Сталь вокруг нас


 
Сталь вокруг нас

Согласно прогнозу WorldSteelAssociation (WSA) – всемирной организации, занимающейся анализом достижений и перспектив стального производства, по итогам 2013 года видимое потребление стали в мире увеличится по сравнению с прошлым годом на 3,1%, до 1,475 млрд. т (отметим, что немногим менее половины этого количества приходится на Китай).

В 2014 году, по их прогнозам, глобальный спрос на металл увеличится ещё на 3,3% и достигнет 1,523 млрд. т. Зачем же нужно человечеству такое колоссальное количество металла и каким образом возможно его произвести?

Посмотрим вокруг: везде мы видим металл, причём, в большинстве своём, именно сталь. Из неё сделаны корпуса компьютеров и практически всей бытовой техники, а также множество мелких деталей домашнего интерьера. Если бы мы могли видеть сквозь стены, мы увидели бы огромное количество стальной арматуры, скрытой в железобетонных плитах, из которых построены обычные панельные дома, а также мощные стальные балки и всё ту же арматуру в стенах высотных зданий.

Выйдем на улицу: тоннели, мосты, ограды, столбы, торговые центры – всё это сталь. Из стали сделан общественный и личный городской транспорт, а также транспорт железнодорожный и водный. И это только то, что находится вокруг нас, то, что можно непосредственно увидеть.

А ведь колоссальное количество металла сосредоточено в виде всевозможного вооружения в армии и на флоте, в виде оборудования на промышленных предприятиях и в виде сотен и тысяч километров коммунальных, промышленных и магистральных трубопроводов (то есть небезызвестная «нефтяная труба» – это тоже сталь).

Начнём с того, что металлургические предприятия – в большинстве своём это так называемые комбинаты «полного цикла» (от руды до стальной продукции) производительностью несколько (до 12) миллионов тонн стали в год, производят как готовую продукцию (рельсы, металл для строительства, проволоку, канаты), так и полуфабрикаты для металлообрабатывающих производств: лист, толстый и в рулонах, штрипс – заготовку для изготовления труб и т.д.

Обеспечивающий производство этого колоссального количества металла производственный комплекс чёрной металлургии охватывает все стадии технологического процесса: от добычи и обогащения сырья до получения готовой продукции в виде стального проката и изделий. Для чёрной металлургии характерно сильно развитое производственное комбинирование. Современные крупные предприятия черной металлургии по характеру внутренних технологических связей представляют собой металлурго-энергохимические комбинаты.

Комбинаты – основной тип предприятий чёрной металлургии большинства индустриально развитых стран. Предприятия с полным производственным циклом дают свыше 9/10 чугуна, около 9/10 стали и проката. Кроме того, есть заводы, выпускающие чугун и сталь, сталь и прокат (включая трубные и метизные заводы), а также раздельно чугун, сталь и прокат.

Система производства чёрных металлов охватывает весь процесс от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска стального проката для дальнейшего передела и готовых изделий. В её состав входят: добыча, обогащение и окускование железных и марганцевых руд; производство чугуна, доменных ферросплавов, стали и проката; производство ферросплавов в электропечах; вторичный передел чёрных металлов; добыча, обогащение и коксование угля; производство огнеупоров; добыча вспомогательных материалов (флюсовых известняков, магнезита и др.); производство прочих материалов и газов, необходимых в производстве. Таким образом, собственно металлургический цикл (чугун – сталь – прокат) обеспечивается целым рядом смежных и вспомогательных производств, необходимых для нормального функционирования всего процесса получения чёрных металлов.

Металлургическое предприятие, производственный цикл которого включает в себя все стадии получения готового проката из исходного железорудного сырья (то есть которое работает по схеме «чугун – сталь – прокат») называется предприятием полного цикла (в зарубежной и переводной литературе используется термин «интегрированное предприятие»). Структура такого предприятия представлена на схеме на рис. . Следует отметить, что на схеме не представлено движение неизбежно образующихся в производственном процессе отходов (вторичных материалов), которые могут быть использованы в качестве техногенного сырья, для производства попутной продукции или депонированы в отвалах или накопителях.

