Технические и экономические аспекты производства малотоннажного металлопроката на мини-станах.

ТЕНДЕНЦИИ "МИНИМАЛИЗМА"

ТЕНДЕНЦИИ "МИНИМАЛИЗМА"

Технические и экономические аспекты
производства малотоннажного металлопроката на
мини-станах

В современной металлургии наряду с
высокопроизводительными прокатными станами
эксплуатируются малые станы
производительностью до 200 тыс.т и очень малые
станы – производительностью 20-50 тыс.т проката в
год, называемые также мини-станами. Их основное
преимущество заключается в возможности быстрого
строительства, малых производственных площадях,
низких капитальных затратах и эксплуатационных
расходах, а также в гибкости производственной
программы.

В мировой практике основными критериями
для строительства и специализации мини-станов
считаются наличие в местности расположения
предприятия базы железного лома и рынка сбыта
металлопроката. Целесообразно их создание в
развивающихся регионах с потреблением сортовой
стали до 10 кг на одного жителя в год и населением
до 5 млн. чел. В странах с развитой металлургией
экономически оправдано строительство
мини-станов в регионах с высоким потреблением
привозного металлопроката и, соответственно,
образованием металлолома.

Возникли мини-станы в составе первых
металлургических мини-заводов,
специализировавшихся на переработке лома,
которые иногда вообще не имели сталеплавильного
передела. На них перекатывали предварительно
разделанные отслужившие срок железнодорожные и
другие рельсы. В настоящее время мини-станы
устанавливают на предприятиях так называемой
"прибрежной металлургии",
специализирующейся на переработке списанных
судов и кораблей. Часть металлолома, в основном
листы, а также шпангоуты и некоторые другие
профили, разделывается непосредственно на
прокатные заготовки и перекатывается на готовый
прокат.

На мини-станах, работающих в комплексе с
машиной непрерывного литья заготовок,
используются, как правило, квадратные заготовки
сечением от 60х60 мм до 130×130 мм. Производственные
программы таких мини-станов составляют чаще
всего конструкционный прокат широкого
назначения и профили для армирования ЖБК,
гораздо реже – листовой прокат или жесть.
Марочный сортамент состоит в основном из
низкоуглеродистой стали, в последнее время
повышается доля высокоуглеродистой и
качественной стали.

Типичными для мини-станов являются
следующие признаки:

низкая абсолютная и относительная
стоимость капиталовложений;

невысокие требования к производственным
площадям, внешним и внутренним коммуникациям;

незначительные затраты на
научно-исследовательские,
проектно-конструкторские и изыскательские
работы;

короткий срок создания производств и
быстрое освоение проектных мощностей – 1-3 года;

короткие пути перевозки – радиусом от 400
до 500 км – как сырья, так и готового проката;

низкие эксплуатационные расходы – до 50%
от больших прокатных цехов,

малая потребность в рабочей силе и
несложная организационная и производственная
структура;

низкое потребление энергии;

отсутствие высоких требований к
автоматизации технологического процесса;

незначительное загрязнение окружающей
среды.

Типичная структура себестоимости
продукции в прокатных мини-цехах такова:

30% – энергозатраты;

30% – расходы на заработную плату;

15% – расходы на материалы;

25% – прочее.

На мини-станах в зависимости от
производительности используется
полунепрерывный или поштучный процесс прокатки
раскатов. Современный уровень механизации
создает нормальные условия труда для персонала
на мини-станах такой конструкции при невысоких
капитальных затратах и эксплуатационных
расходах. При этом обязателен механизированный
ввод раскатов в валки и их кантовка, выдача на
холодильник и смотка чистовых раскатов, при
необходимости, в бунты.

Основной тенденцией в развитии
мини-станов является дальнейшее повышение их
экономичности за счет уменьшения массы
оборудования и сокращения текущих затрат, прежде
всего, за счет снижения потребности в энергии.

Снижение массы оборудования достигается
за счет замены черновой группы клетей одной
высокопроизводительной клетью – планетарной,
маятниковой, косовалковой или же
прокатно-ковочным агрегатом.

