В структуре промышленного производства Ростовской области доля предприятий металлообработки и машиностроения составляет 23,6%, доля металлургических предприятий — 11,5%. Преодолеть негативные тенденции последнего десятилетия предприятиям региона удалось благодаря поддержке администрации Ростовской области, которая предоставила им ряд налоговых льгот, оказывала и продолжает оказывать содействие в продвижении инвестиционных проектов. Для энергоемких производств в черной и цветной металлургии на основе экономически обоснованных расчетов администрацией области устанавливаются индивидуальные тарифы на электроэнергию, что тоже помогает стабилизировать ситуацию. Не менее важен для налаживания эффективной работы обмен опытом и взаимовыгодное сотрудничество с предприятиями и специалистами из других регионов Российской Федерации. С этой целью в рамках 2-й Межрегиональной выставки «Юг-Металл», организованной Министерством промышленности, торговли и транспорта Ростовской области совместно с Торгово-промышленной палатой и Выставочным концерном «Мировая коллекция», был проведен семинар, посвященный стратегии развития металлургии и металлообработки. Ученые Южного Федерального округа рассказали о своих последних достижениях, а на выставке среди других экспонатов были представлены наиболее перспективные разработки, запущенные в серийное производство. Плавильное оборудование нового поколения Дуговые печи постоянного тока нового поколения (ДППТНП), предлагаемые Научно-технической фирмой «ЭКТА»* (г. Москва), признаны российскими и иностранными специалистами лучшей мировой разработкой в области плавильного оборудования. Эти универсальные печи предназначены для плавки стали, чугуна и сплавов на основе алюминия и меди. Их можно использовать как в литейном, так и в металлургическом производстве. Применение в ДППТНП целого ряда изобретений позволило создать в них довольно необычные для дуговых печей условия плавки. В них отсутствует локальный перегрев металла под дугой, обеспечивается быстрое плавление шихты, а нагрев расплава происходит при его интенсивном перемешивании. За счет специальной расстановки сводового и подовых электродов перемешивание и плавление осуществляется одним и тем же током (в печах переменного тока для перемешивания применяются электромагнитные статоры, для работы которых требуется дополнительный источник питания). Такие условия проведения процесса позволяют использовать эти агрегаты для плавки высококачественных алюминиевых сплавов из всевозможных отходов, причем без применения специальных флюсов и систем дегазации. Газы и неметаллические примеси в процессе расплавления алюминиевых сплавов удаляются, а стальные и чугунные включения благодаря высокой скорости плавления и полному сливу не успевают растворяться в получаемом расплаве. Преимуществом новых установок перед традиционно применяемыми печами сопротивления, индукционными печами и т. д. является то, что металл в них не перенасыщается водородом. Перенасыщению препятствует образуемая шлаком зона раздела между расплавом металлов и атмосферой. Обладая всеми достоинствами индукционных тигельных и канальных печей, ДППТНП при работе в плавильном и миксерном режимах имеют перед ними существенные преимущества. Агрегаты нового поколения не боятся отключений электроэнергии, обеспечивают полный и дробный слив металла и могут эксплуатироваться как в односменном, так и в многосменном режимах. В отличие от западных аналогов в печах фирмы «ЭКТА» можно производить выдержку и рафинирование стали, чугуна и сплавов на основе алюминия, а также осуществлять активные металлургические процессы десульфурации, дефосфорации и управления химсоставом. По качественным показателям получаемые в этих печах сплавы приближаются к сплавам, получаемым в плазменных печах.