Контролируемое охлаждение

 15 июня 2011

/Rusmet.ru, Ольга Фомина/ Развитие металлургии невозможно без внедрения новых наукоемких технологий, позволяющих конкурировать на внешних рынках. Установки управляемого или контролируемого охлаждения, по сути, можно назвать оборудованием нового поколения, которое позволяет улучшить показатели выпускаемой продукции при одновременном снижении затрат на ее производство.

Перспективное направление

Для разработки новых марок стали с улучшенными показателям металлурги, как правило, используют процесс легирования, т.е. добавления в состав стали дорогостоящих элементов, таких как никель, хром, медь, молибден, и дополнительных нагревов продукции, требующих больших энергозатрат. Использование же установок контролируемого охлаждения, позволяющих применять в производстве процесс термомеханической обработки, дает возможность отказаться от легирования и снизить затраты на производство высокопрочных сталей на 20-30%.

В принципе, эффект термомеханической обработки стали известен достаточно давно. Так, еще  в начале 1950-х годов советский ученый М.Л. Бернштейн в своих научных трудах описывал, что за счет быстрого охлаждения, фиксирующего внесенные при пластической деформации кристаллические строения, можно повысить прочность и вязкость стали, не меняя при этом уровень легирования. Зарубежный опыт показывал, что для создания конкурентоспособных сталей разной прочности и с улучшенными в несколько раз характеристиками в прокатном цехе должна работать установка контролируемого охлаждения (УКО), позволяющая равномерно и быстро снижать температуру металла и поддерживать ее в строго заданном интервале в конце охлаждения. Однако тогда в СССР термомеханическая обработка стали не осуществлялась, за исключением контролируемой прокатки, при которой металл охлаждают на воздухе.

Тем не менее, установки контролируемого охлаждения предоставляют возможность получения высококачественного листа с мелкозернистой структурой. Как известно, чем мельче зерно (структурные единицы металлов – кристаллы неправильной формы), тем выше прочность стали и тем она более хладостойка. Данный процесс включает в себя несколько этапов. Сначала сталь нагревают на стане до заданной температуры и деформируют. Затем металл «подстуживают» на установке контролируемого охлаждения и возвращают на прокатный стан, где сталь повторно деформируют, но уже при более низкой температуре. Деформация металла в две стадии приводит к измельчению зерна на первой стадии прокатки и к его упрочнению за счет создания на второй стадии фрагментов внутри зерен.

Кроме того, за счет экранирования кромок, головного и хвостового участков раската, а также быстродействия системы охлаждения наличие УКО позволяет получать сталь с пониженным уровнем напряжения и анизотропией свойств. Возможен также выпуск листа заданного химического состава с более высоким пределом текучести при сохранении заданного предела прочности, с уменьшением числа и общего объема легирующих компонентов. С помощью УКО можно осуществлять и производство проката для тонкостенных труб. За счет использования УКО расширяется сортамент сталей для электросварных труб, стойких к сероводородному растрескиванию, повышается общая продуктивность прокатного оборудования благодаря высокой температуре прокатки и увеличению максимальных обжимов в чистовой клети.

Небольшой опыт

К сожалению, несмотря на очевидные преимущества, в украинской металлургии сегодня практически не используются установки контролируемого охлаждения. В настоящее время такой агрегат есть на ОАО «Алчевский металлургический комбинат». Он был смонтирован в рамках технического перевооружения толстолистового прокатного стана 2800 в стан 3000 еще в 2006 году.

Однако в текущем году завершаются работы по сооружению комплекса установки контролируемого охлаждения производства фирмы SMS Siemag в толстолистовом цеху меткомбината «Азовсталь». В данный проект строительства только за прошлый год было вложено $3,192 млн. В текущем году планируется финансирование в размере еще $44.047 млн.

По словам представителей предприятия, ввод в эксплуатацию УКО позволит Азовстали снизить себестоимость листа за счет уменьшения количества легирующих элементов, улучшить свариваемость листа благодаря снижению углеродного эквивалента, повысить производительность стана благодаря более высокой температуре чистовой прокатки, достичь более высокой степени обжатия листа при чистовой прокатке, а также улучшить механические свойства без увеличения расхода легирующих элементов.