Технологичный переплав

Ученым и машиностроителям при поддержке государства удалось реализовать пилотный металлургический проект, не имеющий аналогов в мире. Он может дать новые возможности для развития всей отрасли тяжелого машиностроения

Машиностроительный концерн «Ормето-ЮУМЗ» (Оренбургская область) представил министру промышленности и торговли РФ Денису Мантурову уникальный для мировой металлургической отрасли комплекс производства сплошных и полых заготовок из легированных сталей методом электрошлакового переплава (ЭШП). Инновационное производство создано на условиях государственно-частного партнерства: 499 млн рублей из необходимого миллиарда выделил федеральный бюджет по линии Минпромторга РФ в рамках госконтракта по внедрению НИОКР в промышленности. Как отмечают участники проекта, без господдержки проект вряд ли удалось бы реализовать. По задумке разработчиков, это лишь пилотный проект, который станет основой для распространения инновационной технологии и современного оборудования на российских машзаводах, нуждающихся в модернизации металлургических мощностей.

Многозадачность

Проект орского комплекса ЭШП - редкий пример успешной совместной работы российских ученых и машиностроителей по внедрению в промышленность отечественных инновационных разработок.

- Наш центр разработал комплексную технологию производства, совместно с НПФ «Комтерм» выполнил эскизный и технический проект, спроектировал и изготовил систему автоматизированного управления, осуществил шефмонтаж, пусконаладку, контроль за испытанием оборудования и обучил специалистов, - рассказывают в НПО «ЦНИИТМаш» (входит в ГК Росатом). - ОРМЕТО-ЮУМЗ сам изготовил все механическое оборудование, модернизировал инфраструктуру комплекса. На российских предприятиях произведена значительная доля электротехнического оборудования, важнейшие компоненты системы автоматического управления.

На строительство нового производства ушло три года, еще примерно год - на подготовку к горячему пуску (первую единичную продукцию начали получать весной 2013 года). Сейчас комплекс работает в режиме опытно-промышленной эксплуатации, но уже способен выпускать высококачественные сплошные и полые заготовки весом до 30 тонн из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей для различных отраслей промышленности.
В перспективе машиностроители рассчитывают вывести его на промышленную производительность в 6 тыс. тонн в год.

- Уникальность комплекса ЭШП в его многофункциональности и возможности производить заготовки из широкого спектра материалов для современных изделий тяжелого и энергетического машиностроения, - поясняет ведущий специалист ЦНИИТ­Маш Жания Каширина. - Установка состоит из двух колонн, которые могут работать как независимо друг от друга, так и совместно - для получения крупногабаритной номенклатуры. Отличительная особенность установки в том, что здесь можно получать не только сплошные слитки, но и полые заготовки диаметром от 500 до 1400 мм (в перспективе - до 2 метров) с толщиной стенки в 55 - 300 мм и длиной до 9 метров. В мире подобных комплексов еще не было.

Разработчикам удалось существенно снизить материальные и сырьевые затраты.
В отличие от установок ЭШП, которые работают на машзаводах со времен СССР, новый комплекс имеет источник питания регулируемой пониженной частоты тока 0,1 - 10 Гц и систему автоматического управления, основанную на контроле большого массива электрических, кинематических, тепловых, физико-химических параметров процесса. По словам заместителя главного инженера по спецметаллургии орского завода Анатолия Красовского, в совокупности это позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 15 - 22%, а коэффициент использования металла увеличить не менее чем на 15%. При этом существенно повышается качество самого металла: он не только практически полностью освобождается от примесей и неметаллических включений, но и приобретает улучшенные механические и эксплуатационные характеристики, соответствующие требованиям конструкторов ХХI века.

За создание и промышленное освоение инновационной ресурсосберегающей технологии спецметаллургии авторы удостоены премии правительства РФ в области науки и техники за 2013 год.

