Прямая разливка полосы прокладывает себе путь. Сандра Бьюкенен (Sandra Buchanan) рассматривает основные проекты по мере их освоения и задает вопросы относительно видов продукции, затрат и результатов, достигнутых в настоящее время.

Б

ессемер пришел бы в восторг, хотя и был бы слегка раздосадован задержкой во времени. Он запатентовал свою идею установки прямой разливки полосы (ПРП) еще в 1856 г. и, хотя срок действия патента истек 50 лет спустя, до конца 20-го века эта идея не была воспринята никем другим. Однако в настоящее время прогресс достиг такой стадии, когда представляется, что революционные ожидания, связанные с этим процессом, будут все же реализованы. Однако в обозримой перспективе этого никто не ждет.
    Хотя наиболее продвинутые опытно-промышленные проекты достигли первого успеха и два из них уже работают на промышленном уровне, пока еще никто не готов открыто торговать их продукцией. У проекта Кастрип (Castrip) (совместное предприятие (СП) фирм «Ньюкор» (Nucor), «БХП энджиниринг« (BHP Engineering) и ИХИ (IHI), Япония) есть опытно-промышленный агрегат на заводе «Ньюкор» в Крофордсвилле (США), а у проекта Еврострип («Тиссен Крупп стил» (Thyssen Krupp Steel), «Арселор» (Arcelor) и «Фест-Альпине» (VAI) две опытно-промышленные установки: одна на заводе фирмы «ТКНироста» (TKNirosta) в Крефельде (Германия), вторая в Кремоне на фирме «АС Терни» (AS Terni) (Италия).
    Агрегаты производят опытные партии металла – полосу из углеродистой (Кастрип) и коррозионностойкой (Еврострип – Eurostrip) стали, поступающую немногим специально отобранным потребителям для ее последующей обработки и оценки.
    Есть еще один проект по коррозионностойкой полосе на фирме «Ниппон стил» (Nippon Steel), но технической информации о нем немного. В настоящее время предоставление информации по проекту Еврострип также весьма ограничено. На фирме «Корус» (Corus) полагают, что проделанная ей работа по ПРП пока не доходит до уровня двух ведущих проектов и, возможно, ее проект никогда не достигнет стадии промышленного использования. Трудно судить, является ли проект Кастрип лучшим или же самым продвинутым, но он точно завоевал определенную рекламную известность.
    Когда фирма «БХП стил» (BHP Steel) (Австралия), получила новый патент на идею Бессемера, лицензиатом стала фирма «Ньюкор». В мае прошлого года на агрегате Кастрип была разлита первая плавка, в июне была отгружена первая партия кондиционного металла, а к октябрю отгрузки составили 6 тыс. т. В 2002 г. затраты на подготовительный и пусковой периоды достигли примерно 23,5 млн долларов.

Кэмпбелл из «Кастрип» утверждает: «На обеих концах разливочного агрегата все стандартное, технология Кастрип – это только «горячая камера».

    «Наша первоначальная задумка – испытать разные марки сталей, чтобы определиться, к чему пригоден данный процесс. Качество опытных рулонов – на уровне продукции, получаемой процессом СSP (компактное производство полосы – прим. перев.), а ширина полосы – нашему обычному производству. Мы хотели понять, кому из наших теперешних потребителей подойдет такая продукция», – говорит управляющий по продукции Рэнди Чарльз (Randy Charles).

    Углеродистые стали
    Пока что основной вид продукции агрегата Кастрип – это полоса строительного назначения с последующим цинкованием для настила, стальных шипов и бункеров для зерна. Полосу разливают на двухроликовой установке, прокатывают в линии агрегата на толщину 1,65–1,9 мм при ширине до 1500 мм и далее подвергают холодной прокатке на толщину 0,7–1 мм, отгружая ряду потребителей в строительном секторе американского Среднего Запада.

Обвязка 20-тонного рулона на агрегате Кастрип в Крофордсвилле

    Чарльз говорит, что после выхода полосы из агрегата в процессе ее холодной прокатки на отдельном оборудовании ведется работа по получению продукции, готовой к использованию в производстве труб, строительных балок и реек и к отгрузке с агрегата напрямую потребителю.
    В настоящее время проводится оценка механических свойств опытного металла.
    Одновременно партнеры по процессу Кастрип проводят испытания и совершенствуют технологию. Командирована бригада австралийских инженеров для поиска неисправностей, ИХИ (IHI) отрабатывает возможности улучшения конструкции МНЛЗ для следующих моделей, а фирма «Сименс» (Siemens) призвана вести надзор за пусковым периодом.
    В ожидании времени, когда начнется предложение лицензий на технологию Кастрип, фирма «Сименс» подписала эксклюзивное соглашение на поставку электрического и основного оборудования для автоматизации процесса; механооборудование будет поставлять ИХИ. Неэксклюзивное соглашение на оказание инжиниринговых услуг, связанных с установкой и лицензированием, заключено с фирмой «Хэтч эссоушиэйтс» (Hatch Associates).
    Управляющий по Кастрип Питер Кэмпбелл (Peter Campbell) говорит, что есть примерно десяток потенциальных лицензиатов. «Некоторые из них чистые инвесторы, другие – известные металлурги, стремящиеся каким-либо образом увеличить производство», – утверждает он.
    Наиболее вероятный мотив инвестирования в эту технологию – рост прокатных мощностей. «Если у Вас избыток мощностей по выплавке стали, это большое испытание. Нужно не менее 1,5 млн т избыточных мощностей для обеспечения экономически эффективной работы слябовой МНЛЗ и всего лишь 0,5 млн – для полосовой МНЛЗ. По грубой оценке, на капстроительство потребуется примерно 80 – 100 млн долларов», – говорит Кэмпбелл.
    Другие тоже проявляют интерес: «Некоторые обратились к нам в расчете на строительство агрегата и сталеплавильного цеха на новой площадке, один производитель сортового проката намерен заняться выпуском листового проката», – добавляет он.
    Каковы же эксплуатационные затраты? «В расчете на тонну эксплуатационные затраты те же, что и наилучшие показатели в производстве тонких слябов, и, вполне вероятно, еще лучше», – говорит Кэмпбелл. А трудовые затраты? «Мы полагаем, при полномасштабной эксплуатации на агрегате будут работать около 60 человек. Четыре смены по двенадцать в каждой – это 48 эксплуатационников плюс 12 старших инженеров-ремонтников и металлургов, а также пара единиц технико-управленческого персонала».
    Следующие этапы предусматривают развитие возможностей разливки и обжатия металла в линии агрегата до толщины 1,15 мм при расширении сортамента с включением в него коррозионностойкой стали 409 и холоднокатаной стали для пластин ротора электрических машин, а также продолжение работы над выпуском более тонкой полосы. Чарльз добавляет: «Уникальность этого процесса заключается в том, что теоретически чем тоньше полоса, тем выше производительность». Президент «Кастрип» Ричард Вечслер (Richard Wechsler) говорит: «Видеть, как жидкая сталь превращается в полосу в течение нескольких секунд – это то, о чем мы раньше могли только мечтать».

    Коррозионностойкие стали
    СП «Еврострип» европейских гигантов «ТиссенКрупп», «Арселор» и машиностроительного концерна «Фест-Альпине» может вполне оказаться лидером в области прямой разливки коррозионностойкой полосы. Опытно-промышленный агрегат на заводе в Крефельде фирмы ТКН работает на стали стандартной марки 304. Разливка коррозионностойкой стали требует использования большего объема оборудования и стоит дороже, но технически она не сложнее, по словам Кэмпбелла из «Кастрип».
    «Еврострип» надеется увеличить производство после установки новой сдвоенной системы намотки. Для совершенствования процесса разливки необходимо вложить 100 млн евро в новую полностью автоматизированную сдвоенную систему намотки фирмы «Фест-Альпине» (VAI). Сдвоенная моталка сможет начать работать в этом месяце, что по мере постепенного прироста производства позволит достичь объема выпуска промышленной продукции 400 тыс. т/год.
    «В настоящее время мы находимся на переходном этапе научно-исследовательского проекта, когда мы готовы начать полномасштабное промышленное производство, и главной задачей является доказательство экономической целесообразности процесса прямой разливки полосы с точки зрения выхода годного и качества продукции», – так сказал Андреас Флик (Andreas Flick), вице-президент производства ПРП, журналу «Метл буллетин» (Metal Bulletin) в январе этого года. «Первая цель «Фест-Альпине» в этом проекте – поддержать высокий уровень производительности и широкий сортамент разливаемых толщин 1,5–3,5 мм», – добавил он.
    По мнению «Еврострип», ее подход к развитию процесса прямой разливки полосы исключительно осторожный: фирма не намерена переходить к полномасштабному промышленному производству до того, как будут получены полные и всесторонние результаты, включая и такой аспект, как качество. Поэтому в настоящее время фирма не расположена обсуждать свой проект.
    Основные узлы оборудования любого проекта ПРП включают башенный поворотный стенд для сталеразливочных ковшей, промковш, ролики МНЛЗ, непрерывный стан, (возможно) печь в линии агрегата, охлаждающее устройство, ножницы и моталку. По мнению «Кастрип», главной отличительной особенностью любого такого проекта является конструкция и размер водоохлаждаемых разливочных роликов. «Горячая камера» – зона регулируемой атмосферы для уменьшения окалинообразования и выравнивания температуры, эта зона тоже предмет патента, оборудование же входной и выходной секций агрегата – стандартное.
    В процессе Кастрип (Castrip) используют плакированные медью двойные ролики диаметром 500 мм; при этом наиболее эффективным для разливки тонких полос считают применение роликов уменьшенного диаметра. По мере уменьшения диаметра роликов длительность контакта затвердевающей полосы с поверхностью роликов также сокращается, что ведет к образованию более тонкой корочки слитка. К другим преимуществам роликов уменьшенного диаметра относятся низкие затраты, сокращение продолжительности их смены и уменьшение тепловой деформации. По мнению «Кастрип», ахиллесовой пятой прямой разливки является обеспечение прямого положения краевых плит, причем ролики меньшего диаметра обусловливают также применение боковых порогов меньшего размера. Проект нацелен на работу агрегата со скоростью 100 м/мин с выпуском до 500 тыс. т/год полосы толщиной 1 – 2 мм, шириной до 1500 мм. Емкость сталеразливочных ковшей электросталеплавильного цеха в Крофордсвилле около 110 т. На момент написания статьи достигнутая в проекте серийность разливки составляет два ковша, цель – получить три ковша в серии. Масса рулона 20 т.

Прокатная клеть в линии опытного агрегата Еврострип в Крефельде

    Фирма «Корус» (Corus) тоже занимается производством тонкой полосы при частичном финансировании программы со стороны ЕОУС. Хотя это финансирование закончилось в 2001 г., Адриан Нормонтон (Adrian Normonton) (завод Тиссайд этой фирмы ) заявляет, что на агрегате проведен ряд специальных опытных плавок, в том числе коррозионностойких сталей; каждую неделю выпускают несколько плавок. Ролики стальные диам. 750 мм. Разливают полосу толщиной 2–6 мм, шириной до 400 мм. Масса плавки на выпуске из дуговой печи – 3–4 т, опытный кислородный конвертер номинальной емкостью 4 т. Скорость разливки – 8–36 м/мин. Масса сматываемого рулона – 3 т. По словам Нормонтона, полученная «Корус» полоса прямой разливки уже нашла применение в производстве труб и полых профилей квадратного сечения.
    Фирма «Еврострип» (Eurostrip) имеет опытный агрегат в Крефельде. Диаметр роликов УНРС – 1500 мм, плавка – 90 т, емкость промковша – 18 т. Максимальная ширина полосы – 1430 мм, толщина – 1,4–4,5 мм. Установка сдвоенной моталки позволит получить серийность – 3 плавки и более. В агрегате используют одну моталку с ограничением вместимости до 120 т, что означает необходимость перемотки полосы и соответствующее ухудшение качества поверхности некоторой части продукции перед холодной прокаткой.
    Фирма «Ниппон стил» (Nippon Steel) приступила к разработке технологии ПРП для производства полосы из аустенитной коррозионностойкой стали примерно 15 лет назад в сотрудничестве с «Мицубиси хеви индастриз» (Mitsubishi Heavy Industries). Однако, если не считать технических данных, представленных на Европейской конференции непрерывной разливки (ЕКНР) в Великобритании в октябре 2002 г., проект не получил какой-либо огласки. Ролики диам.1200 мм состоят из сердечника из коррозионностойкой стали и бандажа из медного сплава. Поверхность бочки имеет электролитическое никелевое покрытие. Производят полосу толщиной 2–5 мм, шириной 778–1330 мм. Плавка 60 т, скорость разливки 90 м/мин. 

Для получения технических докладов, представленных фирмами «Еврострип», «Ниппон стил» и «Кастрип» на ЕКНР, обращайтесь в Институт материалов, Лондон. Тел.: 44-20-7451-7312.