Юрий Райков, Геральд Кручер
ОАО "Институт Цветметобработка"

    Промышленность по обработке тяжелых цветных металлов (ОЦМ) является завершающим звеном в технологической цепи от добычи руд до изготовления широкого сортамента металлопродукции: листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки из меди, никеля, цинка и их сплавов.
    В промышленно развитых странах в этом переделе обрабатывается от 80 до 90 % потребляемой меди, около 30 % никеля, от 20 до 50 % цинка. Остальная часть цветных металлов потребляется для легирования стали, для гальванических покрытий, а также в производстве фасонных отливок и химических соединений.
    Промышленность ОЦМ России насчитывает 10 заводов. Кроме того, ряд предприятий кабельной промышленности производят электротехническую проволоку из меди.
    В условиях резкого сокращения внутреннего спроса конкуренция между заводами усиливается, стимулируя повышение качества и расширение сортамента металлопродукции. Параллельно идет другой важный процесс – углубляется специализация предприятий. Например, выпуск плоского проката – лент и листов – осуществляется в новом цехе сложных сплавов Кольчугинского завода, а также в цехе радиаторных лент Кировского завода и в прокатном производстве Гайского завода. В цехах Кольчугинского, Кировского и Ревдинского заводов организовано современное производство труб из меди и латуни способом бухтового волочения. В производстве проволоки монополистом остается Каменск-Уральский завод. "Красный Выборжец" (Санкт-Петербург) специализируется на производстве длинномерных и фасонных профилей и является единственным в стране производителем крупногабаритных плит и листов (шириной до 3,5 м) из меди, цинка и их сплавов.
    Сфера потребления продукции заводов ОЦМ весьма обширна. Медные и латунные полуфабрикаты используются в электротехнике, автопромышленности, станкостроении, в производстве товаров ширпотреба. Крупный потребитель этой продукции – предприятия оборонного комплекса. Медно-никелевые трубы применяются для изготовления конденсаторов АЭС, а лента – для производства разменной монеты. Высокая ликвидность производимой продукции предопределила высокий экспортный потенциал заводов ОЦМ, что позволило этой подотрасли в целом успешно преодолеть трудности первых лет рыночных реформ.
    По состоянию имеющихся основных фондов, уровню технологии, подготовленности персонала наиболее перспективными для инвестирования представляются Кировский, Кольчугинский, Гайский заводы по обработке цветных металлов, а также завод "Красный Выборжец".
    Одной из важнейших задач на современном этапе является обновление производственных мощностей. Ряд заводов при активном участии института "Цветметобработка" провел работу по реконструкции действующих индукционных канальных печей, оснастив их индукторами с однонаправленным движением расплавленного металла. Изменение формы каналов и усовершенствование системы электропитания печей позволили обеспечить направленную циркуляцию расплава между каналом и ванной. В результате интенсификации теплообмена перегрев металла в каналах уменьшился с 300 – 400 ^оС до 30 ^оС, существенно повысились стойкость их футеровки, надежность работы и срок службы печей. Мощность каждой печи и ее производительность возросли в среднем на 8 – 10 %, безвозвратные потери металла в расчете на тонну расплава сократились на 7 – 20 кг.
    Последнее обстоятельство особенно важно, если учесть, что в структуре себестоимости продукции доля сырья составляет до 80 %. Наибольшие потери металла возникают в процессе плавки высокоцинковистых латуней, достигая 4 – 5 % от массы шихты, что обусловлено испарением цинка с поверхности металлической ванны, его окислением, а также механическим захватом капель металла образующимся шлаком. При плавке латуней в качестве покровного металла часто применяют древесный уголь, однако при этом общие потери остаются высокими. Созданный институтом "Цветметобработка" флюс "латунит" обеспечивает снижение безвозвратных потерь металла более чем в три раза и позволяет поглощать до 87 % цинка, что делает отработанный флюс ценным сырьем для производства металлического цинка.
    Важной тенденцией в развитии промышленности по обработке цветных металлов является значительное увеличение размеров и массы отливаемых слитков. Так, в последние десятилетия масса плоских слитков для прокатки лент из меди и латуни выросла с 1 т до 5 – 10 т.
    Большинство слитков производится на вертикальных машинах непрерывного и полунепрерывного литья. Наиболее производительные машины выпускают 10 – 15 т слитков в час. Установки непрерывного литья с высокой степенью механизации, производительностью до 10 т в час и большим развесом слитков (до 5 т) действуют на Кольчугинском, Каменск-Уральском и Гайском заводах ОЦМ.
    В современном металлургическом цикле все шире используются совмещенные технологии, позволяющие эффективно стыковать последовательные стадии производства. Например, уникальный литейно-прокатный агрегат (ЛПА), созданный несколько лет назад институтом "Цветметобработка", дает возможность выпускать полосу и ленту из труднодеформируемых медных сплавов. Он включает непрерывное горизонтальное литье полосовой заготовки толщиной 16 – 20 мм через графитовый кристаллизатор, двустороннее фрезерование ее поверхности, холодную периодическую прокатку до толщины 2 – 5 мм с обжатием 90 – 95 % и свертку в рулон. Возможность получения рулонных заготовок большого развеса (5 – 17 т) на ограниченных производственных площадях делает внедрение таких агрегатов особенно подходящим при модернизации действующего производства.
    Оптимальные режимы литья обеспечивают повышенную пластичность литой полосы, а специфические условия периодической прокатки позволяют деформировать ее с большей, чем при обычной прокатке, степенью деформации. Все это обеспечивает высокие механические свойства проката. Конструкция стана холодной периодической прокатки имеет высокую жесткость, позволяет воспринимать высокие усилия прокатки и обеспечивать оптимальное распределение обжатий при предельно простом технологическом инструменте.
    К числу преимуществ нового технологического процесса по сравнению с традиционными способами производства плоского проката относятся:
    – высокое качество и минимальные допуски прокатываемой ленты, что позволяет использовать ее как заготовку для производства тонких особо точных лент и ленточной заготовки для сварки труб;
    – возможность получения значительных степеней деформации проката за проход без промежуточного отжига;
    – высокая стабильность технологического процесса;
    – снижение трудоемкости производства лент из сложнолегированных медных сплавов в несколько раз;
    – снижение расходов электроэнергии (на 30 – 35 %) и металла (на 3 – 4 %).
    К числу достижений последних лет относится разработанная институтом "Цветметобработка" технология производства латунных труб диаметром 6 – 30 мм методом бухтового волочения без промежуточного отжига. В качестве исходной заготовки используют бесшовную или сварную трубу диаметром 25 – 30 мм с толщиной стенки 1,5 – 3 мм. Волочение проводится с использованием инструмента специального профиля, что позволяет исключить операции отжига между переходами волочения. При волочении используется технологическая смазка специального состава, позволяющая исключить травление исходной заготовки и обеспечивающая стабильность и устойчивость процесса.
    Предложенный способ обеспечивает увеличение массы исходной заготовки обрабатываемой трубы до 100 – 400 кг вместо 3 – 7 кг по существовавшей технологии. Скорость волочения увеличивается до 15 – 20 м/с, а капитальные вложения и затраты на обработку труб снижаются на 20 – 40 %. При этом улучшаются условия труда на производстве и экономические показатели. Новая технология повышает стабильность размеров по диаметру и толщине стенки по длине труб. Готовая продукция соответствует требованиям международных стандартов.
    Заслуживают внимания также технология и оборудование для производства тонкостенных латунных труб диаметром 1 – 20 мм с толщиной стенки 0,1 – 0,7 мм из заготовки, полученной в процессе аргонодуговой сварки. Сварная трубная заготовка сворачивается в бухту, которая отжигается и подвергается бухтовому волочению на самоустанавливающей (плавающей) оправке без промежуточных отжигов. Используемый волочильный инструмент и особая технологическая смазка увеличивают степень вытяжки за проход до 1,5 – 1,8, тогда как обычная вытяжка при волочении в отрезках не превышает 1,15 – 1,2. Увеличение скорости сварки и волочения, устранение промежуточных отжигов и травлений делают эту технологию весьма экономичной. Она широко внедрена на всех наших трубных заводах. Станы типа АДСТ проданы Югославии, Бразилии, Чехии, Китаю и другим странам.
    Среди основных направлений технического прогресса в области обработки цветных металлов можно выделить рост энерговооруженности и производительности труда, увеличение массы обрабатываемых заготовок и интенсивности работы оборудования. К этому нужно добавить повышение степени непрерывности технологических процессов, механизации и автоматизации, а также начавшуюся в последние годы компьютеризацию. Увеличивается разнообразие отделочных технологических операций. Немаловажное значение придается улучшению экологической обстановки вокруг производства.
    Для дальнейшего повышения конкурентных позиций российских предприятий ОЦМ необходимо опережающими темпами развивать производство металлопродукции, которая пользуется высоким спросом на рынке. К числу таких видов продукции относятся:
    – медные трубы для кондиционеров, холодильников, водопровода и систем отопления и газоснабжения, в том числе трубы с изоляцией из пластических масс и внутренним оребрением;
    – ленточный прокат из меди и медных сплавов, в первую очередь тонкие ленты для автомобильных радиаторов, потребность в которых в ближайшие несколько лет возрастет в 2 – 3 раза, а также полированные ленты для потребительских нужд, тонкие и узкие ленты для электроники, коаксиального кабеля и приборостроения, в том числе для печатных схем;
    – тонкостенные трубы из латуни для производства телескопических антенн, баллонов шариковых ручек, крепежа, осветительной арматуры, медицинских приборов.
    Обязательными условиями успешного сбыта этой продукции являются ее соответствие международным стандартам и низкая себестоимость обработки. Для этого необходимо дооснастить российские заводы современным оборудованием. К таким видам оборудования относятся, например, агрегаты непрерывного литья через графитовый кристаллизатор полосовой, трубной и проволочной заготовки из меди и ее сплавов. Их применение позволяет устранить операции отливки слитков, нагрева и горячей прокатки или прессования заготовок. Отметим, что стоимость российских агрегатов УГНЛ в 2 – 3 раза дешевле зарубежных аналогов.
    Российские заводы ОЦМ имеют большой парк станов холодной прокатки, изготовленных в 60 – 70-е годы (свыше 20 станов типа 400, 250, 150). Эти станы оснащены морально устаревшими механическими системами регулировки толщины проката и не обеспечивают получение проката с достаточной точностью по толщине. В настоящее время все ведущие мировые прокатно-строительные фирмы используют гидравлические вставки, позволяющие реконструировать станы холодной прокатки. При сравнительно небольших инвестиционных затратах можно обеспечить производство прецизионного проката с высокой точностью и хорошей выкаткой. Стоимость такой модернизации в 5 – 10 раз меньше, чем приобретение новых станов.
    Цехи по производству прутков и труб из меди и латуни в России в недостаточной степени укомплектованы современными отделочными линиями для калибровки, правки, резки, полировки, контроля и упаковки. Это сдерживает выпуск продукции, отвечающей требованиям мирового рынка. Между тем дооснастить заводы отделочным оборудованием можно при сравнительно небольших инвестициях.
    Заводы ОЦМ имеют недостаточный парк печей отжига, обеспечивающих безокислительную термическую обработку в защитной атмосфере. Окисление полуфабрикатов при отжиге вынуждает проводить дополнительную операцию травления в сернокислых растворах. При этом качество поверхности проката снижается, кроме того, появляется еще один источник экологического загрязнения. Необходимо ускорить приобретение современных печей светлого отжига с генераторами защитной атмосферы, с искусственной циркуляцией атмосферы, что обеспечит сокращение цикла отжига и высокую равномерность температуры в печи.
    Безусловным стимулом к подобным нововведениям является то, что цена металлопродукции с высокой добавленной стоимостью (тонкостенный прокат, трубы, профили, прокат из бронзы и медно-никелевых сплавов) в 2 – 3 раза превышает цену необработанных металлов в виде катодов, чушек и слитков, доля которых в структуре экспорта российской цветной металлургии в настоящее время доходит до 90 %.