* (В аналогичных установках иностранного производства качество металлов получается не выше, чем в дуговых сталеплавильных печах переменного тока.) Модельный ряд печей фирмы «ЭКТА» включает установки, рассчитанные на загрузку от 500 кг до 100 т переплавляемого металла. Время расплавления практически не зависит от емкости печей и составляет: для стали и чугуна — 35–40, для медных и алюминиевых сплавов — 15–17 минут. Компания изготавливает также агрегаты, состоящие из двух плавильных емкостей, работающих от одного силового источника электропитания. Пока в одной емкости происходит плавление, в другой могут производиться процессы рафинирования, миксирования, раздачи металла, завалки и заправки. Быстрая перекоммутация источника электропитания дает возможность вести эти процессы в обеих емкостях поочередно. При замене действующего парка морально устаревших печей на установки ДППТНП потребление электроэнергии может быть значительно уменьшено. Например, если удельный расход электроэнергии при использовании индукционных тигельных печей и канальных миксеров составляет 1000–3000 кВт•ч/т, то удельные энергозатраты при применении дуговых печей постоянного тока (благодаря высокой скорости процесса и отключению после каждой плавки) не превышают 400–450 кВт•ч/т при плавке и находятся в пределах 60–90 кВт•ч/т при нагреве и выдержке расплава в миксере. Экономия электроэнергии при использование ДППТНП вместо дуговых сталеплавильных печей (ДСП) может составлять до 30%. При этом угар графитированных электродов сокращается с 5–6 до 1,5 кг/т, угар металлов — до 1,5% (за счет окислов азота в печи поддерживается восстановительная атмосфера). Экономия ферросплавов достигает 60–90%. При использовании оборудования фирмы «ЭКТА» для переплавки чугунной стружки потери сокращаются с 40-50 почти до 0%. Значительно улучшаются и экологические показатели. Уровень пылегазовыбросов при установке дуговых печей постоянного тока снижается в среднем в 15 раз, что дает возможность соблюдать экологические требования без строительства систем пылегазоочистки. Уровень шума при работе установок фирмы «ЭКТА» тоже не превышает допустимых норм (при плавке в ДСП он составляет 112–115 дБ). Конструкции плавильных частей ДППТНП и ДСП отличаются незначительно и в результате доработки печи ДСП могут быть переведены на питание постоянным током. Срок окупаемости затрат на реконструкцию печей составляет, как правило, от 6 до 18 месяцев. Химико-термическая обработка сталей и сплавов Научно-производственное предприятие «Нитрид» (г. Саратов) в этом году наладило выпуск печей для химико-термической обработки сталей и сплавов «Нитрид-350». Печи предназначены для проведения в восстановительной атмосфере процессов газового азотирования, отжига и отпуска стальных деталей, режущего инструмента, а также деталей штампов и пресс-форм. Изготавливаемое фирмой оборудование дает возможность проводить процесс азотирования не в чистом аммиаке, а в многокомпонентной газовой среде. Использование этой технологии вместо традиционной позволяет отказаться от применения токсичных галогеносодержащих реактивов и увеличить толщину насыщенного азотом поверхностного слоя в 1,3–1,5 раза (в зависимости от марки стали обрабатываемой детали). В результате азотирования снижается коэффициент трения изделий, работающих в условиях скольжения, а их износостойкость повышается. Увеличивается и разгаростойкость поверхностного слоя, что существенно улучшает характеристики пресс-форм, используемых для литья под давлением. Поверхностная твердость и прочность материалов, обработанных по данной технологии, не изменяется при нагревании до 400–450 °С, а азотированный слой хорошо шлифуется и полируется. С большой эффективностью малогабаритные напольные установки «Нитрид-350» можно использовать для упрочнения режущего инструмента, применяемого для обработки электротехнических и высоколегированных сталей. Печь имеет рабочую камеру диаметром 350 мм и высотой 700 мм, что довольно удобно для эксплуатации в инструментальных цехах. Мощность оборудования — 15 кВт, максимальная температура в контейнере — 800 °С. От ранее выпускавшихся установок «Нитрид-350» отличается ускоренным процессом охлаждения деталей. Если раньше время охлаждения зависело от скорости остывания печи и составляло 15-18 часов, то в новой модели реторта извлекается из печи и охлаждается окружающим воздухом. Теперь весь процесс занимает 2–3 часа. Кроме упрочнения, в «Нитрид-350» можно проводить антикоррозионное азотирование изделий из нелегированных конструкционных сталей, эксплуатируемых в агрессивных средах. Стоит агрегат около 450 тыс. руб. Для приготовления многокомпонентной насыщающей атмосферы и ее подачи в камеру азотирования НПП «Нитрид» выпускает установки управления газонапуском Н1А. Эти установки обеспечивают подачу в печь смеси нужного состава в соответствии с заданной