Так, на трехвалковом планетарном стане
западногерманской фирмы Schloemann Siemag можно
производить очень большие – до 90% по сечению,
обжатия за один проход. В некоторых случаях
применяют такую конструкцию обжимной группы
клетей, при которой можно проводить
последовательно два пропуска одной и той же
заготовки. Например, для итальянского
мини-завода фирмы Officine e Laminatoi del Sebino,
рассчитанного на годовую производительность 250
тыс.т, фирма Danieli изготовила
мелкосортно-проволочный стан с трехклетьевой
обжимной группой. Полученная непрерывной
разливкой заготовка сечением 115х115 мм после
нагрева прокатывается в этой группе клетей за
первый пропуск на сечение 85х45 мм, после чего
раскат возвращается вновь к первой клети и при
втором пропуске обжимается до размера 52х52 мм.
Фирма Morgan разработала стан с некалиброванными
валками для прокатки сорта и катанки длиной
всего 3 м.

Следует особо отметить, что прокатка
сортового металла в валках с гладкой бочкой
позволяет резко расширить размерный сортамент
продукции мини-стана без увеличения
эксплуатационных расходов, обычно связанных с
расширением парка валков, увеличением площади
склада для их хранения и затрат на переточку.
Вместе с тем требуется разработка универсальной
схемы обжатия раскатов различного сечения на
гладкой бочке, которая обычно несколько снижает
коэффициент суммарной вытяжки и
производительность сортового мини-стана.

Для уменьшения капитальных затрат при
строительстве мини-станов используются также
следующие технические мероприятия:

ускоренное охлаждение проката за
чистовой клетью для уменьшения размеров и массы
холодильника. Это также повышает механические
свойства металла за счет термического
упрочнения с использованием "бесплатного"
тепла прокатного нагрева;

холодильник не оснащается режущими
устройствами (ножницами или пилами). В этом
случае длина готовых чистовых раскатов
соответствует заказной (товарной) длине проката
и регулируется за счет раскроя исходной
заготовки с учетом коэффициента суммарной
вытяжки;

в электроприводах клетей, рольгангов и
других механизмов используются
электродвигатели переменного трехфазного тока,
при необходимости с фазным ротором;

на холодильниках не устанавливаются
системы принудительного торможения, что
возможно при небольших скоростях прокатки;

в потоке стана не устанавливаются
правильные машины, высокая прямолинейность
проката достигается ускоренным охлаждением
чистовых раскатов, что повышает их поперечную и
продольную жесткость, а также специальной
конструкцией приемных плит и реек холодильника;

обвязка пакетов проката производится
вручную.

Важным фактором уменьшения
эксплуатационных затрат является снижение
суммарной вытяжки, что достигается рациональным
подбором сечений исходной заготовки и готового
проката, а также рациональной калибровкой
валков, к тому же уменьшающей их расход. Выгодно
применение заготовок небольшого поперечного
сечения и использование универсальной
калибровки в черновых проходах. При широкой
программе прокатки экономичность прокатного
стана падает, причем падение тем больше, чем
больше его производительность. Однако и для
мини-стана частые перевалки снижают
рентабельность, в связи с чем программа прокатки
должна быть составлена таким образом, чтобы
смена валков была минимальной.

Для уменьшения энергозатрат желательна
горячая подача заготовок с машины непрерывного
литья на черновую клеть мини-стана или, по
меньшей мере, теплый посад непрерывно-литых
заготовок в нагревательную печь. В связи с этим
целесообразна установка МНЛЗ в одном цехе
(здании) с мини-станом. Однако наиболее
эффективным путем снижения как
эксплуатационных, так и капитальных затрат
является соединение МНЛЗ и одной или нескольких
прокатных клетей, то есть создание
литейно-прокатного агрегата. На настоящем этапе
созданы совмещенные агрегаты, позволяющие
производить обжатую литую заготовку
уменьшенного сечения, в ряде случаев по форме
сечения приближающуюся к форме сечения готового
профиля.

Возрастает также роль финишной
обработки проката в потоке сортовых и
проволочных мини-станов, при этом именно эти
станы с их низкими скоростями прокатки имеют
широкие возможности для различных видов
деформационно-термической обработки и отделки
непосредственно в технологическом потоке.

Сложность проблемы создания листовых
мини-станов состоит главным образом в том, что
станы плоского проката обладают чрезмерно
высокой производительностью. В связи с этим
реально эксплуатируются толстолистовые
реверсивные или тонколистовые мини-станы типа
Стеккеля (с печными моталками), в которых
возможно поддержание необходимой температуры
деформации металла при низких скоростях
прокатки.

Евгений Булгаков, к.т.н, Леонид Вакула,
к.т.н, УкрНИИмет

Характерные технико-экономические
показатели строительства и эксплуатации
мини-станов производительностью от 20 тыс.т до 200
тыс.т проката, а также прокатных станов
мини-заводов производительностью 500 тыс.т
проката в год.