочниками ИТС НДТ.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые

распространяется настоящий справочник НДТ.

В разделе 1 представлена общая характеристика производства изделий

дальнейшего передела черных металлов в Российской Федерации:

- основные экономические показатели отрасли;

- сырьевая база;

- предприятия по производству изделий дальнейшего передела черных

металлов (перечень предприятий и их специализация);

- географическое расположение предприятий;

- виды перерабатываемого сырья и их характеристика.

В разделе 2 представлено описание технологий производства изделий

дальнейшего передела черных металлов.

Описаны основные процессы производства.

В разделе 3 приведена информация о регламентируемых и фактических

уровнях эмиссий в окружающую среду для применяемых технологических

процессов, сырья, топлива, вторичных сырьевых и энергетических ресурсов с

указанием применяемых методов определения.

Раздел подготовлен на основе данных, представленных предприятиями

Российской Федерации в рамках разработки настоящего справочника НДТ, а

также различных литературных источников.

В разделе 4 описаны подходы к определению НДТ, примененные при

разработке настоящего справочника НДТ.

В разделе 5 приведены идентифицированный в результате бенчмаркинга

отрасли перечень НДТ при производстве изделий дальнейшего передела черных

металлов и их характеристики, в том числе перечень основного технологического

оборудования, позволяющего сократить эмиссии в окружающую среду,

обеспечить рациональное потребление сырья, воды, энергии и снизить

образование отходов.

В разделе 6 приведен перечень перспективных технологий и технологий,

находящихся на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских

работ или опытно-промышленного внедрения, позволяющих повысить

эффективность производства и сократить эмиссии в окружающую среду, с

указанием сроков, в течение которых перспективные технологии могут стать

экономически и технически доступными.

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения о

членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке

справочника НДТ, рекомендации предприятиям по дальнейшим исследованиям

экологических аспектов их деятельности и сборе информации в области НДТ.

Приложения. Приведены перечень маркерных загрязняющих веществ,

перечень технологических показателей, перечень НДТ, сведения о ресурсной (в

том числе энергетической) эффективности, индикативные показатели удельных

выбросов парниковых газов, а также «Заключение по наилучшим доступным

технологиям» для рассматриваемой отрасли промышленности.

«Заключение по наилучшим доступным технологиям» включает части ИТС

НДТ, содержащие:

- область применения;

- описание НДТ, уровни эмиссий, соответствующие НДТ (технологические

показатели), а также информацию, позволяющую оценить их применимость;

- методы производственного экологического контроля (прежде всего

подходы к организации измерений, в том числе касающиеся систем

автоматического контроля).

«Заключение по наилучшим доступным технологиям» сформировано для

использования заинтересованными лицами, в том числе промышленными

предприятиями, при формировании заявок на комплексные экологические

разрешения, а также надзорными органами при выдаче комплексных

экологических разрешений и является кратким описанием основных положений

ИТС НДТ, включая описание наилучших доступных технологий, информации,

позволяющей оценить их применимость, уровни эмиссий и потребления ресурсов,

методы производственного экологического контроля.

Библиография.

Приведен

перечень

источников

информации,

использованных при разработке настоящего справочника НДТ.

VII

Предисловие

Федеральный закон от

10 января

2002 г.

№ 7-ФЗ [1] совершенствует

систему нормирования в области охраны окружающей среды и вводит в

российское правовое поле меры экономического стимулирования хозяйствующих

субъектов для внедрения наилучших технологий.

Федеральный закон от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ [2] содержит положения,

закрепляющие статус информационно-технических справочников как документов

национальной системы стандартизации.

Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-

технического справочника по наилучшим доступным технологиям установлены

постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г.

№ 1458 [3]. Перечень областей применения наилучших доступных технологий

определен распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря

2014 г. № 2674-р [4].

Статус документа

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим

доступным технологиям (далее

- справочник НДТ) является документом по

стандартизации, разработанным в результате анализа технологических,

технических и управленческих решений для производства изделий дальнейшего

передела черных металлов и содержащим описание применяемых в настоящее

время и перспективных технологических процессов, технических способов,

методов предотвращения и сокращения негативного воздействия на окружающую

среду, из числа которых выделены решения, признанные НДТ для производства

изделий дальнейшего передела черных металлов, включая соответствующие

параметры экологической результативности, ресурсо- и энергоэффективности, а

также экономические показатели.

Информация о разработчиках

Настоящий справочник НДТ разработан технической рабочей группой

«Производство изделий дальнейшего передела черных металлов» (ТРГ 27),

состав которой утвержден приказом Минпромторга России от 06 марта 2023 г.

№ 709 «О создании технической рабочей группы "Производство изделий

дальнейшего передела черных металлов"» [5] (изм. от 20 октября 2023 г. № 3990).

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в

разработке настоящего справочника НДТ, приведен в разделе «Заключительные

положения и рекомендации».

Краткая характеристика

Настоящий справочник НДТ содержит описание применяемых при

производстве изделий дальнейшего передела черных металлов технологических

процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе

позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду,

потребление воды и сырья, повысить энергоэффективность. Из описанных

технологических процессов, оборудования, технических способов, методов

VIII

определены решения, являющиеся НДТ. Для НДТ в настоящем справочнике НДТ

установлены соответствующие технологические показатели НДТ.

Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Настоящий справочник НДТ разработан в соответствии с Федеральным

законом [6] (статья 28.1, пункт 7) на основе результатов анализа отрасли в

Российской Федерации. Аналогичный справочник Европейского союза по

наилучшим доступным технологиям для предприятий отсутствует.

Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических

способах, методах, применяемых при производстве изделий дальнейшего

передела черных металлов в Российской Федерации, собрана в соответствии с

Порядком сбора и обработки данных, необходимых для разработки и

актуализации информационно-технического справочника по наилучшим

доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным

приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 г. № 4841 [7].

Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ,

разрабатываемыми (актуализируемыми) в соответствии с распоряжением

Правительства Российской Федерации

10 июня

2022 г.

№ 1537-р «Об

утверждении поэтапного графика актуализации информационно-технических

справочников по наилучшим доступным технологиям» [8], приведена в разделе

«Область применения».

Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ утвержден приказом Росстандарта от 05 декабря 2023 г.

№ 2610.

Справочник НДТ введен в действие с 01 января 2024 года, официально

опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном

сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в

сети Интернет (www.gost.ru).

И Н Ф О Р М А Ц И О Н Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К И Й С П Р А В О Ч Н И К

ПО Н А И Л У Ч Ш И М Д О С Т У П Н Ы М Т Е Х Н О Л О Г И Я М

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПЕРЕДЕЛА

ЧЁРНЫХ МЕТАЛЛОВ

Manufacture further processing ferrous metals

Дата введения - 2024-01-01

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные

виды деятельности:

- производство горячего проката;

- производство холоднокатаного проката;

- производство длинномерной продукции;

- производство горячекатаных труб;

- производство горячепрессованных труб;

- производство холоднодеформированных труб;

- производство прямошовных труб, изготовленных электродуговой сваркой

под слоем флюса (ТБД);

- производство электросварных труб;

- производство труб непрерывной печной сваркой;

- производство труб сваркой в среде инертных газов;

- производство труб с покрытием.

Настоящий справочник НДТ также распространяется на процессы,

связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на

объемы эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды: методы

предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов.

Дополнительные виды деятельности при производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов и соответствующие им справочники НДТ

приведены в таблице 01.

Таблица 01 - Дополнительные виды деятельности при производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов и соответствующие им справочники НДТ

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Очистка сточных вод,

ИТС 8-2022 «Очистка сточных вод при производстве

направленная на сокращение

продукции (товаров), выполнении работ и оказании

сбросов загрязняющих веществ в

услуг на крупных предприятиях»

водные объекты

Очистка сточных вод поселений и

ИТС 10-2019

«Очистка

сточных

вод

городских округов

использованием

централизованных

систем

водоотведения поселений, городских округов»

Использование отходов в

ИТС 15-2021 «Утилизация и обезвреживание

производстве

отходов (кроме обезвреживания термическим

способом (сжигание отходов)»

Окончание таблицы 01

Вид деятельности

Соответствующий справочник НДТ

Хранение и захоронение отходов

ИТС 17-2021 «Размещение отходов (производства и

на собственных объектах

потребления»

размещения отходов

Эксплуатация промышленных

ИТС 20-2016

«Промышленные

системы

систем охлаждения, например

охлаждения»

градирни, пластинчатые

теплообменники

Очистка выбросов вредных

ИТС 22-2016

«Очистка

выбросов

вредных

(загрязняющих) веществ

(загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при

производстве продукции (товаров), а также

проведении работ и оказании услуг на крупных

предприятиях»

Осуществление

ИТС 22.1-2021

«Общие

принципы

производственного экологического

производственного экологического контроля и его

контроля

метрологическое обеспечение»

Очистка стоков при производстве

ИТС 26-2022 «Производство чугуна, стали и

изделий дальнейшего передела

ферросплавов»

черных металлов на предприятиях

полного цикла

Обработка поверхностей

ИТС 36-2017 «Обработка поверхностей металлов и

металлов

пластмасс с использованием электролитических и

химических процессов»

Выработка пара и электроэнергии

ИТС 38-2022 «Сжигание топлива на крупных

на тепловых станциях

установках в целях производства энергии»

Хранение и обработка материалов

ИТС 46-2019 «Сокращение выбросов загрязняющих

веществ, сбросов загрязняющих веществ при

хранении и складировании товаров (грузов)»

Повышение энергетической

ИТС 48-2023

«Повышение

энергетической

эффективности производства

эффективности при осуществлении хозяйственной

и (или) иной деятельности»

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена в

таблице 02.

Таблица 02 - Сфера распространения ИТС НДТ

Наименование вида

Наименование продукции по

ОКПД 2

деятельности по ОК 029-2014

ОКВЭД 2

ОК 034-2014 (КПЕС 2008) [12]

(КДЕС Ред. 2) [13]

24.10.3

Прокат листовой горячекатаный

Производство листового

24.10.3

стальной, без дополнительной

горячекатаного стального

обработки

проката

24.10.4

Прокат листовой холоднокатаный

Производство листового

24.10.4

стальной, без дополнительной

холоднокатаного стального

обработки, шириной не менее

проката

600 мм

24.10.5

Прокат листовой стальной,

Производство листового

24.10.5

плакированный, с

холоднокатаного стального

гальваническим или иным

проката, плакированного, с

покрытием, и прокат листовой из

гальваническим или иным

быстрорежущей и

покрытием

электротехнической стали

24.10.6

Прокат сортовой и катанка

Производство сортового

24.10.6

горячекатаные стальные

горячекатаного проката и

катанки

24.10.7

Профили незамкнутые горячей

Производство незамкнутых

24.10.7

обработки стальные, прокат

стальных профилей горячей

листовой стальной в пакетах и

обработки, листового проката в

профиль рельсовый для

пакетах и стального рельсового

железных дорог и трамвайных

профиля для железных дорог и

путей стальной

трамвайных путей

24.10.8

Прокат черных металлов прочий,

Производство прочего проката

24.10.9

не включенный в другие

из черных металлов, не

группировки

включенного в другие

группировки

24.2

Трубы, профили пустотелые и их

Производство стальных труб,

24.2

фитинги стальные

полых профилей и фитингов

24.3

Полуфабрикаты стальные прочие

Производство прочих стальных

24.3

изделий первичной обработкой

Раздел 1 Общая информация о производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов в Российской

Федерации

1.1 Структура металлургического производства

Металлургическая промышленность является одной из ведущих отраслей

российской экономики. Ее продукция служит основой развития машиностроения,

строительства, а также находит широкое применение во всех отраслях народного

хозяйства.

По данным Федеральной службы государственной статистики (Росстата), за

последние 5 лет доля металлургической промышленности в валовой добавленной

стоимости России неуклонно растет и по итогам 2020 года достигла 3,0 % (в

текущих основных ценах, в процентах к итогу), при этом вклад металлургии в

общий объем обрабатывающего производства РФ составил 20 %. По подсчетам

Росстата, в 2020 году было произведено по видам продукции:

- зеркального и передельного чугуна в чушках, болванках и прочих

первичных формах - 52,0 млн тонн;

- нелегированной стали в слитках и прочих первичных формах - 58,8 млн

тонн;

- легированной стали в слитках и полуфабрикатах - 14,8 млн тонн;

- готового проката - 61,8 млн тонн;

- труб, профилей пустотелых и их фитингов стальных - 10,9 млн тонн;

- конструкций и деталей конструкций из черных металлов - 5,6 млн тонн [1,

2].

Основным показателем работы черной металлургии является количество

выплавленной стали. Производство стали в мире за период с 2000 по 2020 год

выросло в 2,5 раза с 800 млн тонн до 1 829,1 млн тонн. По данным Росстата, в

2020 г. выпуск стали в РФ составил 73,6 млн тонн. По результатам 2020 года,

согласно данным World Steel Association, Россия поднялась на четвертое место,

обогнав США, в списке крупнейших производителей стали в мире и обеспечивает

4,0 % в общем мировом производстве. Лидерами по выпуску стали в мировом

производстве являются Китай (1 053,0 млн тонн, 57,6 %), Индия (99,6 млн тонн,

5,44 %) и Япония (83,2 млн тонн, 4,55 %). Оценочный объем производства стали

на душу населения в РФ в 2020 г. составил 503 кг/чел, потребление - 291 кг/чел,

что является достаточно высоким показателем среди развитых стран [3].

Металлургия является ведущей экспорто-ориентированной отраслью

России. В 2020 году предприятиями металлургической отрасли на экспорт была

отправлена продукция на сумму 34,9 млрд долларов США (10,4 % от общего

годового объема экспорта). Из них на долю экспорта сырья, ферросплавов,

стальных слитков, заготовки и проката пришлось 55,6 % [4]. По сравнению с

2019 г. суммарный стоимостной объем экспорта продукции предприятий черной

металлургии сократился на 11,8 %.

На металлургических предприятиях занято более 900 тыс. человек, более

чем в 55 городах металлургические предприятия являются градообразующими.

Доля металлургической промышленности в налоговых платежах во все

уровни бюджетов составляет более

5 %. Отрасль оказывает значительный

мультипликативный эффект на смежные отрасли: один человек, занятый в

металлургии, обеспечивает занятость до

7 человек в смежных отраслях

экономики. Черная металлургия использует более 5 % электроэнергии, более 8 %

природного газа от общего внутреннего потребления в России, ее доля в грузовых

железнодорожных перевозках составляет более 15 % [5].

Особенность российской металлургии заключается еще и в том, что более

70 % предприятий являются градообразующими и выполняют функции основного

наполнителя местных бюджетов. Поэтому состояние и развитие предприятий

комплекса оказывают существенное влияние на экономику и социальную

стабильность регионов.

Развитию металлургии в России в немалой степени способствовало

наличие крупных месторождений железной руды. По количеству запасов

железной руды Россия занимает третье место в мире, уступая по этому

показателю Австралии и Бразилии. Объем разведанных запасов железной руды в

России около 25 млрд тонн, что в пересчете на чистое железо составляет 14 млрд

тонн [5].

Система производства черных металлов охватывает весь процесс - от

добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска

проката и других изделий дальнейшего передела. Собственно, металлургический

цикл производства изделий состоит из последовательности производственных

этапов (переделов), в ходе которых изменяются химический состав, физические и

механические свойства, агрегатное состояние перерабатываемого материала.

При этом выделяют 4 основных передела:

- производство чугуна (первый передел);

- производство стали, включая непрерывную разливку (второй передел);

- производство металлических изделий заданных форм и размеров (третий

передел);

- дополнительная обработка изделий для улучшения их свойств,

повышения точности размеров, осуществляемая, например, за счет холодной

прокатки, волочения, калибровки, профилирования, нанесения защитных

покрытий и пр. (четвертый передел).

Существует несколько разновидностей предприятий черной металлургии:

- металлургические

предприятия

полного

цикла

(предприятия,

производящие чугун, сталь и прокат, например: Магнитогорский металлургический

комбинат,

Новолипецкий

металлургический

комбинат,

Череповецкий

металлургический комбинат, Челябинский металлургический комбинат). В данной

группе

предприятий

отдельное

место

занимает

Оскольский

электрометаллургический комбинат (ОЭМК им. А. А. Угарова) - металлургическое

предприятие полного цикла, где реализована так называемая бездоменная

технология прямого восстановления железа и выплавка стали в электропечах;

- предприятия «передельной» металлургии - предприятия без выплавки

чугуна, а иногда и стали (например, изготовители сортового проката, предприятия

трубной отрасли);

- предприятия «малой» металлургии (машиностроительные заводы,

осуществляющие выпуск стали и проката);

- особую группу по технико-экономическим признакам составляют

предприятия, производящие ферросплавы и электростали.

Конечной продукцией предприятий третьего (следующего после получения

чугуна и стали) передела являются изделия разнообразной формы из стали и

сплавов, полученные с применением процессов обработки металлов давлением

(ОМД), основными из которых являются следующие:

- прокатка -

самый

высокопроизводительный

наиболее

распространенный процесс ОМД, через который проходит примерно 90 % всего

выплавляемого металла, заключается в пластической деформации металла в

пространстве между двумя или несколькими вращающимися валками. Способы

прокатки различаются по направлению обработки (продольная, поперечная,

винтовая) и по форме получаемого изделия (листовая, сортовая, прокатка труб).

Помимо металлургической промышленности способы прокатки также

применяются в машиностроении при производстве специальных видов проката

(шаров, роликов, колес и бандажей колес, втулок и пр.). Процесс нашел

применение при изготовлении практически всех видов металлопродукции из стали

и сплавов;

- прессование представляет собой способ получения сплошных и полых

изделий разнообразной формы путем выдавливаниия металла из контейнера

через отверстие матрицы, установленной на его торце. Применяется при

изготовлении горячедеформированных труб и фасонных профилей, в первую

очередь, из цветных и труднодеформируемых металлов и сплавов;

- волочение - способ обработки давлением, при котором заготовка

протягивается путем приложения тянущего усилия на волочильном стане через

сужающееся отверстие в инструменте, называемое волокой. При этом поперечное

сечение заготовки уменьшается и принимает форму отверстия в волоке.

Используется при изготовлении проволоки всех видов, прутков с высокой

точностью поперечных размеров (калибровка), фасонных профилей и труб;

- ковка - процесс обжатия заготовки между верхним и нижним байками

молота или гидравлического пресса с применением различного инструмента.

Ковка является основным металлургическим процессом на машиностроительных

предприятиях, где с его помощью изготавливают заготовки и детали массой от

нескольких граммов до сотен тонн. В черной металлургии ковка применяется

преимущественно для деформации слитков с получением заготовки

разнообразного назначения, например, для последующей горячей прокатки

сортового металла или изготовления горячедеформированных труб;

- штамповка получила наибольшее распространение в виде объемной и

листовой. Объемная штамповка является процессом деформации металла в

штампах, форма и размеры внутренней полости которых определяют форму и

размеры получаемой поковки. Листовую штамповку осуществляют на

холодноштамповочных прессах с помощью пуансона, прижима и матрицы.

Толщина листовой заготовки при этом почти не изменяется. Штамповка

высокопроизводительный процесс и применяется при массовом и крупносерийном

производстве в машиностроении [6].

Поскольку прокатка является процессом, получившим наиболее массовое

применение при производстве изделий дальнейшего передела черных металлов,

часто всю продукцию третьего и четвертого металлургических переделов

называют прокатом. Отдельно выделяют изделия в виде труб и метизную

продукцию.

1.2 Сортамент металлопродукции и объемы производства

Сортамент металлопродукции настолько разнообразен, что, как правило,

выделяют его укрупненные группы, классифицируемые по форме изделия:

- сортовой металл простой геометрической формы (сталь круглая,

полосовая, квадратная, шестигранная и др.), который в зависимости от размеров

сечения делят на заготовку, крупносортный, среднесортный, мелкосортный прокат

и катанку (горячекатаную проволоку);

- прокат фасонного сечения, форма которого отличается от сортового

проката тем, что касательная хотя бы к одной точке контура поперечного сечения

данное сечение пересекает, может быть общего (швеллер, двутавровый, зетовый,

угловые профили и др.) и специального назначения (рельсы, арматурные

профили, полособульбовые, шпунтовые и др.);

- прокат толстолистовой горячекатаный (толщиной от 4 мм до 160 мм);

- прокат тонколистовой (толщиной до 3,9 мм включительно) горячекатаный

и холоднокатаный, в том числе с покрытием;

- трубы бесшовные горяче- и холоднодеформированные;

- трубы сварные (прямошовные, спиральношовные) различного диаметра;

- специальные виды проката (периодические рессорные профили, гнутые

профили, шары, валы, колеса, бандажи и др.);

- проволока различного назначения, получаемая преимущественно

волочением.

Производственные мощности предприятий российской черной металлургии

составляют около 85 млн т/год. В структуре производства стали и изделий черных

металлов за последние

25 лет значительно обновились основные

производственные фонды, доля производства стали электродуговым способом

увеличилась до 34,0 % в 2019 г. (в 2020 году произошло снижение до 33,2 %), а

доля производства стали мартеновским способом сократилась до 2,0 % в 2019 г.

(увеличение в 2020 г. до 2,2 %). Баланс производства и потребления продукции

отечественной черной металлургии в 2020 г. приведен в таблице 1.1.

В 2020 году пандемия Covid 19 оказала заметное влияние на мировой

рынок металлопродукции, во многих странах начались проблемы с логистикой,

сократились производство и спрос. Эффективность российских экспортных

операций и объемы выручки зависели от ситуации на мировом рынке и ценовой

конъюнктуры.

В целом экспорт готового проката в 2020 году составил 26 млн тонн, или

42 % от общего объема произведенного готового проката, что оказалось ниже

показателей 2019 г. (44 % от общего объема производства). Объем экспорта

готового проката в страны дальнего зарубежья сократился на 3 %, а в страны СНГ

вырос на 1 % [7].

Таблица 1.1 - Баланс производства и потребления продукции черной

металлургии РФ в 2020 г. [1, 2, 7, 8]

Производство,

Потребление,

Экспорт,

Импорт,

Продукция

млн т

Сталь

73,6

В том числе:

- сталь нелегированная

в слитках или прочих

первичных формах

58,8

- сталь легированная в

слитках или прочих

первичных формах

14,8

Готовый прокат черных

металлов

61,8

В том числе:

- листовой

холоднокатаный

стальной прокат без

42,5

26,5

4,5

дополнительной

обработки шириной не

менее 600 мм

7,9

- листовой прокат из

нелегированных

сталей плакированный,

с гальваническим или

иным покрытием,

шириной не менее

600 мм

5,7

- сортовой прокат и

горячекатаная

стальная катанка

16,4

Трубы, профили

пустотелые и их фитинги

10,9

9,4

1,9

0,4

стальные

В общем стоимостном объеме экспорта в 2020 г. доля металлов и изделий

из них составила 10,4 % (в 2019 году - 8,9 %). В товарной структуре экспорта в

страны дальнего зарубежья доля этих товаров составила 9,8 % (в 2019 году -

8,2 %), в страны СНГ - 13,8 % (в 2019 году - 13,5 %). Стоимостной объем экспорта

товаров с 2019 г. до 2020 г. снизился на 7,2 %, а физический - на 1,4 %. При этом

сократились физические объемы экспорта полуфабрикатов из железа или

нелегированной стали на 11,9 %, ферросплавов - на 10,5 %, чугуна - на 1,6 %.

В 2020 году произошло снижение отгрузок стальных труб российскими

трубными компаниями на внутренний рынок. Объем экспорта российских

стальных труб в целом сократился по итогам 2020 г. по сравнению с 2019 г. на

8,9 % до 1,9 млн тонн, в том числе бесшовных - до 524 тыс. т (спад на 18,6 %

относительно объемов 2019 г.). Сократились отгрузки труб большого диаметра

вследствие приостановок ряда проектов, например «Северный поток» [7].

В 2020 г. ввоз в страну импортной стальной продукции составил 4,4 млн

тонн, снизившись на 22 %. Доля импортной металлопродукции во внутреннем

потреблении проката в 2020 г. составила 10-11 %. Объем импорта листового

проката с покрытиями по итогам 2020 г. составил порядка 1 млн тонн.

Физический объем импорта стальных труб в 2020 г. сократился на 57 % до

425,6 тыс. тонн и не превысил

5 % потребности внутреннего рынка РФ.

Значительному снижению доли импорта труб способствовали высокое качество

продукции, производимой российскими предприятиями, а также применяемые в

рамках ЕАЭС защитные меры в отношении импортной продукции [7].

Удельный вес металлов и изделий из них в товарной структуре импорта в

2020 году составил 6,8 % (в 2019 году - 7,3 %). В товарной структуре импорта из

стран дальнего зарубежья доля этих товаров составила 6 % (в 2019 году - 6,2 %),

из стран СНГ - 13,7 % (16,4 %).

Доля импортных поставок на рынке черной металлургии в целом на

протяжении последних 5 лет уменьшалась, и 2020 год не стал исключением. Так

стоимостный объем импортируемых черных металлов и изделий из них

сократился год к году на 11,5 %, а физический - на 23,9 %. Снизились физические

поставки продукции на 27,2 %, металлоконструкций из черных металлов - на

17,8 %, проката плоского из железа и нелегированной стали - на 15,8 %. Однако

доля импортных товаров все еще остается значительной в сегментах с высокой

добавленной стоимостью:

16 % в сегменте холоднокатаного проката,

19 % в

сегменте оцинкованной стали,

27 % в сегменте проката с полимерными

покрытиями.

Характерным примером продукции, спрос на которую удовлетворяется за

счет импорта, является прокат из нержавеющих марок стали. Объем выплавки

нержавеющей стали в 2020 году составил 107,3 тыс. тонн, что соответствует росту

на 1,3 % относительно 2019 г., производство проката прибавило 5,4 % и достигло

139,6 тыс. т. Из отечественной нержавеющей стали было произведено 92,8 тыс. т

продукции. Наибольший прогресс по итогам года показал сектор сварных труб из

нержавеющей стали, где рост составил 4 тыс. т, или 132 %. Экспорт нержавеющей

продукции в страны ЕАЭС составил

31,6 тыс. т, импорт продукции для

дальнейшего передела - 56,3 тыс. т. Предложение готовой товарной продукции из

нержавеющих марок стали в 2020 г. на рынке РФ составило 433-438 тыс. т, что на

3-4 % больше, чем годом ранее. Большая часть спроса на нержавеющую

продукцию в России удовлетворяется за счет импорта. В общем по рынку доля

импорта нержавеющей продукции в РФ в 2020 году достигла 77 %, причем объем

импорта холоднокатаного листового проката составил 93 % [8].

Одной из причин низких темпов импортозамещения является большой срок

окупаемости новых производственных мощностей для производства продукции с

высокой добавленной стоимостью. Однако рост внутреннего спроса на такую

продукцию и планы компаний по увеличению объемов поставок на внутренний

рынок являются предпосылками дальнейшего снижения уровня импортных

поставок.

В таблице 1.2 приведены данные об объемах производства различных

видов продукции дальнейшего передела черных металлов в 2020 г.

Таблица 1.2 - Производство стали, некоторых видов готового проката, труб и

проволоки [7, 9]

В % к

Продукция

2020 г.

2019 г.

Сталь, млн т

73,6

101,4

В том числе:

- нелегированная сталь в слитках и прочих первичных

58,8

100,7

формах, а также полуфабрикат из нелегированной стали

- легированная сталь в слитках и прочих первичных формах,

14,8

97,0

а также полуфабрикат из нелегированной стали

Готовый прокат черных металлов, млн т

61,8

100,3

В том числе:

- листовой холоднокатаный стальной прокат без

7,9

104,6

дополнительной обработки шириной не менее 600 мм

- листовой прокат из нелегированных сталей плакированный,

с гальваническим или иным покрытием, шириной не менее

5,7

99,5

600 м

- сортовой прокат и горячекатаная стальная катанка

16,4

104,6

Стальные трубы и профили пустотелые и их фитинги,

10,944

87,7

тыс. т

В том числе:

- сварные большого диаметра

2 635

74,0

- обсадные

1 572

98,4

- насосно-компрессорные

659

95,5

- бурильные

53,5

115,1

- нефтепроводные бесшовные

526

81,8

- нефтепроводные и профильные электросварные (до 406,4

1 646

90,2

мм)

- катаные общего назначения

974

86,5

- электросварные тонкостенные (круглые и профильные)

2 435

106,0

- водогазопроводные

155

119,2

1.3 Ведущие предприятия черной металлургии и их

размещение на территории России

На территории России выделяются четыре металлургические базы - группы

металлургических предприятий, использующих общие рудные и топливные

ресурсы и обеспечивающие главные потребности хозяйства страны в металле

[10]: Центральная, Уральская, Сибирская и Дальневосточная, находящаяся в

стадии формирования. Они различаются масштабами, специализацией и

структурой

производства,

транспортно-географическим

положением,

обеспеченностью сырьевыми и топливно-энергетическими ресурсами, характером

размещения предприятий, уровнем развития, концентрации и комбинирования,

технико-экономическими показателями и другими признаками (см. рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Металлургические базы Российской Федерации.

2 - Металлургические базы Российской Федерации:

1 - Центральная; 2 - Уральская; 3 - Сибирская; 4 - Дальневосточная

Уральская металлургическая база является самой крупной и старейшей в

России. На ее долю приходится больше половины выпускаемых в России

объемов чугуна, стали и проката черных металлов. Местные металлургические

предприятия используют привозное топливо (коксующиеся угли Кузнецкого и

Карагандинского бассейнов). Значительная часть сырья ввозится из Северного

Казахстана (Соколовско-Сарбайское месторождение), с Курской магнитной

аномалии (КМА) и Карелии. Укрепление собственной сырьевой базы связано с

разработкой Качканарского и Бакальского месторождений. На Урале очень высок

уровень концентрации металлургического производства. Крупнейшими

металлургическими предприятиями Уральской металлургической базы являются:

- предприятия полного цикла: Магнитогорский металлургический комбинат,

Челябинский металлургический комбинат, Нижнетагильский металлургический

комбинат, металлургический комбинат «Уральская сталь», Белорецкий

металлургический комбинат, Ашинский металлургический завод, Надеждинский

металлургический завод, Чусовской металлургический завод;

- передельные и ферросплавные предприятия: Виз-Сталь, Ижсталь,

Челябинский трубопрокатный завод, Челябинский ферросплавный завод,

Серовский завод ферросплавов, Первоуральский новотрубный завод, Северский

трубный завод, Синарский трубный завод, Златоустовский металлургический

завод, Нижнесергинский метизно-металлургический завод.

Центральная металлургическая база, будучи старым районом черной

металлургии, развивалась в двух направлениях: выплавка литейного чугуна и

доменных ферросплавов (Тула, Липецк) и производство стали и проката главным

образом из металлического лома (Москва, Электросталь, Нижний Новгород и др.).

Черная металлургия Центра существенно зависит от привозного топлива

(коксующиеся угли Кузнецкого и Печорского бассейнов). В зону влияния и

территориальных связей Центра входит и металлургия севера европейской части

России, на который приходится более 5 % балансовых запасов железных руд

Российской Федерации и свыше 21 % добычи сырой руды. Здесь действуют

достаточно крупные предприятия - Череповецкий металлургический комбинат,

Оленегорский и Костомукшский горно-обогатительные комбинаты (Карелия).

Сырьевые ресурсы, представленные месторождениями КМА, Кольского

полуострова, Карелии (Костомукша), практически не ограничивают производство

на предприятиях центральной металлургической базы. Почти вся железная руда

разрабатывается открытым способом. Кроме того, большое значение имеет

металлический лом. Крупнейшими центрами черной металлургии в Центральной

металлургической базе являются Череповец, Липецк, Тула, Старый Оскол, Санкт-

Петербург.

В пределах КМА на Оскольском электрометаллургическом комбинате

им. А. А. Угарова (ОЭМК) было создано производство металлизированных

окатышей, на основе которого развивается электрометаллургия бездоменного

производства.

Крупнейшими

металлургическими

предприятиями

Центральной

металлургической базы являются:

- предприятия полного цикла: Череповецкий металлургический комбинат,

Новолипецкий

металлургический

комбинат,

Тулачермет,

Косогорский

металлургический завод, Оскольский электрометаллургический комбинат;

- передельные предприятия: металлургический завод «Электросталь»,

Липецкая трубная компания «Свободный сокол», Ярцевский металлургический

завод, НЛМК-Калуга, Орловский сталепрокатный завод, Ижорский трубный завод,

металлургический завод «Петросталь», Выксунский металлургический завод.

На долю Сибири и Дальнего Востока приходится примерно пятая часть

производимого в России чугуна и готового проката и

15 % стали. Эти

металлургические базы характеризуются сравнительно крупными балансовыми

запасами железных руд. Они оценены в 12 млрд т. Это составляет примерно 21 %

общероссийских запасов, в том числе около 13 % приходится на долю Сибири и

8 % - на Дальний Восток [10].

Сибирская металлургическая база представлена двумя мощными

металлургическими комбинатами полного цикла - Новокузнецким и Западно-

Сибирским (Новокузнецк), с 2011 года объединенными в единое предприятие АО

«ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ЕВРАЗ

ЗСМК), а также несколькими передельными заводами, расположенными в крупных

промышленных центрах региона, которыми являются Новосибирск, Гурьевск,

Красноярск, Ангарск. Сырьевой базой региона служат железные руды Горной

Шории, Хакасии и Ангаро-Илимского бассейна (Кормуновский ГОК). Топливной

базой являются угольные месторождения Кузбасса, Канско-Ачинского и Южно-

Якутского бассейна [10, 11].

Крупнейшими

металлургическими

предприятиями

Сибирской

металлургической базы являются:

- предприятия полного цикла: Новокузнецкий металлургический комбинат,

Западно-Сибирский металлургический комбинат;

передельные и ферросплавные предприятия: Новокузнецкий

ферросплавный завод, Новосибирский металлургический завод имени Кузьмина,

Гурьевский металлургический завод.

Дальневосточная металлургическая база, находящаяся в стадии

формирования, обладает значительными ресурсами для развития отрасли.

Данный кластер позволит стабильно и надежно контролировать источники

топлива и сырья, а также внутренний и внешний рынки металла в регионе. По

мере своего развития Дальневосточная металлургическая база обеспечит

минерально-сырьевую и экономическую безопасность не только удаленного от

центра Дальнего Востока, но и в целом национальную безопасность и

обороноспособность страны. Черная металлургия в данном регионе развивается

на основе якутских углей и железорудных месторождений Алданской

провинции [12]. Крупнейшим металлургическим предприятием Дальнего Востока

является электрометаллургический завод «Амурсталь».

Сведения о крупнейших в Российской Федерации предприятиях-

производителях проката представлены в таблице 1.3, изготовителей труб -

в таблице 1.4, изготовителей метизов - в таблице 1.5.

Таблица 1.3 - Крупнейшие предприятия-производители металлопроката в РФ

Объем

Специализация при

выпуска

Наименование

Месторасположение

Холдинг

производстве

предприятия

(город/область)

металлопроката

2020 г.,

млн т

Уральская металлургическая база

Сортовой прокат,

арматура, катанка,

фасонный прокат,

строительный прокат,

Магнитогорский

горячекатаный и

металлургический

Магнитогорск,

Группа

холоднокатаный

10,5

комбинат (ММК), включая

Челябинская обл.

ММК

листовой прокат, в том

ММК-Метиз

числе с покрытиями,

проволока, канаты,

гвозди, лента, гнутые

профили

Продолжение таблицы 1.3

Объем

Специализация при

выпуска

Наименование

Месторасположение

Холдинг

производстве

предприятия

(город/область)

металлопроката

2020 г.,

млн т

Сортовой прокат,

горячекатаный и

холоднокатаный

Челябинский

Челябинск,

листовой прокат,

металлургический

Мечел

3,1

Челябинская обл.

фасонный прокат,

комбинат (ЧМК)

строительный прокат

(балки, арматура),

рельсы

Строительный прокат

(двутавр, швеллер,

Нижнетагильский

Нижний Тагил,

уголок, шпунт), прокат

металлургический

ЕВРАЗ

4,2

Свердловская обл.

транспортного

комбинат (НТМК)

назначения (рельсы,

колеса, бандажи и др.)

Сортовой прокат,

трубная заготовка,

Новотроицк,

Металло-

листовой прокат:

Уральская сталь

1,3

Оренбургская обл.

инвест

мостосталь, штрипс,

судосталь, толстый

лист

Нижнесергинский

Ревда, Нижние

Группа

Сортовой прокат,

метизно-

Серги, Березовский,

1,5

НЛМК

арматура, катанка

металлургический завод

Свердловская обл.

Центральная металлургическая база

Сортовой прокат,

арматура, катанка,

Череповецкий

Череповец,

уголок, горячекатаный

металлургический

Северсталь

10,5

Вологодская обл.

и холоднокатаный

комбинат

листовой прокат, в том

числе с покрытиями

Горячекатаный и

холоднокатаный

Новолипецкий

Липецк,

Группа

листовой прокат, в том

металлургический

11,0

Липецкая обл.

НЛМК

числе с покрытиями,

комбинат

электротехническая

сталь

Сортовой прокат,

Оскольский

квадратная заготовка,

электрометаллургический

Старый Оскол,

Металло-

трубная заготовка,

2,0

комбинат им. А.А.

Белгородская обл.

инвест

прецизионно-катаный

Угарова

прокат

Окончание таблицы 1.3

Объем

Специализация при

выпуска

Наименование

Месторасположение

Холдинг

производстве

предприятия

(город/область)

металлопроката

2020 г.,

млн т

Сибирская металлургическая база

Сортовой прокат,

Объединенные Западно-

строительный прокат

Сибирский и

(двутавр, швеллер,

Новокузнецк,

Новокузнецкий

ЕВРАЗ

уголок), арматура,

7,2

Кемеровская обл.

металлургические

проволока, электроды,

комбинаты

сетка, шары, рельсы

всех типов

Таблица 1.4 - Крупнейшие предприятия-производители труб в РФ [9]

Объем

выпуска

Наименование

Место

Холдинг

Специализация

предприятия

расположения

2020 г.,

млн т

Бесшовные нефтяного

сортамента, котельные,

Волжский

Волжский,

подшипниковые,

ТМК

0,82

трубный завод

Волгоградская обл.

электросварные большого

диаметра, в том числе

спиралешовные

Таганрогский

Таганрог,

Бесшовные нефтяного

металлургический

ТМК

0,60

Ростовская обл.

сортамента, сварные трубы

завод

Бесшовные нефтяного

Северский

Полевской,

ТМК

сортамента,

0,71

трубный завод

Свердловская обл.

электросварные

Бесшовные нефтяного

Синарский

Каменск-Уральский,

сортамента, котельные,

ТМК

0,57

трубный завод

Свердловская обл.

общего назначения

холоднодеформированные

Бесшовные нефтяного

сортамента,

подшипниковые,

котельные, общего

Первоуральский

Первоуральск,

ТМК

назначения,

новотрубный

0,86

Свердловская обл.

(с 2021 г.)

холоднодеформированные,

завод

прецизионные,

профильные, переменного

сечения, электросварные,

баллоны

Окончание таблицы 1.4

Объем

Наименование

Место

выпуска

Холдинг

Специализация

предприятия

расположения

в 2020 г.,

млн т

Бесшовные нефтяного

сортамента,

подшипниковые,

Челябинский

Челябинск,

ТМК

котельные, общего

трубопрокатный

0,72

Челябинская обл.

(с 2021 г.)

назначения, сварные

завод

большого диаметра,

холоднодеформированн

ые

Электросварные

Выксунский

Выкса,

малого, среднего и

металлургический

Нижегородская об

ОМК

большого диаметров,

1,37

завод

л.

электросварные

обсадные

Электросварные

Загорский

Загорск,

большого диаметра для

0,44

трубный завод

Московская обл.

нефте- и газопроводов

Электросварные

Ижорский

Колпино,

Северсталь

большого диаметра,

0,20

трубный завод

Ленинградская обл.

общего назначения

Таблица 1.5 - Крупнейшие предприятия-производители метизов в РФ [13-16]

Объем

Наименование

Место

выпуска

Холдинг

Специализация

предприятия

расположения

в 2020 г.,

млн т

Крепежные изделия,

Орловский

Орел,

металлокорд, проволока

сталепрокатный

Орловская

70,0

стальная, электроды

завод (ОСПАЗ)

обл.

сварочные

Проволока стальная,

Череповец,

прокат калиброванный,

Северсталь-

Вологодская

Северсталь

крепежные изделия,

460,0

метиз

обл.

сетка, фасонные

профили, канаты

Волгоградский

завод

Волгоград,

Проволока стальная,

56,0

«Северсталь-

Волгоградская обл.

металлокорд, канаты

канаты»

Магнитогорский

Проволока стальная,

Магнитогорск,

метизно-

Группа

сетка, канаты, прокат

Челябинская

426,0

калибровочный

ММК

калиброванный, болты,

обл.

завод

гайки, гвозди

Окончание таблицы 1.5

Объем

Наименование

Место

выпуска

Холдинг

Специализация

предприятия

расположения

в 2020 г.,

млн т

Проволока стальная, в

Белорецкий

Белорецк,

том числе из

более

металлургический

Республика

нержавеющей стали,

400*

комбинат

Башкортостан

канаты, лента, крепежные

Мечел

изделия

Сортавала, п.

Проволока стальная,

Вяртсильский

Вяртсила,

сетка, в том числе с

более 80*

метизный завод

Республика

покрытием, крепежные

Карелия

изделия

Западно-

Проволока стальная,

Новокузнецк,

Сибирский

сетка, в том числе с

более

Кемеровская

ЕВРАЗ

металлургический

покрытием, крепежные

200*

обл.

комбинат

изделия

Проволока стальная, в

Уральский завод

Березовский,

том числе из

прецизионных

Свердловская

нержавеющей стали,

сплавов

обл.

сетка, крепежные изделия

Ревдинский

Проволока стальная, в

Ревда,

метизно-

Группа

том числе из

Свердловская

260

металлургический

НЛМК

нержавеющей стали,

обл.

завод

сетка, крепежные изделия

Нижнесергинский

Нижние Серги,

метизно-

Проволока стальная,

Свердловская

металлургический

крепежные изделия

обл.

завод

Примечание: * - оценочные данные

Из данных, приведенных в

таблицах 1.3 и

1.4, видно, что в черной

металлургии РФ сформировалось восемь крупных вертикально и горизонтально

интегрированных холдингов (ЕВРАЗ, Северсталь, Группа НЛМК, Группа ММК,

Мечел, Металлоинвест, ТМК, ОМК), объединяющих предприятия по всей

технологической цепочке производства, что позволяет уменьшить риски как на

внутреннем, так и на внешнем рынках, оптимизировать инвестиционную политику

и обеспечивать собственную сырьевую безопасность. Суммарно на долю этих

холдингов приходится порядка 90 % производимых в России металлургических

изделий дальнейшего передела черных металлов.

На современном этапе российский рынок метизов консолидирован пятью

крупными производителями-холдингами, перечисленными в таблице 1.5.

В сортаменте метизного производства более

50 % выпускаемой продукции

приходится на проволоку из углеродистой стали и около 14 % - на проволоку из

легированных, коррозионностойких марок стали. Проволока используется при

производстве канатов, различного крепежа, гвоздей, сетки и электродов и т. п.

Около 25 % российского рынка метизов занимают крепежные изделия.

1.4 Экологические

аспекты

производства

изделий

дальнейшего передела черных металлов

Производство изделий дальнейшего передела черных металлов

невозможно рассматривать в отрыве от всего металлургического производства,

поскольку этот передел является неотъемлемой составной частью непрерывного

металлургического цикла. С точки зрения негативного воздействия на

окружающую среду именно это производство характеризуется наименьшими

удельными значениями потребления ресурсов и эмиссий загрязняющих веществ

[17].

Воздействие на окружающую среду предприятий отдельных отраслей

экономической деятельности получает отражение в Государственных докладах

«О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации», ежегодно

публикуемых Министерством природных ресурсов и экологии РФ [18], далее -

Госдоклады. Переход к описанию вклада различных источников в загрязнение ОС

на основе ОКВЭД сказался на подходах к анализу и систематизации информации,

однако металлургическому производству в Госдокладах по-прежнему уделяется

значительное внимание. Это обстоятельство следует учитывать при

идентификации НДТ, так как восприятие заинтересованных сторон (и в первую

очередь - уполномоченных органов исполнительной власти) нельзя не принимать

во внимание при ранжировании приоритетных факторов воздействия на

окружающую среду. Вместе с тем процессы дальнейшего передела черных

металлов в Госдокладах практически не обсуждаются, а выделить их вклад из

массива информации, посвященной черной металлургии, в целом весьма

затруднительно и, зачастую, не представляется возможным.

Известно, что все крупные предприятия черной металлургии, которые

обеспечивают более 90 % выпуска металлургической продукции РФ, внедрили и

сертифицировали системы экологического и энергетического менеджмента. Это

обстоятельство позволяет сделать вывод о том, что компании ставят цели в

области повышения экологической результативности и энергоэффективности

производства и планомерно их достигают.

Ведущие компании, производящие продукцию дальнейшего передела

черных металлов, предоставляют в Министерство природных ресурсов и экологии

РФ (Минприроды) информацию, которая отражается в Госдокладах «О состоянии

и охране окружающей среды Российской Федерации», а также публикуют в

открытых источниках официальную информацию о результатах своей

деятельности.

Так в Госдокладе, выпущенном по итогам 2020 г., отмечено, что на долю

хозяйствующих

субъектов

по

виду

экономической

деятельности

«Обрабатывающие производства» в

2020 г. пришлось

22,7 % выбросов

загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками; 16 %

суммарного объема сточных вод, сброшенных в водные объекты,

6,2 %

суммарного образования отходов производства и потребления.

Предприятия черной металлургии при реализации собственных программ

развития существенное внимание уделяют экологическим аспектам.

Значительная часть инвестиционных средств предприятиями отрасли в 2020 году

была направлена на мероприятия по сокращению различных видов воздействий

на окружающую среду в регионах присутствия, а также развитие логистической

структуры. Суммарный объем инвестиций в 2020 г. в отраслях черной и цветной

металлургии составил 61,9 млрд руб.

УК «Металлоинвест» в 2019 г. была утверждена и начата реализация

Экологической программы с бюджетом в 22,5 млрд руб., целью которой является

снижение к

2025 г. выбросов в атмосферу, снижение объемов образования

отходов пустых и вскрышных пород, снижение выбросов парниковых газов, а

также утилизация и переработка всех отходов. В 2020 году утверждены ключевые

направления Экологической программы до 2025 года, а также продолжилась

реализация Программы энергоэффективности, которая стартовала в 2019 году.

Суммарный объем инвестиций в рамках программ до 2025 года составит около

46 млрд рублей.

Согласно утвержденным параметрам Климатической стратегии компании,

до 2025 года планируется сократить собственные выбросы в CO2-эквиваленте на

6 %, а к 2036 году - на 77 %. К 2050 году «Металлоинвест» рассчитывает достичь

углеродной нейтральности за счет завершения перехода на чистый водород в

технологическом процессе, а также приобретения углеродных офсетов на

выбросы, которые нельзя сократить на основном горно-металлургическом

производстве. Ближайшая задача на период до 2025 года - это сокращение

прямых и косвенных энергетических выбросов парниковых газов на 1,8 % по

отношению к уровню суммарных выбросов 2019 года.

Общие затраты компании на природоохранную деятельность в 2020 г.

составили 9,2 млрд рублей, что на 21,3 % больше по сравнению с аналогичным

показателем 2019 г.

Общий объем выбросов парниковых газов в 2020 году составил 69,3 млн.

тонн СО2-эквивалента, что на 2,5 млн тонн ниже по сравнению с 2019 годом.

2020 г. компанией был успешно завершен совместный проект с

ПАО «Мегафон», в рамках которого были разработаны решения по реализации

проекта «Системы автоматического контроля выбросов и сбросов загрязняющих

веществ».

В 2020 г. предприятиями Компании было забрано 155,3 млн м³ воды из

различных источников. По сравнению с 2019 г. объемы водозабора увеличились

на 0,6 %. Компания не оказывает существенного влияния на водные объекты, в

том числе расположенные в особо охраняемых территориях [18, 19].

В ПАО «Северсталь» реализует масштабную программу мероприятий,

направленных на снижение негативного воздействия производственной

деятельности на окружающую среду и повышение эффективности использования

ресурсов. Среди целей компании до 2025 г.: снизить массу сброса загрязняющих

веществ в составе сточных вод в водные объекты, превышающих НДС, на 12 %;

снизить массу размещаемых отходов на 20 %; достигнуть снижения выбросов в

атмосферу загрязняющих веществ на 13 %.

Затраты предприятий ПАО «Северсталь» в 2020 г. на природоохранную

деятельность, включая текущие затраты и инвестиции, выросли на 48,6 % по

сравнению с 2019 годом, до 5,6 млрд руб (в 2018 г. - 3,4 млрд руб., 2019 г. -

3,8 млрд руб.). Затраты на инвестиционные мероприятия по экологии составили

2,4 млрд руб., в том числе по Череповецкому металлургическому комбинату -

2,3 млрд руб. В структуре расходов на природоохранные мероприятия около

половины средств (42 %) направлено на охрану атмосферного воздуха, 27,3 % -

на обращение с отходами. Объем расходов на мероприятия по охране и

рациональному использованию водных ресурсов составил 24,8 %.

Cтав участником национального проекта «Чистый воздух», компания

обязалась реализовать 16 проектов стоимостью 10,5 млрд руб. Это позволит

снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу Череповца на 22,5 % к 2025

году. Одно из этих мероприятий реализуется на железорудном активе «Олкон»,

остальные в г. Череповце.

2023 году компания намерена уменьшить интенсивность выбросов

парниковых газов на 3 % по сравнению с уровнем 2020 года. Это позволит снизить

к 2023 г. интенсивность удельных выбросов СО2 с 2,063 до 2,001 тонн на тонну

стали.

В 2020 г. суммарный выброс загрязняющих веществ на предприятиях

компании снизился на 9 % по сравнению с 2019 г. Всего к 2025 году компанией

поставлена цель сократить объем выбросов в атмосферу на 13 % (66,5 тыс. т) от

объема выбросов в 2017 году.

Основной объем воды, забираемой из поверхностных водных объектов на

производственные цели, потребляет ЧерМК (97,2 %). Забор пресной воды на

производственные цели по компании в

2020 г. составил

51,5 млн м³, что

соответствует уровню 2019 г. В настоящее время достигнут оптимальный баланс

водопотребления и водоотведения, что подтверждается удельными показателями

безвозвратного водопотребления [18, 20, 21].

ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) за 20 лет

направил на природоохранную деятельность 13,4 млрд USD. Общие затраты ММК

в 2020 г. на реализацию инициатив Экологической программы составили 74,6 млн

долл., включая 55,9 млн долл. на капитальное строительство. Всего программа

включала 105 мероприятий, из которых было выполнено 98, а по 7 проектам

работы продолжаются в

2021 году. Больше половины этих средств было

потрачено на строительство новых и реконструкцию существующих

природоохранных объектов. Основные направления стратегии компании связаны

со снижением углеродоемкости первого передела, максимальной утилизацией

вторичных энергоресурсов и реализацией проектов в области зеленой энергетики.

К 2025 году ММК стремится к достижению следующих целей:

- снижение валовых выбросов загрязняющих веществ на

14 % по

сравнению с базовым 2019 годом;

- сокращению удельных выбросов СО2-эквивалента до 1,8 тонн на тонну

стали.

Всего же к 2025 году планируется достичь снижения валовых выбросов

загрязняющих веществ в два раза по отношению к 2000 году, а удельных

выбросов - в три раза.

Общие инвестиции в природоохранные объекты ММК в 2020-2025 годах

составят

38,1 млрд руб., из которых

5,5 млрд руб. планируется затратить на

водоохранные мероприятия, 10,9 млрд руб. - на мероприятия по утилизации

отходов и рекультивации, 21,7 млрд руб. - на воздухоохранные мероприятия.

В 2020 г. совокупный объем затрат на охрану окружающей среды внутри

Группы составил

109,3 млн долл., или

1,5 % от выручки Группы. В

2020 г.

относительно 2019 г. произошло снижение валовых выбросов Группы почти на

15 % и удельных выбросов загрязняющих веществ ММК - на 3 %. В 2020 г.

удельная углеродоемкость жидкой стали составила 2,18 тонн СО2-эквивалента на

тонну стали. Благодаря мероприятиям программы развития ММК, реализованным

с 2015 по 2020 год, валовые выбросы в атмосферу были сокращены на 14,9 тыс.

тонн в год, в том числе на 8,9 тыс. тонн пыли, 5,3 тыс. тонн диоксида серы и

700 тонн окислов азота.

В 2020 году ММК продолжил реализацию мероприятий в направлении

снижения комплексного индекса загрязнения атмосферы (КИЗА) г. Магнитогорска.

В 2019 году г. Магнитогорск был исключен Министерством природных ресурсов и

экологии Российской Федерации из списка городов с наиболее высоким уровнем

загрязнения атмосферы, за период с 2017 г. по 2020 г. произошло снижение

показателя КИЗА почти на 60 %.

В 2019 г. ММК полностью в полном объеме перешел на систему оборотного

водоснабжения, полностью исключив сбросы в Магнитогорское водохранилище. В

2020 г. произошло повышение общего объема водосброса по Группе на 4,8 % по

сравнению с прошлым годом, при этом водосброс в поверхностные воды

сократился на 4,1 %.

В 2020 г. общий объем образования отходов уменьшился на 28,4 % по

сравнению с аналогичным показателем 2019 г. В отчетном периоде доля опасных

отходов в их общем объеме составила 0,54 % (в 2019 г. - 0,47 %) [18, 22-25].

Начиная с 2000 года Группа НЛМК инвестировала на природоохранные

мероприятия более 1,3 млрд долл. (более 51 млрд руб.). В 2020 году из них было

затрачено 82 млн USD (около 6 млрд руб.). За это время благодаря внедрению

современных технологий и модернизации оборудования объем производства

удвоился, а воздействие на окружающую среду существенно сократилось.

Показатель удельных суммарных выбросов в атмосферу снижен в два раза.

За последние пять лет на фоне роста производства компания сократила

уровень эмиссии СО2 на 3 % - с 2,04 тонн в 2015 г. до 1,98 в 2019 г. на тонну

стали - и ставит цель дальнейшего сокращения до 1,91 тонны (еще на 3,5 %) к

2023 г. В рамках Стратегии - 2022 в Компании установлен целевой ориентир по

снижению удельной суммарной эмиссии в атмосферу по Группе НЛМК до 18,0 кг/т

к 2023 году. Снижение удельной суммарной эмиссии предприятий Группы НЛМК с

43,4 кг/т стали в 2000 г. до 18,6 кг/т стали в 2020 г. было достигнуто за счет

комплекса управленческих мер и инвестиционных проектов: реконструкции

производственных агрегатов, установки высокоэффективных пылегазоочистных

систем, модификации фильтровального оборудования, внедрения технологии

нейтрализации, улавливания и рециклинга вторичных ресурсов в

производственный оборот.

По данным Росгидромета и оценке Минприроды, комплексный индекс

загрязнения атмосферы в г. Липецке, где расположен ключевой актив компании, в

2019 году составил 3 единицы. Город был официально признан самым чистым

центром российской металлургии, опередив по чистоте воздуха Череповец (3,9

единицы), Нижний Тагил (7 единиц), Магнитогорск (13 единиц) и Новокузнецк (17

единиц), где находятся основные площадки крупных металлургических холдингов.

В 2009 году Липецкая производственная площадка НЛМК, на которую

приходится около

80 % производства Группы НЛМК, внедрила технологию

замкнутого водооборота и полностью прекратила промышленные стоки в

водоемы. На большинстве остальных предприятий Группы НЛМК также

организовано оборотное водоснабжение: доля оборотного водоснабжения в

Группе НЛМК находится на высоком уровне - 97 %. Благодаря мероприятиям по

контролю за водопотреблением в 2020 году отмечен самый низкий за пять лет

объем потребления воды.

В 2020 году на Липецкой площадке завершен проект по модернизации

локальных очистных сооружений хозяйственно-бытовых стоков. По итогам года

объем хозяйственно-бытовых стоков в реку Воронеж сокращен на

73 %

(промышленные стоки прекращены еще в 2009 году) по сравнению с проектными

показателями до модернизации. Объем инвестиций составил 118 млн рублей. За

последние 40 лет (начиная с 1980 г.) забор свежей воды из реки Воронеж на

основной площадке Группы НЛМК в г. Липецке сокращен в девять раз.

Показатель удельного безвозвратного водопотребления предприятий

Группы НЛМК в 2020 году был сокращен на 0,2 м³/т относительно 2019 г. и

составил

5,1 м³ на тонну стали, что также практически в

3 раза меньше

показателя 2005 года.

Применение современных технологий по переработке вторичных ресурсов,

а также реализация различных инициатив по рециклингу позволяют предприятиям

группы НЛМК эффективно использовать вторичные ресурсы. В 2020 году доля

повторного использования железосодержащего сырья на предприятиях без учета

отходов горной добычи составила

99 %. В

2020 году Новолипецкий

металлургический комбинат полностью переработал шлаковый отвал с общим

весом накопленных вторичных ресурсов более 5 млн тонн [18, 26-28].

В 2020 г. Группой ЕВРАЗ на природоохранную деятельность уральских

предприятий было направлено более 2,3 млрд руб. До 2024 г. на реализацию

экологических мероприятий в рамках нацпроекта «Экология» будет направлено

3,4 млрд руб.

Ключевыми мероприятиями ЕВРАЗ в области охраны окружающей среды

явились работы по модернизации и реконструкции оборудования первого и

второго переделов. На предприятии ЕВРАЗ НТМК была запущена после

технического перевооружения доменная печь № 6 и остановлена выработавшая

свой ресурс домна № 5. С учетом запущенной ранее домны № 7 предприятие

позиционирует себя как самое чистое доменное производство в России.

2020 году снижение общего количества выбросов в атмосферу

предприятиями ЕВРАЗ при сталеплавильном производстве составило

3,7 %,

уровень эмиссии СО2-эквивалента составил 1,97 тонны на тонну сырой стали.

Согласно новым целям, до 2030 года компанией запланирован нулевой сброс

сточных вод при сталеплавильном производстве, утилизация

95 %

металлургических и общих отходов, повторное использование

50 % отходов

горного производства, снижение общего количества выбросов в атмосферу на

33 % при сталеплавильном производстве, снижение пылевыделения в 1,5 раза

при добыче угля, снижение на 20 % выбросов парниковых газов, утилизация 75 %

выбросов метана (СН4), образующегося при дегазации от подземной добычи угля

[29].

Затраты Группы «Мечел» за период 2011-2020 года на экологические

проекты составили

14 млрд рублей, и инвестиции в объеме

9,8 млрд руб.

запланировано вложить в экологические мероприятия до конца

2024 г.

Суммарные валовые выбросы Группы за

2020 год сокращены на

8,4 %

относительно 2019 г.

Одной из целей природоохранной деятельности Группы ЧМК на

челябинской производственной площадке является снижение к 2025 г. массы

загрязняющих веществ в составе сточных вод, направляемых в водные объекты,

на 10 % и снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на 17 %.

Компанией было заключено соглашение о взаимодействии с

Министерством природных ресурсов и экологии РФ, Федеральной службой по

надзору в сфере природопользования, Правительством Челябинской области по

снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в г.

Челябинске на 2019-2024 годы. Целями природоохранной деятельности Группой

ЧМК к 2025 г. являются снижение на челябинской производственной площадке

массы сброса загрязняющих веществ в составе сточных вод в водные объекты на

10 %, снижение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на 17 % [30].

ПАО «Трубная металлургическая компания» за последние

15 лет

инвестировала более 160 млрд рублей в реорганизацию производств, из которых

19 млрд были вложены в мероприятия, непосредственно касающиеся повышения

экологичности действующих производственных объектов. В настоящее время на

всех заводах компании действуют долгосрочные экологические программы по

четырем основным направлениям: вода, атмосфера, рекультивация земель,

промышленные отходы.

С 2018 года ТМК реализует в целях сокращения выбросов парниковых газов

вторую пятилетнюю программу по повышению энергоэффективности и экономии

топливно-энергетических ресурсов. В 2021 году компания планирует разработать

корпоративную программу сокращения выбросов парниковых газов до 2030 года.

В рамках реализации масштабных инвестиционных проектов по

модернизации и реконструкции технологических процессов и оборудования за

последние годы достигнуты значительные результаты снижения негативного

воздействия на окружающую среду.

Вдвое были сокращены валовые выбросы сталеплавильного производства,

в настоящее время эффективность очистки отходящих газов на предприятиях

Группы ТМК составляет более 90 %.

Общий объем многократно и повторно используемой воды предприятиями

компании в 2019 году составил 502 млн м³. Объем стоков на российских заводах

Компании сокращен 1,4 раза, а водопотребление на производство снижено в

1,3 раза, доля водооборотного цикла доведена до 95,7 %. Высокий процент

обращения воды в оборотных циклах позволяет снизить объемы забираемой

воды и уменьшить объемы сбросов.

За последние

5 лет объем выбросов предприятиями Группы ТМК

сократился на 22 %. В 2020 году суммарные выбросы сократились на 3,4 % по

сравнению с 2019 г.

Предприятиями компании достигнуты хорошие результаты в обращении с

отходами. Большая часть отходов, образующихся в процессе производства,

используется повторно и только

7 % размещается на специализированных

полигонах. [31].

АО «Объединенная металлургическая компания» (ОМК) в 2017-2019 годах

инвестировала более 3 млрд рублей в защиту окружающей среды Выксунского

района

Нижегородской

области,

где

расположен

АО «Выксунский

металлургический завод» (ВМЗ). Компания продолжает инвестировать в развитие

и обновление мощностей по производству труб.

Реализованные мероприятие позволили снизить сбросы сточных вод в пять

раз. Валовые выбросы в атмосферу за период 2017-2019 гг. снизились в 2,5 раза.

Основным фактором, который обеспечил данный эффект, стало закрытие в марте

2018 года мартеновского цеха. В сентябре 2020 года на ВМЗ компания «Эколант»,

аффилированная с ОМК, начала проект строительства нового металлургического

комплекса мощностью 1,8 млн тонн стали в год стоимостью 150 млрд руб. со

сроком реализации до 2025 г., в работе которого будет внедрена технология

бездоменного производства стали из железной руды методом прямого

восстановления железа.

В настоящее время более 50 % отходов ВМЗ не попадает на полигон

благодаря действующей на предприятии с 2013 года программе раздельного

сбора отходов [32, 33].

Приведенная в данном разделе информация, равно как и представленные в

ходе анкетирования предприятий данные, детально проанализированы в ходе

выбора технологических показателей НДТ (см. разделы 3 - 5).

1.5 Развитие производства металлопродукции из стали и

сплавов

Важнейшим аспектом развития производства металлопродукции из стали и

сплавов является его модернизация в направлении применения более

эффективных технологических процессов и оборудования.

Инвестиции ведущих металлургических предприятий России, производящих

98 % российского чугуна, около 90 % стали и российского проката, более 60 %

труб, а также значительную долю сырья для металлургической промышленности,

входящих в Ассоциацию «Русская Сталь», за

2000

2020 гг. достигли

3,0 трлн руб. В 2020 году, несмотря на кризис, связанный с короновирусной

инфекцией и введением жестких ограничительных мер, черной металлургии

удалось достигнуть показателя инвестиций в 279 млрд рублей, что на 37 % выше

пикового показателя 2008 года [34] (см. рисунок 1.3). Сложная рыночная ситуация

2019 году и трех кварталах

2020 года не стала препятствием, отрасль

продолжила восходящий инвестиционный тренд и держит фокус на устойчивом

развитии, конкурентоспособности и социальной ответственности.

Рисунок 1.2 - Динамика инвестирования предприятий черной

металлургии России - членов Ассоциации «Русская сталь» в период

с 2000 по 2020 г.

Таким образом, за период с 2000 по 2020 год включительно ежегодные

капиталовложения в основные фонды предприятий

- членов Ассоциации

«Русская сталь» выросли более чем в 10 раз, налоговые отчисления в бюджеты

всех уровней увеличились в 8 раз (до 420 млрд руб.) при росте производства

стали за аналогичный период всего на 25 % - с 59 млн тонн до 74 млн тонн.

На предприятиях черной металлургии РФ за последние 20 лет введены в

действие

9 крупнотоннажных электродуговых печей,

18 машин непрерывного

литья заготовок различного назначения,

13 комплексов внепечной обработки

стали, а также реконструированы и продолжаются работы по техническому

перевооружению основных металлургических агрегатов в действующих доменных

и кислородно-конвертных цехах.

Для производства изделий дальнейшего передела черных металлов

запущены в эксплуатацию новые и капитально реконструированные

производственные объекты:

- 3 стана 5 000 по производству листа;

- 18 сортовых и листовых прокатных станов;

- 12 агрегатов непрерывного горячего цинкования и установок по

нанесению полимерных покрытий;

- 5 линий по производству сварных труб большого диаметра с линиями

финишной отделки;

- 2 трубопрокатных агрегата с непрерывными станами для производства

бесшовных труб;

комплексно-модернизированных

цеха

по

производству

железнодорожных колес.

В последнее десятилетие в ряде секторов металлургии были созданы

новые передовые производственные мощности, загрузка которых в настоящее

время находится на низком уровне в связи с сокращением внутреннего спроса.

Например, отечественные производители (Выксунский металлургический завод,

Ижорский трубный завод, Волжский трубный завод, Челябинский трубопрокатный

завод) за период

2004

2020 гг. без государственной поддержки создали

современные мощности по производству сварных прямошовных труб большого

диаметра, которых достаточно для обеспечения потребности топливно-

энергетического комплекса даже с учетом пикового спроса при реализации сразу

нескольких крупных магистральных трубопроводных проектов (в

2016 г. эти

мощности были загружены всего на 50 %). На Таганрогском металлургическом

заводе,

Северском

трубном

заводе

установлены

современные

высокопроизводительные трубопрокатные агрегаты с непрерывными станами,

обеспечивающие с максимальной степенью автоматизации изготовление

высококачественных бесшовных труб нефтяного сортамента. На финишной

стадии находится проект строительства ТПА 73-273 с непрерывным станом FQT

на Выксунском металлургическом заводе. Технологии изготовления труб,

используемые на вышеупомянутых предприятиях, являются наиболее

передовыми в мировой практике и автоматически попадают в категорию НДТ.

Для уменьшения разрыва между имеющимися производственными

мощностями предприятий черной металлургии и спросом на металлопродукцию

необходима активизация деятельности ведущих отраслей отечественной

промышленности, являющихся основными потребителями этой продукции. Это

качественно повлияет на структуру отрасли: вырастет доля продукции с высокой

добавленной стоимостью и уменьшится доля экспорта в структуре отечественного

производства.

Российскими предприятиями черной металлургии до 2024 г. запланирована

реализация ряда инновационных мероприятий, направленных на техническое

развитие производства изделий дальнейшего передела черных металлов,

наиболее крупными среди которых являются [34]:

- модернизация Группы ЕВРАЗ рельсобалочного цеха ЕВРАЗ НТМК и

строительство нового производства железнодорожных колес в ОЭЗ «Титановая

долина»;

- модернизация сталепроволочно-канатного производства на Белорецком

металлургическом комбинате;

- строительство Группой ТМК автоматизированной линии контроля муфт на

Северском трубном заводе, реконструкция оборотного цикла водоснабжения на

Синарском трубном заводе, модернизация установки вакуумной дегазации и

МНЛЗ в ЭСПЦ АО «ВТЗ» с целью обеспечения потребности предприятия в

непрерывнолитых заготовках из нержавеющих и коррозионностойких марок стали

и техническое развитие трубопрессового цеха, реализация совместно с

АО «ЧЭМК» масштабного, не имеющего аналогов в новейшей истории РФ,

проекта строительства металлургического комплекса по производству плоского

проката из нержавеющих и коррозионностойких марок стали;

- строительство ПАО «Северсталь» стана 170, непрерывно-травильного

агрегата, модернизация ЛПЦ-3, реконструкция и строительство нагревательных

печей;

- строительство АО «ОМК» цеха по выпуску бесшовных труб повышенных

групп прочности с полупремиальными и премиальными высокогерметичными

соединениями, модернизация мощностей по выпуску сварных труб, строительство

завода по выпуску стали по технологии прямого восстановления железа (DRI

проект «Эколант») мощностью 1,8 млн тонн в год;

- строительство дуговой сталеплавильной печи № 5 и агрегата комплексной

обработки стали на ОЭМК им. А.А. Угарова.

Дальнейшая модернизация предприятий отрасли и внедрение НДТ

обеспечат производство современной и качественной металлургической

продукции на основе экологически чистых технологий, позволяющих уменьшить

объем выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов, сбросов и

образования отходов производства, увеличить объемы выпуска продукции и

освоить производство изделий с новыми перспективными эксплуатационными

характеристиками, развивать внутреннюю инфраструктуру.

Раздел 2 Описание

технологических

процессов,

применяемых при производстве изделий дальнейшего передела

черных металловПроизводство горячекатаного проката

В настоящее время существуют три принципиальные схемы производства

горячекатаного проката:

- I - «литая заготовка - готовый прокат», т. е. литые заготовки,

полученные на машинах непрерывного литья заготовки (МНЛЗ), минуя обжимной

стан, прокатывают на сортовых или листовых станах в готовый прокат;

- II -

«слиток - полупродукт - готовый прокат», т. е. слиток

обрабатывают на обжимных и заготовочных станах с последующей прокаткой

полученного полупродукта (блюмы, слябы, заготовка) в сортовой или листовой

прокат;

- III - «литая заготовка легированной стали - полупродукт - готовый

прокат», т. е. литые заготовки после МНЛЗ подвергают переделу на обжимных и

заготовочных станах с последующей прокаткой катаной заготовки на сортовых или

листовых станах.

Во всех схемах прокат подвергается отделке.

Схема I в настоящее время получила наибольшее распространение, так как

обладает экономическими преимуществами (меньше продолжительность

технологического цикла, затраты на производство и расход металла).

Схема II - традиционный процесс производства сортового и листового

проката из слитков, еще до недавнего времени была доминирующей при

получении металлопроката.

Разливка на МНЛЗ легированных сталей выявила необходимость

обеспечения большой деформации от литой заготовки до готового профиля,

удаления поверхностных дефектов на заготовке и получения заданной структуры

горячекатаной стали с повышенными требованиями (например, сталь ШХ15 и др.).

В связи с этим появилась потребность в схеме III [1].

Исходным материалом (сырьем) для получения всего сортамента

горячекатаного проката служат слитки и непрерывно-литые заготовки.

Технологический процесс производства горячекатаной листовой и сортовой

продукции может быть представлен единой обобщенной схемой, представленной

на рисунке 2.1.

2.1.1 Предварительная подготовка заготовкиПодготовка исходного сырья

(слитков, непрерывно-литой заготовки) преимущественно заключается в удалении

поверхностных дефектов.

В отечественной практике горячие слитки зачистке не подвергают.

Холодные слитки и непрерывно-литые заготовки в зависимости от марки стали и

назначения подвергают зачистке следующими способами [1]:

- огневая зачистка;

- лезвийная зачистка (резцовая обдирка, фрезерование, пневматическая

вырубка);

- абразивная зачистка;

- электроконтактная зачистка.

Проведение предварительной обработки в виде зачистки проводят для

удаления поверхностных дефектов на слитках и заготовке. Указанные дефекты

при нагреве и последующей деформации переходят на готовый прокат, вызывают

появление новых дефектов, удаление которых увеличивает объем отделки и

потери металла в стружку и обрезь. Используют сплошную и выборочную зачистку

металла.

В процессе огневой зачистки поверхностный слой металла, нагретый до

высокой температуры, воспламеняется в струе кислорода, сжигается и удаляется

с поверхности заготовки. Способ применяют для зачистки заготовки из

углеродистых и низколегированных сталей. Зачистка проводится вручную

(кислородно-ацетиленовые резаки) или на машинах огневой зачистки (МОЗ).

Портальная главная горелка МОЗ, смонтированная на каретке, и

обрабатываемая заготовка на подвижной тележке имеют возможность

перемещения в требуемых направлениях (каждая со скоростью до 50 м/мин),

боковые горелки обеспечивают зачистку боковых кромок. Все горелки работают на

кислороде и оснащены устройством для создания электрической дуги между

электродом и обрабатываемым металлом. Глубина зачистки составляет 2-7 мм,

скорость зачистки - 0,1-0,4 м/с, производительность - 60-100 кг/мин.

Резцовую обработку проводят на строгальных, токарно-обдирочных и

фрезерных станках. Способ применяют ограниченно, так как он характеризуется

повышенным расходом металла (до 15 %) и низкой производительностью (0,7 т/ч

для

одного

станка).

Фрезерование

характеризуется

большей

производительностью и величиной расхода металла 50-63 кг/т.

Пневматическую вырубку проводят с помощью пневматических молотков и

используют для выборочной зачистки дефектов слитков и заготовок. Способ

характеризуется низкой производительностью и трудоемкостью.

Абразивную зачистку проводят на обдирочно-шлифовальных станках, а

также с помощью ручных подвесных станков. Зачистку осуществляют

шлифовальными кругами, скорость шлифования поддерживается постоянной в

автоматическом режиме. Способ считается самым универсальным, так как

применим для стали любой марки, формы и размеров сечения зачищаемой

заготовки.

При

электроконтактной

зачистке

между

диском-электродом

обрабатываемой заготовкой возбуждается электрическая дуга, которая

расплавляет металл в зоне контакта. Металл удаляется быстровращающимся

диском-электродом, который охлаждается сжатым воздухом.

Кроме того, в цикле операций по предварительной подготовке заготовки для

слитков из высоколегированных сталей применяют предварительную

термическую обработку, в качестве которой используют:

- гомогенизирующий отжиг;

- отжиг для снятия напряжений и смягчающий отжиг.

Гомогенизирующий отжиг используют для снижения химической

неоднородности стали. Гомогенизирующий отжиг слитков проводят в печах с

выдвижным подом или в нагревательных колодцах, температура нагрева - до

1170 °C при выдержке

8-15 ч, используют замедленное охлаждение. Иногда

гомогенизирующий отжиг совмещают с нагревом под прокатку.

Отжиг для снятия напряжений и смягчающий отжиг проводят для снижения

твердости металла перед его зачисткой. Используют термические печи с

выдвижным подом, камерные печи с внешней механизацией. Режимы проведения

отжига (отжиг с фазовой перекристаллизацией, высокий отпуск, изотермический

отжиг) выбирают в зависимости от марки стали и размеров слитка, температура

нагрева - 650 °C - 880 °C, время выдержки - 5-20 ч, используют замедленное

охлаждение.

2.1.2 Нагрев заготовокНагрев металла производится с целью повышения

его пластичности и снижения сопротивления деформации, соответственно,

снижения нагрузок на рабочий инструмент и оборудование при его деформации.

Режим нагрева перед прокаткой характеризуют температурой нагрева,

скоростью нагрева, числом ступеней (зон) нагрева, продолжительностью нагрева.

Нагрев слитков под прокатку листа осуществляют в регенеративных и

рекуперативных нагревательных колодцах. Широкое распространение получили

рекуперативные колодцы с центральной нижней (на подине) горелкой, состоящие

из 12 групп по четыре ячейки в каждой. Производительность одной группы - 230-

240 тыс. т/г, удельный расход топлива - 1000-1070 кДж/кг. Температуру нагрева и

его продолжительность устанавливают в зависимости от марки стали и массы

слитка. Выдачу слитков из ячейки производят в порядке посадки. Топливо -

природный газ. Подогрев воздуха производится в керамическом рекуператоре.

Регенеративные колодцы для нагрева листовых слитков характеризуются

большим расходом топлива - 1050-1340 кДж/кг.

Для легированных сталей широко применяют ступенчатый нагрев,

перемещая слиток из ячейки с более низкой температурой в ячейку с более

высокой температурой.

Для нагрева тяжелых слитков (до

150 т), тонких слябов и слябов из

легированных сталей, требующих особых режимов нагрева, применяют камерные

печи.

Нагрев слябов перед прокаткой на толстолистовых и широкополосных

станах производится в методических печах. Главной конструктивной

особенностью, которая оказывает основное влияние на остальные характеристики

работы печи, является способ транспортирования заготовок в рабочем

пространстве печи. В методических печах для нагрева заготовок под обработку

давлением применяют в основном проталкивание (толкательные печи) и шагание

(печи с шагающим подом и с шагающими балками). Независимо от расположения

горелок в работе этих печей в подавляющем большинстве случаев используется

принцип противотока. Загрузка и выдача слябов - торцевая.

Общая тепловая мощность современных методических печей для нагрева

слябов достигает 250 МВт.

Применение шагающих балок позволяет исключить травмирование нижней

поверхности слябов о подовые трубы. Производительность методических печей

достигает 450 т/ч. Топливо - смесь коксового, доменного и природного газов, а

также смесь газа и мазута, максимальный расход -

5-15 тыс. м³/ч, подогрев

воздуха осуществляется преимущественно в рекуператорах.

Горячий посад непрерывнолитых и горячекатаных блюмов, слябов и

заготовок в методические печи стана и прямая прокатка являются эффективными

мероприятиями, которые обеспечивают снижение расхода топлива на нагрев

металла под прокатку.

В общем случае горячим посадом считается посад металла с температурой

более 600 °C, теплый - 300 °C - 600 °C, холодный - меньше 300 °C. Прокатка

металла транзитом от обжимных заготовочных станов или непосредственно от

МНЛЗ с небольшим подогревом (или без него) уменьшает расход топлива на

15 % -

60 % относительно расхода при холодном посаде. Использование

непрерывнолитой заготовки вместо слиткового передела позволяет сократить

расход энергоресурсов примерно на 20 % - 40 %.

Непрерывная

разливка-прокатка.

Одним

из

направлений

совершенствования процессов производства проката в настоящее время

является создание литейно-прокатных агрегатов. В состав такого агрегата входят:

машина непрерывного литья заготовок (блюмовая, слябовая или сортовая),

устройства для передачи непрерывнолитой заготовки, печь для подогрева и

непосредственно прокатный стан (соответствующего типа) со всем

технологическим оборудованием.

При применении такой технологии удается практически полностью

использовать первичную теплоту непрерывнолитой заготовки для ее

деформации, что существенно экономит энергоресурсы на нагрев. Также

исключается промежуточное складирование заготовок. Данные особенности

работы литейно-прокатных агрегатов позволяют увеличить производительность

стана (до 25 %) и повысить эффективность использования оборудования.

Еще одним преимуществом литейно-прокатных агрегатов является

компактное расположение оборудования, что требует меньших производственных

площадей и капитальных затрат на строительство (до 1,5 раза).

Обжатие литого металла в таком совмещенном процессе способствует

улучшению качества поверхности и структуры литых заготовок, а себестоимость

проката снижается благодаря повышению выхода годного и сокращению расходов

по переделу.

В вопросе совмещения МНЛЗ и прокатного стана существует ряд проблем,

таких как согласование различающихся в несколько раз скоростей этих агрегатов.

Решение этого вопроса обусловило появление ряда возможных вариантов схем

состыковки агрегатов:

- прямая стыковка (с резкого слитка перед задачей в нагревательную печь);

- стыковка с использованием устройств для интенсивной пластической

деформации (планетарные клети и т. д.) в первом проходе;

- стыковка с использованием высокоскоростных МНЛЗ;

- стыковка сортового стана со слябовой МНЛЗ с поперечной резкой сляба

на заготовки или прокаткой сляба «на ребро».

2.1.3 Горячая прокатка металлаПрокатный стан - комплекс машин и

агрегатов, предназначенных для пластической деформации металла в валках, его

обработки и транспортирования.

Прокатные станы классифицируют по назначению, конструкции и

расположению рабочих клетей, режиму работы.

При классификации по назначению уточняется, для производства какого

вида продукции (сорт, лист, труба и т. д.) или выполнения конкретной операции,

например, прошивка, дрессировка используется данный стан,

По конструкции клети различают прокатные станы (см. рисунок 2.2),

имеющие в своем составе следующие виды клетей:

а) двухвалковые - «дуо»;

б) трехвалковые - «трио»;

в) четырехвалковые - «кварто»;

г) шестивалковые;

д) двенадцативалковые;

е) двадцативалковые;

ж) клети с многовалковыми калибрами для производства балок;

з) универсальные;

и) клети c многовалковыми калибрами для производства катанки, труб и

фасонных профилей [1].

При производстве труб и специальных видов проката широко используются

клети поперечно-винтовой прокатки и клети специальных конструкций (прокатка

колес, бандажей, винтов, шестерен и пр.).

По расположению рабочих клетей различают одноклетьевые и

многоклетьевые станы. Многоклетьевые станы, в свою очередь, могут быть:

- последовательные, клети которых расположены последовательно, а

прокат делает только один проход в каждой клети;

- непрерывные, клети которых расположены последовательно, а раскат

деформируется одновременно в нескольких клетях;

- линейные, у которых оси клетей расположены в одну или несколько

параллельных линий, а клети обычно имеют групповой привод;

- зигзагообразные - многолинейные станы с передачей металла с одной

линии прокатки на другую, зигзагом, с помощью косорасположенных роликов

рольгангов;

- шахматные, аналогичные зигзагообразным, но с передачей металла

шлепперами перпендикулярно оси прокатки.

По режиму работы различают реверсивные и нереверсивные станы.

Рисунок 2.2 - Возможные схемы расположения валков в рабочей клети прокатного

стана

2.1.4 Удаление окалины перед горячей прокаткойНагрев металла связан

с образованием на его поверхности окалины, которая при последующей горячей

деформации вкатывается в поверхность металла с образованием дефектов и

ухудшением товарного вида прокатных изделий, что, в свою очередь, ведет к

увеличению трудозатрат и дополнительным материальным потерям на стадии

отделки готового проката. Поэтому важно значительную часть окалины отделить

от основного металла перед его горячей деформацией.

Удаление окалины перед горячей деформацией листового металла, как

правило, не рассматривают как отдельный цикл операций, а относят к циклу

операций по деформации металла. Образующуюся в процессе нагрева окалину

удаляют мощными струями воды (устройства для гидросбива окалины),

механическими скребками, щетками, иглофрезами или механическими

окалиноломателями, использующими принцип изгиба металла.

На листовых станах для удаления окалины успешно используют эджерные

клети с вертикально установленными валками. В этих клетях осуществляют

небольшую

(5 % -

10 %) деформацию по ширине сляба, достаточную для

разрушения хрупкого поверхностного слоя окалины. После эджерной клети

устанавливают устройство для гидросбива.

Для более тщательного удаления окалины используют установленную

после эджерной клети двухвалковую прокатную клеть с горизонтальными

валками, такую как клеть-окалиноломатель. Эта клеть является черновой, но в

первом проходе в этой клети устанавливают небольшую (до 5 %) величину

деформации, которая, с одной стороны, способствует разрушению слоя окалины,

с другой стороны, исключает вкатывание частиц окалины в поверхностный слой

металла.

Для повышения эффективности работы обжимной клети в режиме

окалиноломателя применяют верхний валок с рифленой поверхностью. Лунки

глубиной до 5 мм, длиной 40 мм и шириной 30 мм наносят на поверхность валка в

шахматном порядке, а надежное удаление окалины обеспечивают с помощью

гидросбива высокого давления (свыше 12 МПа) коллекторами, установленными с

каждой стороны клети [2].

2.1.5 Горячая прокатка слитковГорячая прокатка слитков производится на

обжимных станах, которые предназначены для получения полупродукта в виде

заготовок прямоугольного сечения (слябы). Слябы имеют размеры сечения:

толщину 100-250 мм, ширину 600-1500 мм и длину 1,3-5,0 м.

Преимущественно используют двухвалковые обжимные станы для

получения слябов (слябинги), среди которых различают большие (диаметр валков

1250-1500 мм), средние

(1000-1200 мм) и малые

(800-950 мм). Станы имеют

реверсивный режим работы, большой подъем верхнего валка, возможность

корректировки обжатия металла и скоростей прокатки в каждом проходе. Очень

часто слябинги комплектуют дополнительными вертикальными валками для

обжатия боковых сторон прямоугольного сечения сляба. Каждый валок обжимного

стана снабжен индивидуальным приводом от электродвигателя постоянного тока.

С передней стороны рабочей клети расположен кантователь, а манипулятор - с

обеих ее сторон.

С использованием системы слиткоподачи (кольцевая или челночная)

нагретые слитки подают от колодцев к приемному рольгангу обжимного стана.

Далее слиток сталкивают со слитковоза стационарным сталкивателем,

осуществляют поворот слитка на 180° (для правильной задачи в валки стана).

Прокатка осуществляется в нечетное число проходов. Полученный раскат в

виде сляба зачищается в потоке с использованием машины огневой зачистки

(МОЗ) и поступает на адъюстаж.

2.1.6 Горячая прокатка листаРазмерный сортамент горячекатаного листа

включает: толстый лист толщиной 4-50 мм, плиты толщиной 50-160 мм, тонкий

лист толщиной 0,8-3,9 мм и шириной до 4800 мм и ленту - листовую сталь

шириной менее 500 мм.

Листовой прокат может быть получен как в виде отдельных листов, так и в

виде широких полос, которые сворачивают в рулоны. Затем посредством резки

(продольной и поперечной) из рулонного металла может быть изготовлен прокат в

виде листов. Наличие единого термина «листовой прокат» для описания

различных видов продукции (особо толстый лист - «плита», «толстый лист»,

«тонкий лист», «широкая полоса», узкая полоса - «лента») носит противоречивый

характер и затрудняет понимание сортамента прокатной продукции. Поэтому в

настоящее время для устранения указанного противоречия в трактовке термина

«листовой прокат» применяют понятие «плоский прокат».

Марочный сортамент сталей, применяемых для производства

горячекатаного листового проката, включает низкоуглеродистые стали,

Прокатка толстых листов непосредственно из слитков сохранилась только

на старых станах или при производстве плит.

Листовой горячекатаный прокат производится на толстолистовых станах,

полунепрерывных, непрерывных широкополосных станах (около

75 % всего

объема горячекатаного листа) и полосовых станах с печными моталками.

Листовой прокат с шириной более

2300 мм прокатывают только на

толстолистовых станах.

В сортаменте толстолистовых станов примерно 80 % составляют листы

толщиной 8-15 мм, причем около 60 % всего объема продукции этих станов

приходится на долю листов шириной 1500-2000 мм.

В настоящее время наиболее эффективным способом производства

горячекатаных листов и полос является прокатка на непрерывных и

полунепрерывных станах. На этих станах прокатывается также подкат для станов

холодной прокатки. Современные широкополосные станы горячей прокатки

рассчитаны на прокатку полос широкого сортамента (толщина от 0,8-1,2 до 16-

25 мм, ширина

600-2350 мм). Масса прокатываемых слябов - до

45 т,

производительность станов - до 6-7 млн т/г.

В сортаменте широкополосных станов полосы толщиной до

3,9 мм

составляют больше половины всего объема производства. Выпуск проката

толщиной 4-7 мм и 8-15 мм примерно одинаков. Полосы шириной до 1500 мм

составляют примерно 70 % всей продукции широкополосных станов.

2.1.6.1 Горячая прокатка толстого листа (схема I, рисунок 2.3)

Существуют три основные схемы прокатки толстого листа:

- с использованием одноклетевых и двухклетевых станов с двухвалковыми

реверсивными и трехвалковыми клетями (до середины 1950-х гг.);

с использованием двухклетевых или трехклетевых станов с

двухвалковыми реверсивными, вертикальными и четырехвалковыми клетями (до

начала 1970-х гг.);

- с использованием четырехклетьевых станов с двухвалковой реверсивной,

вертикальной клетью и двумя четырехвалковыми клетями (в настоящее время).

Станы с реверсивными двухвалковыми (дуо) клетями используются только

для прокатки толстых листов, в том числе броневых.

Трехвалковые (трио) клети конструкции Лаута со средним холостым валком

меньшего диаметра используют для прокатки средних и толстых листов и иногда

для тонких листов. При прокатке средний валок, перемещаясь вместе с подъемно-

качающимся столом, поочередно прижимается то к верхнему, то к нижнему

рабочим валкам и вращается ими за счет сил трения. Применяются в составе

одно- и двухклетевых толстолистовых станах.

Клети кварто используются для горячей прокатки листов, широких полос,

ленты, могут работать в реверсивном режиме (на толстолистовых и

тонколистовых станах) и с постоянным направлением вращения - на

тонколистовых непрерывных станах. Опорные валки большего диаметра

воспринимают усилие прокатки и уменьшают прогиб рабочих валков.

Применяют также клети, имеющие в своей конструкции и горизонтальные, и

вертикальные валки, которые называют универсальными клетями. Они

применяются для обработки боковых кромок проката.

В состав толстолистового стана, кроме основных клетей, входят один или

два окалиноломателя, назначение которых состоит в разрушении и удалении

поверхностной окалины. В клетях-окалиноломателях расположение валков может

быть и горизонтальным, и вертикальным. Применение окалиноломателя с

вертикальными валками целесообразно тогда, когда прокатывают слябы шириной

900-1000 мм. При ширине сляба более

1000 мм устанавливают два

окалиноломателя: первый - с вертикальными валками, второй - с

горизонтальными валками. Тогда при незначительных обжатиях сляба

окалиноломателями в поперечном и вертикальном направлениях поверхностная

окалина будет удаляться полностью.

В многоклетевых станах чистовой окалиноломатель устанавливают перед

чистовой группой, он предназначен для удаления вторичной окалины.

Одноклетевые станы различают по конструкции клети (числу рабочих

валков). Существует четыре типа клетей: двухвалковая реверсивная,

четырехвалковая реверсивная, трехвалковая, четырехвалковая универсальная

(реверсивной прокатки). Станы первых трех типов применяют в том случае, когда

ширина исходных слябов или слитков недостаточная и необходимо осуществлять

прокатку сначала в поперечном направлении до получения требуемой ширины

раската, а затем в продольном. Если же исходный сляб имеет необходимые

размеры по ширине, то прокатку в поперечном направлении не выполняют, а

используют одноклетевой стан с универсальной клетью. Такие станы считаются

наиболее современными. Готовый лист на них получают с катаной кромкой и

высокого качества; при этом уменьшается расходный коэффициент металла,

исключается обрезь боковых кромок готовых листов.

Последовательность

технологических

операций

изготовления

толстолистового проката из различных сталей имеет особенности. На рисунке 2.4

представлены схемы технологических процессов производства толстых листов из

углеродистых

низколегированных

сталей

(см. рисунок 2.4,

а),

коррозионностойких сталей и биметаллов (см. рисунок 2.4, б) и легированных

сталей (см. рисунок 2.4, в).

Фактически весь прокат, который выпускается на современных прокатных

станах, производится с использованием термомеханической обработки.

Термомеханической

обработкой

(ТМО)

называют

совмещение

пластической деформации и термического воздействия, целью которого является

формирование требуемой структуры обрабатываемого металла.

Объединение операций пластического деформирования и термообработки,

максимальное их сближение и создание единого процесса термомеханической

обработки обеспечивают заметное повышение механических характеристик

(прочности, вязкости и т. д.), позволяют изготовителю исключить отдельную

операцию термической обработки при производстве проката, а потребителю

продукции

- экономить до

15 % -

40 % металла и более или увеличить

долговечность изделий.

При ТМО оба процесса (пластическая деформация и термическая

обработка) могут совмещаться в одной технологической операции, а могут

проводиться и с разрывом по времени. Но при этом обязательным условием

является прохождение фазовых превращений в условиях повышенной плотности

дефектов решетки, возникающих благодаря пластической деформации металла.

Термомеханическая обработка стали выполняется главным образом по

трем схемам: высокотемпературная (ВТМО), низкотемпературная (НТМО) и

предварительная

термомеханическая

обработка

(ПТМО).

Также

термомеханической обработке относят технологии контролируемой прокатки и

ускоренного охлаждения.

Высокотемпературная термомеханическая обработка - термообработка

с деформационного нагрева с последующим низким отпуском. ВТМО практически

устраняет развитие отпускной хрупкости в опасном интервале температур,

повышает ударную вязкость при комнатной температуре и понижает

температурный порог хладоломкости. Этот вид обработки используют для

углеродистых, легированных, конструкционных, пружинных и инструментальных

сталей.

При использовании технологии низкотемпературной термомеханической

обработки сталь сначала нагревают до аустенитного состояния. После выдержки

при высокой температуре производят сначала охлаждение до температуры выше

температуры начала мартенситного превращения (400 °C - 600 °C), но ниже

температуры рекристаллизации, а затем при этой температуре осуществляют

обработку давлением и закалку. НТМО, хотя и обеспечивает более высокое

повышение прочностных характеристик, но не снижает склонности стали к

отпускной хрупкости, требует высоких степеней деформации (75 % - 95 %), для

обеспечения которых требуется мощное оборудование, так как сталь

прокатывается не в горячем, а в теплом состоянии. Низкотемпературную

термомеханическую обработку применяют к среднеуглеродистым легированным

сталям, закаливаемым на мартенсит.

Контролируемая прокатка обеспечивает значительное повышение

комплекса механических свойств (прочности, пластичности, ударной вязкости,

сопротивлении хрупкому разрушению) низколегированных сталей в

горячекатаном состоянии. В результате этого из технологического цикла

исключается такой вид термической обработки, как нормализация; снижается

углеродный эквивалент низколегированных сталей при сохранении прочностных

свойств на достаточно высоком уровне.

При обычной прокатке с последующей нормализацией слябы нагревают

примерно до

1250 °C и прокатывают их за

12-18 проходов без пауз. При

контролируемой прокатке температура нагрева составляет 1050 °C - 1220 °C,

прокатка ведется за 15-22 прохода с одной-двумя паузами для подстуживания.

В паузе перед окончательной прокаткой температура металла составляет

720 °C -

900 °C, а в конце прокатки -

750 °C -

850 °C в зависимости от

химического состава стали. Оптимальная температура нагрева слябов

поддерживается за счет автоматического управления работой нагревательной

печи.

Для получения заданной температуры прокатки в последних проходах стан

оборудуют четырьмя площадками для подстуживания металла, на каждой из

которых осуществляют контроль и автоматическое регулирование температуры.

Схема технологического процесса изготовления листов с применением

контролируемой прокатки представлена на рисунке 2.5.

2.1.6.2 Горячая

прокатка

полосовой

стали

(схема

II,

рисунок 2.3)В настоящее время горячекатаная полосовая сталь

прокатывается на станах следующего типа:

- широкополосных непрерывных (производительность 6-7 млн т/г);

- широкополосных полунепрерывных (2-3 млн т/г);

- широкополосных реверсивных универсальных (до 0,4 млн т/г);

- широкополосных реверсивных с моталками в печах (0,8-3 млн т/г);

- полосовых планетарных (до 0,15 млн т/г).

Строительство новых универсальных широкополосных станов не

производится из-за сравнительно низкой производительности и полного

соответствия их сортамента продукции непрерывных и полунепрерывных

широкополосных станов.

Полосовые планетарные станы промышленного применения в

листопрокатном производстве России не получили.

Рисунок 2.5 - Схема технологического процесса изготовления

толстых листов с применением контролируемой прокатки

Станы с моталками в печах (станы Стеккеля) прокатывают полосы

толщиной 1,5-20 мм и шириной до 3050 мм из легированных, электротехнических

и углеродистых сталей (см. рисунок 2.6). Максимальная скорость прокатки в

зависимости от размеров стана достигает

6-10 м/с. Выбор станов Стеккеля

обуславливается тремя причинами:

- низкие капитальные затраты на строительство и более низкие издержки

производства для прокатки широких полос в рулонах или в мерных длинах;

- возможность производства полос более широкого сортамента по толщине

и ширине;

- высокое качество поверхности полос по сравнению с традиционными

реверсивными листопрокатными станами.

1 - обжимная клеть с эджером (универсальная клеть); 2 - рабочие

клети кварто; 3 - моталки в печах; 4 - направляющие ролики

Рисунок 2.6 - Схема двухклетьевого стана Стеккеля

Поскольку при прокатке на стане Стеккеля температура раската остается на

уровне 980 °C - 1090 °C, качество поверхности заметно лучше, чем в случае

традиционных реверсивных станов. Новые станы Стеккеля для регулирования

толщины и плоскостности проката используют устройства изгиба и смещения

рабочих валков в поперечном направлении, а также автоматическое

регулирование толщины проката.

Широкий сортамент непрерывных и полунепрерывных станов (толщина

полос - от

0,8-1,2 до

16-25 мм, ширина - до

2350 мм), высокая

производительность и другие технико-экономические показатели обеспечили их

преимущественное применение и развитие для производства горячекатаной

полосовой стали. В последней клети непрерывных станов достигнута скорость

прокатки

27 м/с. Суммарная мощность главных приводных двигателей - до

150 000 кВт, масса оборудования - до 40 000 т. Широкополосные станы горячей

прокатки состоят из двух групп рабочих клетей: черновой и чистовой,

расположенных последовательно и связанных между собой рольгангами.

Производительность и технологию прокатки определяют в основном

характеристика и состав оборудования черновой и чистовой групп стана.

В непрерывном стане черновая группа клетей включает вертикальный

окалиноломатель (устанавливают также и горизонтальный окалиноломатель) и

четыре - шесть рабочих клетей, большая часть из которых - четырехвалковые

универсальные (могут быть и двухвалковые клети). В каждой клети производят

только один пропуск. Если в составе черновой группы, кроме вертикального

окалиноломателя и нереверсивных универсальных клетей, установлена одна

реверсивная универсальная клеть, то такой стан иногда называют на

3/4

непрерывным. В таких станах универсальная клеть расположена после

окалиноломателя. Последние клети черновой группы таких станов (две или три)

могут быть объединены в непрерывную группу клетей.

Полунепрерывный широкополосный стан, кроме вертикального, а иногда и

горизонтального окалиноломателя, в черновой группе имеет одну или две

универсальные реверсивные клети. Чистовые группы клетей непрерывных и

полунепрерывных широкополосных станов состоят из шести - восьми рабочих

четырехвалковых клетей и по составу оборудования аналогичны.

Непрерывные и полунепрерывные широкополосные станы условно

разделяют на три группы (поколения), характеристика которых (максимальные

величины) приведена в таблице 2.1.

Прокатка в чистовой группе клетей ведется с ускорением. Станы оснащены

автоматизированными системами управления технологическими процессами с

целью регулирования и стабилизации температуры конца прокатки и смотки

рулонов, уменьшения разнотолщинности и плоскостности проката.

Таблица 2.1 - Характеристика широкополосных станов

Скорость

Поколение

Длина бочки

Производительность,

Масса

Длина

прокатки,

станов

валков, мм

млн т/г

рулона, т

стана, м

м/с

1700

10-12

1,0-2,5

7-8

399-360

2300-2500

16-22

3-6

450-640

III

Больше 2000

4-6

730

Наибольшим разнообразием отличаются схемы расположения и состав

черновых групп рабочих клетей.

Чистовые группы различаются в основном количеством рабочих клетей.

Непрерывные группы клетей включают также летучие ножницы для обрезки

концов раската и чистовые окалиноломатели.

Прокатанные в чистовой группе клетей полосы по рольгангу

транспортируются к моталкам, где сматываются в рулоны. Отводящий рольганг

оборудован системами охлаждения полосы для обеспечения необходимой

температуры полосы при смотке.

2.1.7 Охлаждение листового прокатаОхлаждение металла призвано

обеспечить снижение его температуры до состояния, обеспечивающего

возможность проведения дальнейших отделочных операций с прокатом при

одновременном получении минимальных внутренних напряжений в металле.

Используют обычное (на воздухе), замедленное (в колодцах и термостатах)

и ускоренное (с применением различных охлаждающих сред) охлаждение

проката. Обычное охлаждение на воздухе получило наибольшее распространение

и реализуется в стеллажах, на холодильниках различного типа.

2.1.7.1 Охлаждение толстого листа

Охлаждение толстых листов производится в два этапа. На первом этапе

ускоренно снижают температуру металла ниже точки Аr1 для получения тонкой и

равномерной микроструктуры. Наилучшим способом, позволяющим получить

равномерное охлаждение, считается подача на раскат распыленной воздухом

воды под давлением до 1 МПа, используют также охлаждение водяным паром

[10].

При температуре металла

680 °C -

700 °C производят горячую правку

полосы в правильных машинах. Правильные машины располагают за чистовой

клетью стана на расстоянии 30-50 м, при этом гарантируется сохранение высокой

температуры металла при правке.

При широком сортаменте стана устанавливают две машины горячей правки:

одну - для листов толщиной 5-25 мм, другую - для правки листов толщиной 20-

40 мм и более. Металл ответственного назначения правят дополнительно в

холодном состоянии.

Наибольшее распространение для правки толстых листов получили пяти- и

одиннадцатироликовые правильные машины. Рабочие и опорные ролики обычно

устанавливают в одной вертикальной плоскости. Иногда верхние опорные ролики

располагают по V-образной схеме, рабочий ролик при этом опирается не менее

чем на два ряда опорных. Температура листов после правки не превышает

600 °C.

Дальнейшее охлаждение металла производится на холодильниках.

Наибольшее распространение получили холодильники трех типов: с чугунными

решетчатыми настильными плитами (металл перемещается шлепперами); с

несущими решетками шагающего типа; роликовые (дисковые) холодильники.

Наиболее современными являются холодильники роликового типа,

представляющие собой систему валов со стальными дисками, так как

обеспечивают равномерное охлаждение листов при высоком качестве

поверхности и плоскостности листов.

Охлаждение на холодильнике ведется до температуры резки, которая

определяется толщиной листов: до 7 мм - 50 °C - 70 °C; от 7 до 10 мм - 60 °C -

110 °C; от 10 до 15 мм - 80 °C - 130 °C; от 15 до 20 мм - 125 °C - 200 °C. Более

высокая температура резки приводит к появлению трещин на боковых кромках

листов и к снижению стойкости ножей.

2.1.7.2 Охлаждение рулонного проката

Для охлаждения полосы после выхода ее из клети чистовой группы и

регулирования температуры перед смоткой в рулоны на отводящем рольганге

между последней клетью и моталками установлены устройства подачи воды на

верхнюю и нижнюю поверхности полосы при ее движении. Используют два

способа охлаждения: подача воды веерообразной струей через форсунки и

ламинарная подача через сифоны. Последний способ нашел большее

применение ввиду большей эффективности.

После смотки рулоны горячекатаных полос передаются на склад и после

остывания до температуры 30 °C - 50 °C направляются на отделку (готовая

продукция) или подготовку (передельный прокат) для последующей холодной

прокатки.

2.1.8 Финишная обработка (отделка) горячекатаного листа

Под отделкой обычно понимают комплекс операций, обеспечивающих

достижение требований стандартов, размеров и формы поперечного сечения

профиля, качества поверхности, механических и других свойств проката,

придание ему товарного вида. Объем и виды отделки прокатной продукции

зависят от стадии производства проката, химического состава стали и ее

назначения, нормативных требований к качеству готовой продукции, вида проката

и других факторов.

Для получения необходимых механических свойств металла используют

различные виды термической обработки.

Для очистки поверхности металла от окалины, остатков технологической

смазки применяют абразивные способы, лезвийные и химическую обработку,

например травление.

Необходимую длину прокатных изделий (а также другие размеры в случае

листовой продукции), отбор проб для оценки качества обеспечивают

применением резки металла, а необходимую прямолинейность проката - правкой.

Отделка листового проката производится с целью придания металлу

требуемых геометрических размеров (за исключением толщины), устранения

волнистости, удаления поверхностных дефектов и окалины. В отделочные

операции включают также контроль и упаковку. Для современных листопрокатных

цехов характерна высокая поточность всех отделочных операций, что

обеспечивается соответствующим расположением оборудования.

2.1.8.1 Отделка готового толстолистового проката

Характер отделочных операций и последовательность их выполнения

зависит от толщины подката, конструкции прокатного агрегата и назначения

горячекатаного металла. Отделка листов толщиной свыше

40-50 мм (плит)

ограничивается обрезкой концов и боковых кромок, охлаждением, осмотром и

удалением поверхностных дефектов. Плиты не нуждаются в правке, так как после

прокатки являются достаточно ровными. Резка обычно производится газовыми

резаками. Установка для резки представляет собой мостовую конструкцию с

перемещающимися на ней автогенными горелками. Производительность одной

установки - 10-15 т/ч. Температура и режим резки устанавливаются в зависимости

от химического состава стали.

Отделка листов толщиной до

40-50 мм осуществляется на поточных

линиях. Толстый лист осматривается на специальном инспекторском стеллаже,

располагаемом за холодильником и оборудованном кантователем листов,

который обеспечивает возможность осмотра обеих поверхностей листа. Далее

выполняют следующие операции [2]:

- обрезка переднего, заднего концов листа и обрезка кромок на дисковых

ножницах с кромкокрошителями;

- резка на заданные длины на гильотинных ножницах;

- правка в холодном состоянии;

- укладка в пакеты;

- термическая обработка;

- правка листов после термической обработки;

- химическая обработка поверхности (травление);

- промывка;

- сушка;

- укладка в стопы с последующим инспекторским осмотром;

- упаковка и складирование.

Обрезка переднего и заднего концов раската производится в горячем

состоянии перед операцией горячей правки. В необходимых случаях на этих же

ножницах раскат делят на кратные длины. В целях увеличения пропускной

способности отделочной линии гильотинные ножницы поперечной резки

располагают в нескольких местах: после холодильника и после кромкообрезных

ножниц. На одних из ножниц поперечной резки производят вырезку проб для

механических испытаний, другие являются делительными.

Для обрезки боковых кромок применяют дисковые, гильотинные или

сдвоенные кромкообрезные ножницы. Дисковые ножницы могут быть применены

для резки листов толщиной до 25 мм. Они характеризуются большой скоростью

резания (1-2 м/с) и высокой прямолинейностью кромок.

Сдвоенные кромкообрезные ножницы с дуговым верхним ножом,

являющиеся усовершенствованной конструкцией гильотинных ножниц, работают

по принципу «катящегося» реза и обеспечивают обрезку боковых кромок листов

толщиной 5-50 мм со скоростью 0,4-0,6 м/с.

Гильотинные ножницы поперечной резки также имеют двух эксцентриковый

привод и дугообразный нож, обеспечивающие «катящийся» рез, и имеют сходные

характеристики.

Правка толстых листов в холодном состоянии применяется для листов, не

выправленных при горячей правке, или листов, прошедших термическую

обработку. Проводится на многороликовых правильных машинах со скоростью 1-

5 м/с.

Основные виды термической обработки горячекатаного проката:

нормализация, отжиг, отпуск, закалка, закалка с отпуском.

Нормализацию толстых листов проводят с использованием тепла

прокатного нагрева. Если прокат заканчивается при температуре выше

критической точки АС3, то его охлаждают на воздухе (рольганге, холодильнике).

Нормализации подвергают листы из углеродистых, низколегированных,

конструкционных, котельных, судовых и мостовых сталей.

Для

улучшения

пластичности

ряд

сталей

(углеродистые,

низколегированные,

легированные)

подвергают

смягчающему

отжигу.

Коррозионностойкая сталь (мартенситного, ферритного классов) подвергается

отжигу при

750 °C -

780 °C в атмосфере чистого азота (для исключения

охрупчивания).

Для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности листового

металла применяют отпуск (низкий, средний и высокий).

В результате закалки с последующим отпуском (как правило, при

температурах ниже АС1) повышаются вязкость и прочность стали.

Закалка коррозионностойкой стали аустенитного, аустенитно-ферритного и

аустенитно-мартенситного классов приводит к смягчению металла. Температура

нагрева под закалку находится в интервале 1050 °C - 1150 °C.

Термообработку горячекатаного листового проката проводят в проходных

роликовых печах непрерывного действия, камерных и колпаковых печах

периодического действия.

Закалку толстых листов осуществляют в специальных роликовых

закалочных машинах, закалочных прессах и баках.

2.1.8.2 Отделка готового полосового проката

Нормализацию горячекатаных полос выполняют с использованием

агрегатов непрерывного действия. На агрегат нормализации поступают

горячекатаные полосы с размерами 1,2-6 × 700-1550 мм в рулонах массой 3-7,5 т.

Скорость движения полосы в средней технологической части агрегата 5-30 м/мин,

производительность агрегата - 22 т/ч. Температура нормализации горячекатаной

стали -

930 °C -

950 °C. Термообработанные полосы укрупняются в рулоны

массой до 50 т.

Горячекатаные рулоны с непрерывных широкополосных станов,

предназначенные для дальнейшей холодной прокатки, транспортируются в цех

холодной прокатки, где складируются для окончательного охлаждения. Основная

часть горячекатаного плоского проката отгружается потребителю в виде листов.

Для разделки рулонной полосы на листы используют агрегаты поперечной

резки двух типов - тихоходные и быстроходные. Скорость продвижения полосы в

агрегатах первого типа составляет

0;8-1,3 м/с, второго -

2,0 м/с и более.

Тихоходные агрегаты используются для резки полос толщиной свыше 5-6 мм при

небольшом объеме производства

(100-200 тыс. т/г). В состав тихоходных

агрегатов включаются либо гильотинные, либо летучие ножницы, а также

дисковые ножницы для обрезки кромок. Агрегаты с гильотинными ножницами

более просты и дешевы и позволяют разрезать полосы широкого диапазона

толщины. Необходимость резкого изменения скорости движения полосы на

участке гильотинных ножниц усложняет работу транспортирующих механизмов.

Этого недостатка лишены агрегаты поперечной резки с летучими ножницами.

Быстроходные агрегаты имеют большую (до 1 млн т/г) производительность,

благодаря чему они являются основным типом разделочных агрегатов в

современных цехах. Для обеспечения большой производительности

быстроходные агрегаты оборудуются двухпозиционными разматывателями и

листоукладчиками с подъемными столами, что позволяет формировать пачки

большой массы. Обычно разделочный агрегат оборудован двумя-тремя

листоукладчиками и одним дополнительным - для некондиционного металла.

В качестве режущих устройств в быстроходных агрегатах применяют

качающиеся, ротационные или барабанные летучие ножницы. Агрегаты

поперечной резки включают также оборудование для правки полос, обрезки

кромок, рассортировки листов по толщине и качеству поверхности и

промасливания перед укладкой в пачки. Например, агрегат поперечной резки

полос с размерами

3-12 × 1850 мм включает: разматыватель рулонов с

отгибателем концов полос; разделительно-задающую машину; дрессировочную

клеть; правильную машину (пятироликовую) с тянущими роликами; ножницы с

уборочным устройством; тянущие ролики; петлевой стол; дисковые и

кромкокрошительные ножницы с устройством для уборки обрези; роликовый стол;

маркировочное устройство; правильную машину с роликами; рентгеновский

толщиномер; летучие ножницы; рольганг; электромагнитный листоукладчик.

При поставке металла в рулонах основной операцией отделки являются

обрезка кромок или продольная резка на узкие полосы с одновременной обрезкой

кромок. Для этой цели служат агрегаты трех типов:

- только для обрезки кромок;

- продольной резки с обрезкой кромок;

- для укрупнения рулонов с одновременной обрезкой кромок.

Наиболее широко распространены агрегаты второго типа, как более

универсальные (производительность -

300-500 тыс. т/г). Агрегат включает

устройство для подачи рулонов, отгибатель концов полосы, разматыватель с

гибочными роликами, гильотинные ножницы для обрезки концов полосы,

дисковые ножницы с кромкокрошительными ножницами, правильную машину и

моталки. Повышенные требования к качеству поверхности привели к включению в

состав некоторых агрегатов дрессировочных клетей.

В состав агрегата третьего типа (укрупнения рулонов) обязательно входит

стыкосварочная машина с гратоснимателем.

При небольших объемах производства и широком сортаменте продукции

применяют комбинированные агрегаты продольной и поперечной резки. Состав

оборудования таких агрегатов позволяет производить обрезку кромок, роспуск на

более узкие полосы, смотку разрезанной полосы в рулон или порезку на

отдельные листы. Один из наиболее крупных агрегатов такого типа предназначен

для разделки металла толщиной 1,2-9,5 мм со скоростью до 3 м/с при продольной

резке и до 1,75 м/с - при поперечной.

Разделочные агрегаты могут устанавливаться непосредственно за

агрегатами для удаления окалины. Для повторной правки и резки

некондиционного металла устанавливают либо отдельно стоящие правильные

машины и ножницы, либо механизированные поточные линии небольшой

производительности.

Различают две схемы производства травленых горячекатаных листов:

- разделку горячекатаных рулонов на листы и травление в агрегатах

периодического действия;

- травление в непрерывных агрегатах с последующей разделкой.

Первая схема малопроизводительна и требует затраты большого

количества тяжелого ручного труда во вредных условиях (почти не применяется).

При травлении в непрерывных агрегатах наблюдается заметное ухудшение

пластических свойств металла после травления, связанного с процессами

деформационно-термического старения и наклепом. Поэтому на этих агрегатах

отделывают прокат из нестареющих сталей либо проводят термообработку

травленых листов в защитной атмосфере в проходных печах.

Широко распространен дробеметный способ удаления окалины с полос и

листов на установках пневматического и механического типа. Обычно в камере

обработки устанавливают 10-16 дробеметных турбинных или пневматических

сопел для обработки материала с двух сторон. Скорость движения металла при

очистке составляет 0,5-5,2 м/мин.

Эффективным является применение линий очистки с двукратной

дробеструйной обработкой, позволяющей быстро удалить окалину (с

применением стальной литой дроби фракции размером 0,4-1,0 мм) и придать

поверхности металла необходимый уровень шероховатости (колотая дробь

размером 0,2-0,4 мм).

Применение комбинированных линий обработки, включающих процессы

абразивной и химической очистки поверхности, позволяет улучшить качество

металла. Продолжительность травления составляет

10-15 с при скорости

движения металла до 50-150 м/мин. Перспективным способом удаления окалины

является иглофрезерная обработка поверхности металла. Отделочные агрегаты

оснащают измерительными средствами и системами для автоматического

контроля различных технологических параметров и показателей качества

листовой и полосовой стали. Сюда относят измерители толщины, длины, ширины,

неплоскостности проката, приборы для дефектоскопии поверхности.

Далее осуществляют приемку, упаковку, маркировку готового листового

проката.

2.1.9 Расход металла, энергоносителей и инструмента при

производстве горячекатаного листа

Средние коэффициенты расхода металла при производстве горячекатаных

листов представлены в таблице 2.2 [1]. Данные об энергозатратах и расходе

валков при производстве горячекатаного листа на станах различного типа

представлены в таблице 2.3 [1].

