журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

КОМПАНИИ И РЫНКИ

ТЕХНОЛОГИИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №5, 2001

ТЕХНОЛОГИИ

Новые сорта стали от крупнейших мировых производителей

Внедрение новых технологий позволяет осуществлять проекты, которые прежде считались невозможными

Одно из важнейших направлений научно-технического прогресса в сталелитейной промышленности – производство новых материалов. Половина выпускаемой в настоящее время стали еще 20 лет назад даже не имела своей маркировки. Ведущие мировые производители стали продолжают реализацию комплекса мероприятий по выпуску новых сортов металла, производство которых еще несколько лет назад считалось невозможным. Делают они это, в основном, посредством рафинирования стали в ковшовых металлургических печах и установках для вакуумной дегазации. Специалисты Center for Iron and Steelmaking Research при американском университете Carnegie Mellon считают, что электродуговые печи (ЭДП) и кислородные конвертеры становятся высокопроизводительными установками для выплавки стали. Для получения ее новых видов эксперты центра советуют пропускать металл по возможности через большее количество плавок с последующим осуществлением качественного его рафинирования в ковшовой печи. Новые сорта стали, получаемые в результате реализации данной операции, невозможно получить на базе применения только ЭДП и кислородного конвертера.

По словам Грега Лудковски, главного технолога американской компании Ispat Inland, при разработке новых поколений сортов стали будет в полной мере использован потенциал существующих в настоящее время технологий. Появление новых материалов будет идти, скорее, за счет изменений в составе и процессах производства стали, чем в результате внедрения нового оборудования. Сегодня мировая металлургическая отрасль переживает далеко не самые лучшие времена, и во многих случаях капитал для новых инвестиций в этом секторе пока достаточно ограничен.

Улучшения механических свойств стали (в отличие от металлургических), считают в Ispat Inland, можно достичь манипуляцией с температурами в нагревательной печи на этапе между черновой обработкой и выходом стального листа из последней чистовой (отделочной) клети и в промежутке от чистовых клетей до моталки. Из технологических процессов наибольшее влияние на механические свойства стали оказывает, пожалуй, обжатие в холодном состоянии. Не следует, конечно, забывать и о таких важных операциях как отжиг, цинкование и применение дрессировочного стана.

Новая разработка US Steel

Как считает Майк Джаддо, директор по технологиям Центра разработки продукции для автомобильной промышленности компании US Steel, рафинирование – действительно важнейшая операция в создании новых сортов стали. Для производства стали типа 20/20 концерну не нужно было устанавливать новую кислородную печь на своем заводе в г. Гэри (штат Индиана). Уровни азота и углерода в данном материале составляют 20 частей на миллион (ч/м) каждый. Исходя из этого на предприятии в Гэри в вакуумном дегазаторе смонтировали кислородную фурму для снижения доли углерода до 20 ч/м без повышения объема азота. Это позволяет применять полученную сталь для различных высокопластичных операций, в частности, для автомобильной штамповки, требующей глубокой вытяжки и большого числа формований. US Steel оказалась первым в США производителем стали, предлагающим данный продукт для коммерческой продажи.

Следует подчеркнуть, что прокатным заводам на сегодняшний день так и не удалось прочно обосноваться на рынке стальной продукции для внешних частей автомобилей, поскольку выпустить сталь с уровнем азота не более 20 ч/м с помощью электродуговой печи практически не представляется возможным. Сам лом уже содержит азот, к тому же, значительное его количество поступает в ЭДП через воздух. Подобные печи, кроме того, не генерируют такого большого количества окиси углерода, какое производят кислородные конвертеры. А ведь именно CO удаляет азот из стали.

Для производства стали 20/20 компания US Steel проводила также ряд экспериментов по изменению шихты доменной печи, но позже ее эксперты пришли к выводу, что влияние этого фактора не имеет решающего значения. Специалистов корпорации также интересовал вопрос, должен ли уровень марганца в горячем металле для изготовления материала 20/20 быть ниже обычного. Операторы, конечно, могут очищать сталь от некоторых элементов во время плавки, однако уровень содержания других элементов в ее составе должен быть уже достаточно низким перед подачей в кислородный конвертер.

Обычно многие производители стали стремятся проводить так называемую микроочистку после осуществления плавки. По данным компании Consarc, изготовителя печей для переплавки и рафинирования, некоторые способы переплавки позволяют проводить достаточно продуктивные операции по микроочистке, благодаря чему улучшаются механические свойства стали. Удаление примесей, считают специалисты Consarc, может также содействовать производству качественной конечной продукции, например, пресс-форм для штамповки многих тысяч CD-ROM. Компания Consarc уже продала несколько печей, которые проводят рафинирование сплавов для изготовления материалов, используемых в теневой маске – металлической пластине катодно-лучевой трубки телевизионных приемников с высокой четкостью изображения.