программой. Регулирование расхода газа может производиться в диапазоне 0–4 м3/ч. В процессе химико-термической обработки оборудование контролирует степень диссоциации аммиака и осуществляет утилизацию отработанных газов. Энергопотребление Н1А составляет 5 кВт. Стоит установка управления газонапуском 240 тыс. руб. Порошковая металлургия Сотрудники предприятия «Синтез», созданного при Донском государственном техническом университете (ДГТУ, г. Ростов-на-Дону), выступили на семинаре с сообщением о разработанном ими технологическом процессе и комплексе неэнергоемкого оборудования для выпуска малых партий изделий (от 100 до 100 000 шт.) из порошковых сталей и сплавов. Технологический комплекс позволяет изготавливать составные, локально упрочненные и сложнопрофильные детали, механическая обработка которых сведена к минимуму. В качестве исходных материалов для производства можно использовать порошковые углеродистые (в т. ч. с антифрикционными добавками) и легированные стали (твердость изделий из которых после цементации и закалки составляет 40–45 по HRC), порошки бронзы, латуни и меди, измельченные твердые сплавы группы ВК, а также материалы из переработанной стружки цветных металлов. Для организации технологической линии можно использовать имеющееся на предприятиях прессовое и термическое оборудование и тем самым значительно снизить затраты на внедрение метода порошковой металлургии. Экономический эффект от внедрения технологии определяется сокращением дорогостоящих операций механической обработки. При производстве каждой тонны изделий экономия может составлять от 20 до 100 тыс. руб. (при средней стоимости металлического порошка 20 000 руб/т). Крупнейший на Юге России производитель металла Сулинский металлургический завод (г. Красный Сулин, Ростовская обл.) выпускает практически все основные виды металлопродукции — от арматуры для упрочнения железобетонных конструкций до строительных гвоздей. Кроме того, здесь производится железный порошок ПЖВ 2, ПЖВ 3, ПЖВ 4 и ПЖВ 5. Порошки этих марок применяются для изготовления изделий методом порошковой металлургии, при мокрой дефектоскопии колесных пар железнодорожного транспорта, а также для производства порошковой проволоки. В металлургической промышленности использование порошковой проволоки для внепечной обработки жидких металлов позволяет существенно улучшить качество сталей. С помощью электрошлакового наплавления проволоки можно придать требуемые свойства деталям, работающим в условиях больших нагрузок, абразивного изнашивания и высоких температур. При сварке некоторые виды проволоки позволяют формировать швы в любом пространственном направлении и положении соединений, включая направление сверху-вниз (ППТ-17). Благодаря тому что большинство марок проволоки имеют самозащиту, сварка и наплавка производятся открытой дугой. Потери при использовании порошковой проволоки составляют 5–15% , в то время как при сварке электродами они достигают 65%. Опытное производство ОАО «НИИМонтаж» (г. Краснодар) изготавливает технологические линии по производству сварочной порошковой проволоки и проволоки для внепечной обработки стали. В состав оборудования для производства сварочной порошковой проволоки входит волочильный стан, состоящий из шести барабанных модулей, профилегибочная машина, аппарат для заправки проволоки, размоточное устройство и пульт управления. Исходными материалами для производства служит холоднокатаная лента из низкоуглеродистой стали шириной 10–24 мм и толщиной 0,2–0,5 мм и многокомпонентная порошкообразная шихта. На выходе технологической линии получается двухслойная трубчатая проволока, диаметр которой может устанавливаться в пределах от 0,8 до 3,2 мм. Максимальная производительность оборудования — 1500 кг проволоки за одну смену. Оборудование для производства порошковой проволоки для внепечной обработки стали состоит из размоточного агрегата, прокатно-формовочного стана, стыкосварочной и зачистной машин, волочильного стана и вертикально-сматывающего устройства. Для формирования проволоки диамером 13 и 16 мм используется холоднокатаная лента из стали 08КП шириной 60 мм и толщиной 0,5 мм и порошковые наполнители из ферросплавов, металлов и минералов или руд. Скорость формирования проволоки и заполнения ее шихтой составляет 0,3–0,5 м/сек. Кроме волочильного оборудования, ОАО «НИИМонтаж» производит около 35 марок порошковой проволоки для наплавки и сварки. Одной из последних разработок фирмы является проволока для сварки трубопроводов из высокопрочного чугуна, изготавливаемая из никелевой ленты. Проволока может успешно применяться вместо электродов фирмы «Кастолин». Перспективной разработкой является и проволока ПП-АНВ8 для механизированной сварки в среде углекислого газа конструкций из среднелегированных сталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Эта марка выпускается диаметром 2,6 и 3,2 мм. К новинкам «НИИМонтаж» относится также проволока ПП-Нп-35В9Х3СФ, предназначенная для наплавки под флюсом (АН-20 или АН-26) деталей, работающих при повышенных температурах и больших удельных давлениях (прокатные валки, штамповый и прессовый инструмент и др.) Проволока имеет диаметр 5 мм. Твердость наплавленного металла составляет 42,5–54,5 по HRC. Электроды для упрочнения, сварки и резки металлов На стенде Сычевского электродного завода (Смоленская обл.) можно было воочию убедиться в качестве электродов, выпускаемых предприятием на швейцарском оборудовании по технологии фирмы Mansa Soudage S.A. В частности, представители завода продемонстрировали посетителям, как с помощью их электродов можно соединять разнородные сплавы и стали, производить сварку и наплавку чугуна, а также резку и строжку металлов. Из 25 марок выпускаемых заводом электродов наибольший интерес представляют электроды марок МТГ, «Булат-1», АНО-29М и СЭЗ А-1. Электроды МТГ-01К с основным покрытием предназначены для ручной дуговой сварки корневого шва. Они изготавливаются диаметром 2,5 и 3 мм. При их использовании для сварки стыков трубопроводов (из сталей с номинальным сопротивлением разрыву до 530 МПа) шов образуется не только на наружной, но и на внутренней стороне трубы (обратный валик). МТГ-01К применяются также для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей (с номинальным сопротивлением разрыву до 590 МПа). С помощью МТК-01К можно производить сварку во всех пространственных положениях стыков, кроме вертикального (сверху вниз). Сварка производится на короткой дуге постоянным током прямой или обратной полярности и характеризуется стабильной дугой, малым разбрызгиванием и легким удалением шлака. Наплавленный металл устойчив к разрыву (временное сопротивление — 510–590 МПа) и имеет хорошие показатели ударной вязкости даже при низких температурах (120 Дж/см2 при +20 °С, 60 Дж/см2 при -20 °С и 34 Дж/см2 при -60 °С). Электроды марки АНО-29М предназначены для сварки угловых, стыковых и нахлесточных соединений из металла толщиной от 3 до 20 мм. Они позволяют производить процесс при всех пространственных положениях соединений, включая вертикальное (сверху вниз). Сварка высокопроизводительным способом «сверху вниз» производится опиранием (электрод при этом находится под углом 40-70° к направлению сварки). Сварка в нижнем положении выполняется короткой дугой. Электроды АНО-29М обеспечивают легкое повторное возбуждение и стабильное горение дуги. Провар корня шва производится на глубину 1–2 мм. Наличие окалины и ржавчины на поверхностях свариваемых кромок не сказывается на качестве шва. Временное сопротивление металла шва к разрыву составляет не менее 450 МПа. АНО-29М выпускаются диаметром 2,5; 3,0; 4,0 и 5,0 мм. Электроды марки «Булат-1» предназначены для дуговой наплавки быстроизнашивающихся деталей горнодобывающих и строительных машин, работающих в условиях интенсивного ударно-абразивного воздействия. Наплавка производится на постоянном токе обратной полярности при нижнем и наклонном положениях детали. На переменном токе электроды позволяют производить процесс в любых пространственных положениях. При использовании «Булат-1» обеспечивается многослойная бездефектная наплавка на детали из самых различных конструкционных сталей. Полученный слой не поддается механической обработке и является эффективной защитой от абразивного изнашивания при температурах до 900 °С. Твердость наплавленного металла составляет 57-62 по HRC. «Булат-1» выпускается диаметром 4 и 5 мм. Электроды СЭЗ А-1 предназначены для ручной дуговой резки и строжки любых металлов и сплавов. Кроме того, они могут применяться для исправления литейных и сварных дефектов, для разделки трещин и для удаления лишнего металла. Резка с помощью этих электродов производится