Таблица 2.2 - Средние коэффициенты расхода металла при производстве

горячекатаного листа

Коэффициент расхода металла на станах

горячей прокатки листа

Вид продукции

Непрерывный

Толстолистовой

Полунепрерывный

широкополосный

Металл в листах:

- рядовой

1,22-1,25

1,16-1,18

- конструкционный

1,22-1,47

1,20-1,22

- низколегированный

1,37-1,50

1,19-1,20

Металл в рулонах:

- рядовой

1,03-1,08

- конструкционный

1,05-1,08

- низколегированный

1,06-1,09

Таблица 2.3 - Затраты энергоносителей и расход валков при производстве

горячекатаного листа

Тип стана

Показатель

Непрерывный

Толстолистовой

Полунепрерывный

широкополосный

Условное топливо, кг/т

100-150

45-100

Электроэнергия, кВт·ч/т

50-80

50-90

Вода, м³/т

15-25

20-30

20-40

Пар, т/т

0,015-2,5

Удельный расход валков, кг/т

0,8-2,5

0,8-1,5

2.2 Производство холоднокатаного проката

Производство холоднокатаного проката может быть описано укрупненной

схемой, представленной на рисунке 2.7. Особенностью этой схемы (по сравнению

со схемой получения горячекатаного проката) является наличие цикличности

процесса, которая связана с тем, что при холодной деформации происходит

упрочнение металла, устранение которого связано с постоянным выполнением

цикла операций термической обработки и подготовки поверхности проката к

последующей деформации. Общее количество операций в технологической схеме

производства конкретного вида продукции в этом случае существенно возрастает.

Рисунок 2.7 - Обобщенная схема производства холоднодеформированного

проката

Холодная прокатка листов производится без нагрева металла, хотя в

процессе обработки металл разогревается до температуры

150 °C -

250 °C.

В холодном состоянии прокатывают лист толщиной менее 4 мм и шириной 500-

2300 мм. По толщине холоднокатаный плоский прокат условно делят на

категории:

- листы 1,5-4 мм;

- холоднокатаная полоса 0,45-2 мм;

- жесть 0,07-0,3 мм;

- фольга 0,0015-0,01 мм.

По

назначению

холоднокатаный

листовой

прокат

различают:

конструкционный

0,4-2,5 мм;

кровельный

0,4-0,22 мм;

декатированный

(отожженный и травленый)

0,25-2,0 мм; коррозионностойкий

0,05-3,5 мм;

электротехнический

0,05-0,5 мм; жесть

0,06-0,36 мм. Кроме того, различают

холоднокатаный плоский прокат: нормальной (Н), глубокой (Г), весьма глубокой

(ВГ) вытяжки, а также сложной (СВ), особо сложной (ОСВ) и весьма особо

сложной (ВОСВ и ВОСВ-Т) вытяжки. Каждая из этих категорий характеризуется

механическими свойствами, испытанием на вытяжку. Еще одной важной

характеристикой

холоднокатаной

стали

является

ее

изотропность,

т. е. однородность свойств в различных направлениях.

По степени отделки качественную углеродистую сталь разделяют на

четыре группы: I - c особо высокой отделкой поверхности (на глянцевой или

матовой поверхности листов, подвергающихся при штамповке весьма глубокой

вытяжке, не допускается никаких дефектов), II - с высокой, III - с повышенной, IV-

с обычной отделкой поверхности.

Для холодной прокатки листа и полос используются реверсивные и

непрерывные станы, имеющие в своем составе многовалковые клети:

четырехвалковые

(кварто),

шестивалковые,

двенадцативалковые,

двадцативалковые. Реверсивные станы имеют в составе одну или две клети, а

непрерывные - от трех до семи клетей

[4]. На рисунке 2.8 показаны

существующие технологические схемы производства холоднокатаных листов и

полос.

Исходным материалом для холодной прокатки являются горячекатаные

листы толщиной 1,5-5 мм. Холоднокатаные листы производят двумя способами:

полистным и рулонным. Рулонный способ является более производительным,

дает возможность механизировать и автоматизировать большинство

технологических операций, повышает выход годного металла с улучшенной

геометрической формой и свойствами вследствие устойчивости технологического

процесса.

2.2.1 Подготовка проката

Для удаления окалины, толщина слоя которой составляет 0,1-0,15 мм,

используют механический, химический и электрохимический способы [2].

Химический способ травления окалины осуществляется в растворах

соляной, серной и серно-соляной кислот. В настоящее время преимущественно

используется раствор соляной кислоты, температура раствора - 85 °C - 95 °C,

концентрация кислоты - 18 % - 25 %.

Для реализации способа используют непрерывные травильные агрегаты,

которые с целью интенсивного взрыхления окалины оборудованы мощными

окалиноломателями.

Современные непрерывные линии травления имеют четыре ванны,

работающие в замкнутом цикле с установкой регенерации кислоты. Травильный

предварительно подогретый раствор из установки регенерации непрерывно

подается в ванну № 4, откуда он самотеком проходит из ванны в ванну навстречу

движению полосы. Из ванны

№ 1 отработанный раствор поступает на

регенерацию и затем в ванну № 4 (расход примерно 5 м³/ч). Для уменьшения

потерь металла в ванны вводят ингибиторы, замедляющие растворение железа,

но сохраняющие скорость растворения окалины и препятствующие диффузии

водорода в металл.

После травления полоса промывается и сушится.

Для травления полосы, кроме горизонтальных агрегатов, используют

вертикальные (башенные) установки со скоростью прохождения полосы до 4 м/с.

Максимальная скорость травления полосы в H2SO4 при использовании

окалиноломателей и дрессировочной клети составляет

4-4,5 м/с, для

HCl - 6 м/с. При наличии установок регенерации травильных растворов и

промывочной воды для травления 1 т металла расходуется 12-14,5 кг H2SO4 или

2,0-2,3 кг HCI. Расход H2SO4 в агрегатах с применением дрессировочной клети

составляет 7,5 кг/т.

Удаление

окалины

поверхности

горячекатаных

полос

из

высоколегированных и коррозионностойких сталей осуществляется кислотным,

щелочно-кислотным и электролитическим травлением.

В непрерывных травильных агрегатах используют раствор H2SO4 с

добавкой поваренной соли и натриевой селитры. В отбеливающей ванне раствор

состоит из HNO3 и H2SO4. Кислотное травление низколегированных и

коррозионностойких сталей является малопроизводительным, не обеспечивает

качественного удаления окалины и получения чистой поверхности металла.

При щелочно-кислотном травлении полоса проходит щелочное травление в

расплаве 75 % - 80 % NaOH и 20 % - 30 % NaNO3 при температуре 450 °C -

550 °C. После промывки водой производят кислотное травление в растворе

H2SO4 с добавкой поваренной соли. Из кислотной ванны полоса поступает в ванну

для промывки водой с установленными чистильно-моющими щетками, а затем в

ванну с 6 % - 8 %-ным раствором, подогретым до 45 °C - 50 °C, где происходит

отбеливание и пассивирование поверхности.

Обработка полосы в щелочи осуществляется также при гидридном методе

травления. Этот метод заключается в восстановлении окалины с помощью

гидрида натрия NaH, который образуется в результате взаимодействия

металлического натрия и газообразного водорода. Травление осуществляется в

ванне с расплавом, состоящим из 76 % - 78 % NaOH и 1,5 % - 2 % NaH, при

температуре 370 °C - 450 °C.

При механическом удалении окалины наиболее распространены

дробеструйный и дробеметный способы удаления окалины в линиях с

горизонтальной транспортировкой полос.

Агрегаты для очистки поверхности полос от окалины представляют собой

камеру, в которой помещено несколько (от

4 до

12) дробеметных полос

диаметром 500-600 мм. На полосу подается дробь диаметром 0,4-1,0 мм в первой

машине и диаметром 0,2-0,4 мм во второй машине. Двухкратная дробеметная

обработка обеспечивает удаление 96 % - 99 % окалины. Последующее легкое

травление позволяет удалить окалину полностью. Длина линий дробеметной

очистки - 8-15 м, скорость обработки - до 150 м/мин.

Более перспективный способ удаления окалины - иглофрезерная очистка

поверхности. Основу агрегата составляет комплекс иглофрезерных барабанов,

последовательно расположенных один за другим. Каждый барабан содержит до

миллиона отрезков высокопрочной проволоки диаметром

0,2-1 мм, плотно

набитых на его поверхности. Каждая проволочка (микрорезец) снимает с

поверхности полосы слой 2-5 мкм в зависимости от степени прижатия. Иглофрезы

могут работать сотни и тысячи часов. Оборудование для иглофрезерного

удаления окалины занимает 10 % - 25 % площадей непрерывных травильных

агрегатов (НТА).

Наиболее эффективное разрушение окалины происходит в изгибо-

растяжных машинах (см. рисунок 2.9). При растяжении с удлинением до 1 %,

кроме ломки окалины, уменьшается неплоскостность полос.

Для удаления окалины используются также дрессировочные станы: две

последовательно расположенные двухвалковые клети или дрессировочная клеть

кварто (например, дрессировочный стан 1700). Полосы из коррозионностойкой

стали перед прокаткой могут подвергаться шлифованию для удаления

поверхностных дефектов: плен, рисок и т. д.

1 - полоса; 2 - прижимной ролик; 3 - натяжной ролик;

4 - изгибающие ролики (правильная машина)

Рисунок 2.9 - Схема изгибно-растяжной машины

2.2.2 Холодная прокатка

Собственно процесс прокатки осуществляется с натяжением как в

одноклетевых станах, так и на непрерывных станах [4].

В настоящее время, кроме непрерывных станов, работают станы

бесконечной прокатки, в которых перед прокаткой или травлением установлены

агрегаты для стыковой сварки полос и петленакопитель, а за последней клетью -

делительные летучие ножницы и две моталки для смотки полос в рулоны.

Для уменьшения коэффициента трения при прокатке на полосу подается

смазка. Для этого применяют различные органические жиры, минеральные масла

и органические соединения. При прокатке жести в качестве смазок применяют

пальмовое, кокосовое, сурепное и другие масла, которые используют в смеси с

водой. На станах холодной прокатки системы смазки работают по замкнутому

циклу. После использования остатки эмульсии направляют в сборники для

повторного использования. На стан эмульсию подают насосными установками,

для очистки эмульсии имеются фильтры и магнитные сепараторы, для

охлаждения эмульсии используют охладители.

Холодную прокатку листовой стали на непрерывных станах проводят со

значительными межклетевыми натяжениями, которые улучшают условия

прокатки, вследствие чего возможна прокатка с большими обжатиями (до 50 % -

80 %). Натяжение на станах создают моталками, контроль натяжения

осуществляют устройствами, установленными между клетями стана.

Для производства тончайших лент из различных сталей и сплавов

используют многовалковые одноклетевые реверсивные станы с рабочими

валками малого диаметра (6-, 12- и 20-валковые). Скорость прокатки достигает

7,5 м/с, при этом к концам полосы прикладывают значительные удельные

натяжения

10 % -

40 % от величины предела текучести деформируемого

материала.

2.2.3 Термическая обработка

После холодной прокатки вследствие упрочнения углеродистая сталь

обладает пониженной пластичностью. Для снятия упрочнения и получения

структуры, обеспечивающей необходимые механические и технологические

свойства, холоднокатаную сталь отжигают. Если отжиг проводят в защитной

атмосфере (водорода или азота), то его называют светлым, полоса не

окисляется. Черный отжиг проводится в обычной атмосфере с образованием

окалины.

Основным видом термической обработки углеродистой стали в цехах

холодной прокатки является отжиг.

Незначительную по объему производства часть металла подвергают

нормализации или поставляют потребителям в нагартованном состоянии.

Основная

масса

холоднокатаной

листовой

стали

проходит

рекристаллизационный отжиг (может быть длительный - для рулонов и

кратковременный - для полос в проходных печах), который производят при

температуре 630 °C - 700 °C. Защитная среда - азот с добавкой (от 3 % до 5 %

водорода).

Применяют также:

- обезуглераживающий отжиг (для малоуглеродистых сталей);

- высокотемпературный отжиг (для обеспечения заданной текстуры

стали, обеспечивающей ее технологические свойства);

- отпуск (для снятия упрочнения металла, возникающего после отжига),

закалку (для отжига аустенитных и аустенитно-мартенситных сталей).

Отжиг осуществляется в колпаковых и башенных печах, а также на

агрегатах непрерывного светлого отжига (АСО).

Отжиг листов и полос из коррозионностойких сталей. В зависимости от

марки стали и условий поставки применяют следующие виды термической

обработки: закалку, отжиг, отпуск и обработку холодом.

Закалке подвергают горячекатаные и холоднокатаные полосы, причем для

последних закалка может быть как промежуточной, так и конечной операцией

(температура нагрева - 1100 °C - 1150 °C).

Отжигу подвергают рулоны горячекатаной и холоднокатаной полосы из

стали мартенситного, ферритного и мартенситно-ферритного классов в

колпаковых электрических или газовых печах в воздушной или защитной

атмосфере. Поверхность холоднокатаных полос перед отжигом обезжиривают.

Суммарная деформация при прокатке между отжигами - 60 %. При толщине

полосы меньше 0,5 мм промежуточный отжиг проводят в защитной атмосфере.

Обработке холодом подвергают стали мартенситного, феррито-

мартенситного и аустенитно-мартенситного классов, для чего металл после

холодной обработки погружают в среду с низкой температурой (от -40 °C до -

70 °C) и выдерживают определенное время при этой температуре.

В зависимости от вида термической обработки применяют проходные

пламенные или электрические, муфельные печи для нагрева под закалку, а также

колпаковые печи - для обработки металла в рулонах. Стали мартенситного,

мартенсито-ферритного и ферритного класса обрабатывают в колпаковых печах,

стали аустенитного класса, хромоникелевые стали - в проходных печах в составе

непрерывных закалочно-травильных агрегатов (НЗТА). Используют также

электрические проходные печи.

2.2.4 Дрессировка листа

После отжига прокат подвергается дрессировке - холодной прокатке при

степени деформации 0,5 % - 3 % (максимум до 6 %), что ниже критического

интервала деформации, и значительными натяжениями. Дрессировка

предотвращает появление линий сдвига при штамповке, улучшает поверхность

после отжига и травления, снижает коробоватость и волнистость, повышает

прочность и упругость листового металла.

Поверхность проката после дрессировки становится ровной, матовой или

глянцевой, что обеспечивает хороший внешний вид покрытия при операции

окраски, лакировки и лужения. Эффективность регулирования планшетности

полосы существенно повышается при использовании на дрессировочных станах

систем регулирования профиля и формы листового проката. Применение малых

обжатий обеспечивает упрочнение поверхностного слоя металла, в результате

чего предотвращается образование линий сдвига при штамповке и создается

хорошее сочетание механических свойств.

Дрессировке подвергается только полностью остывший металл.

Повышенные температуры приводят к интенсивному старению металла со

значительным ухудшением механических свойств.

В современных цехах холодной прокатки для дрессировки углеродистой

листовой стали применяют одноклетевые и двухклетевые (для жести) станы с

четырехвалковыми клетями. Дрессировка производится в листах и рулонах,

причем последний способ является более экономичным. Скорость дрессировки

листов составляет 1,2-2,0 м/с; рулонов - 20 м/с; при дрессировке жести - до

30 м/с.

Натяжение при дрессировке рулонов выбирают в зависимости от марки

стали, ширины и толщины полос. Величина его должна быть такой, чтобы не

происходило пластического растяжения полосы до дрессировки. В связи с этим

при дрессировке натяжение полосы поддерживают постоянным. На современных

дрессировочных станах применяют системы автоматического регулирования

степени деформации с целью поддержания заданного обжатия по всей длине

полосы.

На двухклетевых станах для дрессировки жести металл подвергают

прокатке и растяжению. Степень деформации при дрессировке жести составляет

1,5 % -

2,0 %, а в тех случаях, когда требуется значительное повышение

упругости металла, обжатие может достигать 3 % - 4 %. Электротехническая

сталь дрессируется с обжатием

5 % -

6 %. Для устранения загрязнений

поверхности металла дрессировка ведется с применением технологической

смазки (эмульсола).

2.2.5 Дополнительная обработка (для специальных сталей)

Особенности прокатки листов и полос из электротехнической стали [1].

Для прокатки используется горячекатаный подкат стали марок Э0100, Э0300 с

высокими требованиями к разнотолщинности и качеству поверхности. Травление

производится в непрерывном травильном агрегате (НТА) в растворе серной или

соляной кислоты. Далее следует промывка холодной и горячей водой, чистка

металлическими щетками, сушка, обрезка кромок, промасливание. После чего

подкат сматывается в рулон.

Первый этап прокатки

- с толщины полосы

2,5 мм до

0,6 мм с

автоматическим регулированием толщины полосы в процессе прокатки. После

обрезки кромок и удаления утолщенных концов, химического обезжиривания и

механической чистки поверхности производят обезуглероживающий отжиг в

башенных печах в среде защитного газа (температура 850 °C и скорость полосы

1 м/с).

Второй этап холодной прокатки проводится преимущественно на

двадцативалковых станах с толщины полосы 0,6 мм до 0,35 мм с автоматическим

регулированием толщины полосы. После удаления утолщенных концов

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПЕРЕДЕЛА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (ИТС 27-2023) - часть 1