Сверхпрочная сталь для обшивки корпусов автомобилей

Корпорация US Steel наряду с началом производства материала 20/20 разрабатывает новый перспективный вид высокопрочной оцинкованной стали 590Y (590 мегапаскалей), выплавляемой в два этапа или так называемым дуплекс-процессом (dual-phase steel – DPS). Неоцинкованную DPS, которую производители стали изготовляют уже на протяжении 20 лет, получают посредством быстрого снижения температуры металла на этапе прохождения от чистовых клетей полосового стана горячей прокатки до моталок. Если при этом удается осуществить быструю закалку, формируются две кристаллические структуры – ферритная и мартенситовая. Это позволяет придать стальному листу такие свойства как прочность и формуемость. Для получения вышеуказанных структур также добавляют в ковшовые печи марганец и хром.

Подробная документация о продукте 590Y была впервые представлена специалистами US Steel на мировом конгрессе Society of Automotive Engineers, состоявшемся в марте текущего года в Детройте. В реализации проекта по изготовлению нового вида стали US Steel сотрудничает с Ford Motor Co., Oak Ridge National Laboratory и японской корпорацией Kobe Steel.

Если ранее производители автомобилей использовали DPS в таких компонентах как балки и поперечины рамы, где прочность является определяющим свойством, то сегодня они хотели бы получать DPS меньшей толщины и применять ее в панелях внешней обшивки автомашин. В настоящее время US Steel совместно с ведущими автомобильными заводами проводит испытания по использованию DPS горячего цинкования для изготовления крыльев автомобилей. Совсем недавно американский сталелитейный гигант стал первым в Северной Америке производителем стали, получившим "добро" от General Motors на поставку этой компании DPS горячего цинкования. Примеру General Motors последовала и японская корпорация Honda.

Производством DPS горячего цинкования занимается совместное американско-японское предприятие Pro-Tec Coating Co., созданное US Steel и японской корпорацией Kobe Steel. Ее выпуск налажен на объекте Leipsic в штате Огайо. В январе 2001 года обе компании подписали двустороннее соглашение о сотрудничестве в области проведения совместных исследований и разработок по вопросам создания высокорастяжимых стальных листов и передовых обрабатывающих технологий для автомобильной промышленности. Основная часть работ в этом направлении осуществляется на исследовательских объектах US Steel и Kobe Steel, соответственно, в Монровилле (штат Пенсильвания) и Какогаве (Япония).

По данным экспертов US Steel, изготовление оцинкованной DPS требует снижения температуры стального листа на участке его прохождения от печи для отжига до цинковальной ванны. При этом самым важным фактором получения высококачественной DPS для внешней обшивки автомобиля считается своевременное охлаждение полосы непосредственно перед ее подачей в цинковальную ванну. Возможен также вариант установки в ванне теплообменника для снижения и стабилизации температуры в интересах получения качественного покрытия.

Производимая американцами DPS 590 мегапаскалей считается высокопрочной сталью. В настоящее время US Steel проводит испытания материала 780 мегапаскалей, который, вероятно, уже можно будет включить в категорию сверхвысокопрочной стали (ultra-high-strength steel – UHS). В настоящее время ведущим производителем сверхвысокопрочной стали (800 мегапаскалей и выше) по праву считается корпорация Ispat Inland. Некоторые ее виды тоже оцинковываются. На сегодняшний день Ispat Inland – единственный производитель UHS в США. Большинство автомобильных бамперов, выпущенных здесь, изготовлены как раз из этих сортов стали.

Японский концерн NKK Corp. осуществил недавно разработку горячекатаного стального листа 780 мегапаскалей со сверхвысокой степенью формуемости. Его получают благодаря использованию нового метода дисперсионного отвердевания на базе применения нанотехнологии. По данным руководства NKK Corp., этот вид стали полностью заменит производимый в настоящее время металл 590 мегапаскалей. NKK Corp. уже поставила ведущим мировым автомобильным компаниям образцы стального листа 780 мегапаскалей, к выпуску которого она намерена приступить в ближайшее время.

Новые достижения в плавке

Наглядным подтверждением растущей производительности электродуговых печей и кислородных конвертеров стала обнародованная недавно сталелитейными корпорациями NKK (Япония) и Badische Stahlwerke (BSW, Германия) информация о том, что им удалось еще более сократить продолжительность цикла одной плавки. Так, в феврале текущего года BSW на своем объекте Kehl в Германии побила установленный ею же в октябре 1999 года мировой рекорд (46 плавок в сутки), осуществив 51 плавку за 24 часа.

Отдельный прокатный завод BSW изготовляет стальную арматуру, катанку и проволоку, выпуская в общей сложности 1,7 млн. т стали в год. В настоящее время это предприятие входит в состав Badische Stahl Group, которой, кроме него, принадлежат также компании Badische Stahl Engineering (BSE) и Badische Stahl Technology (BST). В начале текущего года Badische Stahl Group приобрела консалтинговую фирму Manfred Bender's Bender Corp., занимающуюся вопросами обеспечения экологической безопасности функционирования плавильных цехов.

Badische Stahlwerke продает продукцию массового спроса по невысоким ценам. Единственный шанс добиться успехов в производстве, считает руководство компании, заключается в росте производительности и снижении затрат и издержек.