Перспективность

Инновационные технологии, использованные в новом комплексе, позволяют машиностроителям развиваться сразу в нескольких новых направлениях. Как пояснили в отделе маркетинга ОРМЕТО-ЮУМЗ, во-первых, теперь машкорпорация может производить длинномерные трубы и трубные заготовки, которые применяются для паропроводов острого пара (иначе - сухого, перегретого выше температуры конденсации при данном давлении) на атомных и тепловых электростанциях. Они требуют особого качества стали, минимального количества стыков. Во-вторых, у предприятия впервые появилась возможность самостоятельно выпускать валы роторов, в том числе для развивающегося в мире производства ветрогенераторов. Помимо этого, отмечают машиностроители, ОРМЕТО-ЮУМЗ теперь может усилить позиции на рынке валков для станов горячей и холодной прокатки, повысив их износостойкость в 1,5 - 2 раза.

Разработчики комплекса ЭШП видят перспективы глобальнее. Как пояснили в научном центре, проект нацелен на создание нового класса оборудования и освоение в России новой технологии производства. Фактически в Орске запущена пилотная установка, на примере которой ЦНИИТМаш и Минпромторг (основной обладатель патентов) отрабатывают инновационную технологию, чтобы распространять ее на другие российские машиностроительные заводы. ОРМЕТО-ЮУМЗ при этом может выступить как основной поставщик металлургического оборудования нового класса. По прогнозам специалистов, внедрение новой технологии повысит конкурентоспособность российского машпрома на внутреннем и внешнем рынках металлоизделий ответственного назначения, в том числе атомного.

В НИИ утверждают, что потребности в новой технологии есть, и ряд крупных машзаводов уже проявили к ней интерес. «Установки ЭШП не менялись в стране на протяжении двадцати лет. Промышленность в мире при этом шагнула далеко вперед, что позволяет иностранным машиностроителям получать сплавы более высокого качества», - объясняет Анатолий Красовский.

Первоочередных задач перед отраслью две - принципиальное улучшение качества заготовок и снижение себестоимости. Отметим, что последние полтора года промышленники предрекают смерть металлургическим производствам в составе российского машпрома именно по причине существенного устаревания производственной базы, ее низкого технического и технологического уровня, который не позволяет выпускать точные высококачественные заготовки. По оценкам ЗАО «Литаформ» (СП КамАЗа и НИИТавтопрома), основные литейные производства РФ оснащены технологическим оборудованием 60 - 70-х годов прошлого века и не могут обеспечить требования современного машиностроения, что препятствует его дальнейшему развитию. Так, в конце 2013 года ОАО «Уралмашзавод» (контролируется Газпромбанком, конкурент ЮУМЗ на рынке металлургического оборудования) объявил о закрытии устаревшего металлургического цеха из-за его нерентабельности (ежегодно приносил до 2 млрд рублей убытков), теперь решается вопрос о создании нового конкурентоспособного металлургического комплекса.

Российские литейщики неоднократно обращали внимание на острую потребность отрасли в инновациях, поэтому предложение ЦНИИТМаш может оказаться как нельзя кстати. Тем более что Минпромторг прогнозирует только на рынке тяжелого машиностроения страны рост до 2020 года на 20% (в 2013 году его объем составил 674 млрд рублей). Другой вопрос, что инвесторы относятся крайне осторожно к вложениям в металлургическое производство в рамках машиностроительного комплекса: редкие компании идут на его модернизацию без господдержки.

Справка:

Электрошлаковый переплав - электрометаллургический процесс, при котором металл в виде расходуемого электрода переплавляется в ванне электропроводного синтетического шлака под действием тепла, выделяющегося в шлаке при прохождении электрического тока. Капли металла проходят сквозь толщу шлаковой ванны, очищаются от примесей и опускаются, образуя металлическую ванну. Процесс происходит в водоохлаждаемой форме - кристаллизаторе, где металл постепенно, снизу вверх, кристаллизуется. По мере оплавления электрод подается в шлаковую ванну, поэтому объем металлической ванны непрерывно восполняется. В результате последовательного наплавления образуется слиток металла, лишенный дефектов традиционного наливного слитка.