на постоянном токе обратной и прямой полярности. СЭЗ А-1 имеют экзотермическую обмазку, благодаря которой обеспечивается внесение тепла в область разделки, а содержащиеся в обмазке оксидные добавки исключают прилипание к обрабатываемой поверхности брызг металла. Электроды позволяют производить разделку с большой скоростью во всех пространственных положениях, включая потолочное. СЭЗ А-1 выпускаются диаметром 2,5; 3,0; 4,0 и 5,0 мм. ОАО «ЭМК-Атоммаш» выпускает более 80 марок электродов самого различного назначения диаметром от 2 до 12 мм и длиной от 30 до 500 мм. Среди ряда электродов, пользующихся наибольшим спросом, стоит отметить электроды марок ЦЛ-11, ЦТ-15 и ЦЧ-4. Популярность электродов ЦЛ-11 связана с тем, что они позволяют сваривать многие виды высоколегированных сталей. С помощью этих электродов можно производить сварку изделий из коррозионно-стойких хромоникелевых сталей марок 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б и им подобных. Полученные швы отличаются высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии. Сварка производится постоянным током обратной полярности, временное сопротивление сварного соединения разрыву составляет 540 МПа. ЦЛ-11 выпускаются диаметром 3, 4 и 5 мм. Электроды ЦТ-15 предназначены для сварки ответственных деталей и сборочных единиц энергоустановок из сталей аустенитного класса марок 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т и им подобных, работающих при температуре до 660 °С. Сварные соединения получаются с помощью постоянного тока обратной полярности и имеют временное сопротивление разрыву 600 МПа. ЦТ-15 изготавливаются диаметром 3,4, и 5 мм. Электроды марки ЦЧ-4 предназначены для холодной сварки конструкций из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, из серого чугуна с пластинчатым графитом и для получения сварных чугунно-стальных конструкций. Кроме того, эти электроды могут применяться для заварки дефектов в чугунных отливках и для наплавки изношенных деталей из чугуна (в т. ч. для наплавки на них слоев под последующую наплавку спецэлектродами). Например, с помощью ЦЧ-4 можно изготавливать корпуса двигателей и насосов, гидроцилиндры, станины, направляющие, маховики, штампы и т. д. Сварка производится постоянным током обратной полярности. Временное сопротивление наплавленного металла и сварного соединения разрыву составляет 490–520 МПа. Электроды ЦЧ-4 выпускаются диаметром 3, 4 и 5 мм. Металлопрокат Особое место в экспозиции выставки занимал металлопрокат, поставками которого на Юг России занимаются фирмы, напрямую работающие с заводами-производителями. Компания «Северо-Кавказская база цветных металлов “Гриф”» (СКБ ЦМ «Гриф», г. Ростов-на-Дону) представила широкий ассортимент цветного металлопроката, выпускаемого Кировским заводом ОЦМ. На ее стенде сверкали медные и латунные листы и плиты, всевозможные трубки и прутки, ленты и проволока. Здесь же можно было увидеть различных размеров бронзовые слитки и чушки, тканые латунные сетки и другую продукцию медной группы высокой степени чистоты. СКБ ЦМ «Гриф» познакомила посетителей с алюминиевым прокатом Ступинского металлургического комбината. На стенде демонстрировались листы марок АМг2М и АД1М, пруток Д16 и шины марки АД31. Кроме того, в экспозиции СКБ ЦМ «Гриф» были представлены припои Новосибирского оловянного комбината. Просторный стенд компании «Югметаллснаб-Холдинг» (г. Ростов-на-Дону) можно было бы назвать пустым, если бы не две девушки, которые предлагали посетителям прейскуранты цен на продукцию, имеющуюся на складе фирмы. Из прайс-листов можно было узнать региональные цены на стальные балки Нижнетагильского металлургического комбината, на оцинкованный профнастил и лист производства Новолипецкого металлургического комбината, на стальной металлопрокат, выпускаемый Западносибирским металлургическим комбинатом, а также цены на трубы Днепропетровского трубного завода (Украина). Стенд пользовался популярностью, из чего можно сделать вывод о том, что среди посетителей выставки было немало специалистов. Александр Пуховский, фото Александра Иванова * Научно-техническая фирма «ЭКТА» создана учеными Всероссийского научно-исследовательского института электротермического оборудования. * Недостатком плазменных печей является их небольшая мощность, определяемая мощностью плазмотронов.