Операторы завода установили мировой рекорд продолжительности одной плавки в электродуговой печи № 2 фирмы BSE Concast. Среднее время от выпуска до выпуска составило в рекордный день 28 минут 36 секунд. Количество произведенного за эту плавку металла достигло 79 т. Тщательно выполненные сервисные и ремонтные работы обеспечили бесперебойное функционирование плавильного цеха на протяжении всего дня. Принятые меры по уменьшению выбросов ЭДП газообразных отходов позволили исключить их проникновение в плавильный цех. В течение суток, когда был установлен мировой рекорд, потребление кислорода в общей сложности составило 38,6 кубических метров на тонну, т.е. обычное в таких случаях количество. В свою очередь, расход электроэнергии не превысил 319 кВт-ч/т.

Как и в США, электроэнергетика Германии в настоящее время столкнулась с рядом серьезных проблем, вызванных дерегуляцией отрасли. Но немецкий рынок в отличие от американского, по оценкам экспертов Badische Stahlwerke, сегодня не испытывает недостатка в электроэнергии. И, если в США ее стоимость в пиковые часы резко возрастает, то немцы с таким явлением пока не сталкивались. При посещении в январе текущего года американского прокатного завода специалисты Badische Stahlwerke заметили, что стоимость электроэнергии отображается на экранах мониторов операторов. Делается это для того, чтобы руководство американского предприятия могло принять решение о целесообразности продолжения производства в пиковые часы, когда ее цена достигает максимума.

В последнее время специалистам японского сталелитейного завода Fukuyama Works, принадлежащего концерну NKK, удалось сократить на семь минут продолжительность плавки от выпуска до выпуска в трех заводских кислородных конвертерах благодаря применению технологии бесшлаковой плавки (slag-free tapping). В ходе данной операции перед загрузкой горячего металла в кислородный конвертер из него удаляется весь кремний и снижается уровень содержания фосфора. Эта работа осуществляется в ковшах на установках для удаления кремния.

Обычно дефосфорация занимает большую часть времени, в течение которого в конвертере проводятся продувка и рафинирование. Если фосфор удален заблаговременно, операторам остается лишь обезуглеродить металл. Следует также помнить, что интенсификация продувки приводит к увеличению выбросов газов и пыли, что, в свою очередь, снижает производительность. Принимая во внимание данные обстоятельства, специалисты Fukuyama Works разработали и используют специальные фурмы, которые подавляют пылеобразование, благодаря чему интенсивность продувки повышается на 20%, а ее продолжительность сокращается на 4 минуты за одну плавку. Эксперты завода указывают еще на такое преимущество бесшлакового изготовления стали: подготовительный период между выпуском плавки и следующей загрузкой занимает меньше времени, чем обычно, когда в течение этого периода операторы тратят некоторое время на удаление шлака из горловины конвертера. Кроме того, применение технологии бесшлаковой плавки, как отмечают специалисты Fukuyama Works, наносит меньший ущерб огнеупорным материалам конвертера.

AK Steel представляет

антимикробное покрытие

В ближайшее время в США будет построено первое в стране жилое здание, для сооружения которого планируется использовать конструкции из стали со специальным покрытием, содержащим вещество, подавляющее размножение бактерий, грибка и плесени. Поставку нержавеющей и углеродистой стали с таким покрытием обеспечит компания AK Steel. Антимикробное вещество, получившее название Agion, разработано фирмой Agion Technologies of Wakefield.

Вышеуказанное здание площадью 11 тыс. кв. футов (1022 кв. м) возводится в районе Сими Вэлли (штат Калифорния). Специальное покрытие содержит цеолит серебра, что делает управляемым высвобождение ионов серебра во влажном состоянии. Эти ионы замедляют и подавляют рост и размножение деструктивных микроорганизмов, в частности, плесневых грибков.

По данным экспертов, сталь с покрытием, содержащим Agion, может использоваться при изготовлении медицинского и кухонного оборудования, бытовых приборов, а также различных приспособлений для оснащения операционных комнат и лабораторий. В промышленности подобный материал можно применять при сооружении коммуникационных систем, в холодильном оборудовании и в установках по упаковке пищевых продуктов. Следует отметить, что технология Agion уже находит свое применение в ковровых волокнах, при изготовлении кожи для пошива обуви и в автомобильных кондиционерах.

Что касается жилого дома в Сими Вэлли, то из стали с покрытием, содержащим Agion, планируется изготовить системы обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха внутри строения, а также перила, дверные ручки, водопроводные краны и пр. Кроме того, подобный материал предполагается задействовать в стальных каркасных конструкциях здания, с тем чтобы усилить его способность противостоять пожару и землетрясению.

Архитектор Дэвид Мартин уже успел получить награду от American Institute of Architects за разработку данного проекта, когда к нему обратились специалисты AK Steel. Выяснилось, что идеи обеих сторон о развитии жилищного строительства на базе применения низкозатратных стальных материалов фактически совпадают. Поэтому не вызывает удивления то, что Дэвид Мартин и AK Steel легко договорились о продолжении совместного сотрудничества в этом направлении.

Олег Зайцев,
по материалам New Steel

 
© агенство "Стандарт"