Рис.1 . Процесс производства металлургической продукции по схеме «руда – чугун – сталь»
(без учета образования и использования вторичных материалов)

Рассмотрение же собственно технологии производства стальной продукции начнём с того, что металлургические предприятия – как уже говорилось, комбинаты «полного цикла» (от руды до стальной продукции) производительностью несколько (до 12) миллионов тонн стали в год, производят как готовую продукцию (рельсы, металл для строительства, проволоку, канаты), так и полуфабрикаты для металлообрабатывающих производств: лист, толстый и в рулонах, штрипс – заготовку для изготовления труб и т.д.

Для производства этой широкой номенклатуры продукции применяют метод прокатки – один из способов обработки металлов давлением. Способ этот реализуется с помощью прокатных станов, состоящих из нескольких групп (клетей) (рис.1) вращающихся цилиндрических валков, имеющих специально подобранный профиль поверхности. Проходя последовательно через все клети стана, металл на выходе приобретает требуемую форму, после чего его, при необходимости подвергают термообработке и отделке.

Рис.2. Поперечный разрез рабочей клети прокатного стана:
1 – станина; 2 – валки; 3 – подушки и подшипники;
4 – нажимной винт; 5 – уравновешивающее устройство

Как показано на рис. 2, исходным материалом для производства проката всех видов является литая стальная заготовка определённой формы, которая зависит от вида получаемого проката. Помимо непрерывнолитой заготовки (о технологии её производства будет рассказано во второй части) используются также слитки, получаемые путём отливки жидкой стали в формы (изложницы).

Рис. 3. Основная продукция чёрной металлургии, виды заготовок для её изготовления
и некоторые сферы применения

Однако в настоящее время этот способ используется лишь на устаревших производствах, а также в особых случаях, когда невозможно применить непрерывную разливку. По этой причине мы будем рассматривать только производство и использование непрерывнолитой стальной заготовки. Отметим только, что её превосходство над обычными слитками связано с существенно меньшим количеством обрези (каждый слиток обрезается с двух сторон), а также со значительным сокращением количества используемого оборудования (слитки перед прокаткой обжимаются на специальных обжимных станах – блюмингах и слябингах).

Продукция прокатных цехов различается по форме поперечного сечения и по размерам. Совокупность прокатываемых профилей называется сортаментом. Весь сортамент проката делится на четыре основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубы и прочие виды проката.

Наиболее разнообразным является сорговой прокат. В зависимости от формы поперечного сечения он разделяется на простые и фасонные горячекатаные профили, а также профили специального назначения.

К простым профилям относятся профили простой геометрической формы: круглый, квадратный, шестигранный, восьмигранный, полосовой, полосовой с закруглёнными кромками и другие. Значительную долю в общем выпуске сортовой стали составляет круглая сталь, которую прокатывают диаметром от 5 до 250 мм на заготовочных, сортовых и рельсобалочных станах. Квадратную сталь прокатывают со стороной квадрата от 5 до 250 мм на тех же прокатных станах, что и круглую.

Не меньшее распространение получила полосовая сталь, которую прокатывают шириной от 10 до 200 мм и толщиной от 4 до 60 мм. К полосовой стали следует также отнести и ленту шириной от 20 до 500 мм и толщиной 1,5-3,5 мм. Полосовые профили прокатывают на специальных непрерывных станах.

К фасонным профилям общего назначения относят: угловой, равнобокий и неравнобокий; швеллер; двутавровый и широкополочный балочные; зетовый и другие. Угловые профили прокатывают на сортовых и рельсобалочных станах, а швеллеры и балки прокатывают на сортовых, рельсобалочных и универсальных балочных станах.

К профилям специального назначения относятся профили, форма и размеры которых определяются функциональным назначением и особенностями конструкций, где они используются. К таким профилям относятся: тавровый, трамвайные и железнодорожные рельсы; шпунтовый; для стойки и фермы полувагона; для обода колеса автомобиля и многие другие. Одними из важных профилей являются рельсовые профили, к которым предъявляются высокие требования к их качеству и процесс производства которых весьма сложен.

Листовой прокат разделяют на две основные группы в зависимости от толщины: толстолистовой (более 4 мм) и тонколистовой (менее 4 мм). Горячекатаный прокат производят в листах толщиной от 0,5 до 160 мм и рулонах толщиной 1,2-16 мм. Ширина листового проката может быть в пределах от 600 до 3800 мм (в редких случаях и более), а длина 1,2-12 м. Холоднокатаный листовой прокат производят толщиной 0,35-5 мм и шириной от 500 до 2300 мм в листах и рулонах.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий