Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Ассоциация литейщиков Украины (АЛУ), Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Национальная металлургическая академия Украины, Белорусский национальный технический университет, Магдебургский университет им. Отто фон-Герике, AGN University of Science and Technology A. Mickiewicha, Московский государственный технический университет, Сибирский государственный университет и Запорожская торгово промышленная палата (ЗТПП) провели традиционную IX Международную научно-практическую конференцию «Литье 2013» и II научно-практическую конференцию «Металлургия 2013».
Проведение конференции именно в Запорожье, в непосредственной близости от Днепропетровска, Днепродзержинска, Кривого Рога, Мариуполя и других центров металлургической и литейной промышленности Украины, дало возможность ознакомить специалистов отрасли с новейшими достижениями ученых разных стран. А представители науки смогли изучить проблемы отрасли и ориентировать свои разработки на самые востребованные научно-технические направления.
О.И. Пономаренко, д.т.н., профессор, вице-президент АЛУ, открывая конференцию, выразила благодарность ее организаторам, в особенности ЗТПП, за помощь в издании сборника докладов. Отметила, что на мероприятие собрались представители 9 литейных кафедр украинских ВУЗов, и сотрудничество ученых с промышленностью будет расширено благодаря этой конференции.
Д.А. Антонюк, к.т.н., вице-президент (ЗТПП):
— Для ЗТПП большая честь принять на конференции ученых из разных стран. Она продолжила серию уникальных, систематически проходящих в Запорожье конференций и выставок, посвященных различным отраслям промышленности. Нам удалось собрать ведущих ученых и специалистов разных стран в области литья и металлургии. Мы прилагаем все усилия для развития науки и техники как в нашем регионе, так и в Украине в целом.
В.В. Лунев, д.т.н., проф., директор (Физико-технический институт, Запорожский национальный технический университет):
— Литейное производство — это малая металлургия. В Запорожской области работает 28 литейных цехов и заводов, и наш университет готовит для них специалистов. Пока не все предприятия приглашают в свои цеха наших студентов на производственную практику. Если такая тенденция будет продолжаться, мы не сможем эффективно обучать новых специалистов, и через 10 лет без квалифицированных литейщиков не сможет работать ни одно производство! Необходимо наладить активное сотрудничество между предприятиями и вузами.
Приветствие для участников конференции академика НАНУ, директора ФТИМС В.Л. Найдека:
— Литейное производство и металлургия являются наиболее важными отраслями промышленности Украины, которые в значительной степени определяют уровень развития и конкурентоспособность машиностроения. Техническое перевооружение производства и внедрение инновационных технологий, оборудования, средств контроля, управления и систем экологической защиты окружающей среды являются самыми актуальными задачами. На конференции представлены последние отечественные и зарубежные инновационные решения в области литейного производства и металлургии, новейшие технологии и оборудование для их реализации. Она укрепила связи академической науки с производством.
А.Н. Стоянко (Республика Беларусь) пожелал творческому союзу литейщиков и металлургов успехов, отметил давние традиции сотрудничества ученых и промышленников двух стран.
Ю.С. Пройдак, проректор по научной работе (Национальная металлургическая академия Украины), д.т.н., проф., вице-президент академии наук высшей школы, рассказал о перспективах и задачах современной металлургии XXI века. (Выступление будет опубликовано в следующем номере журнала).
В.Г. Герасименко, доцент (НМетАУ):
— Плоскую катаную металлургическую продукцию до начала 1990 х годов производили в нашей стране по традиционной схеме в основном на ОАО «Запорожсталь» и ОАО «Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича». В Запорожье первый сляб на тонколистовом стане был прокатан в 1938 году, в 1957 году началась реконструкция тонколистового цеха — производство горячекатаного листа впервые в СССР было переведено на рулонный способ. В 1988 году произведен капремонт тонколистового стана «1680» с установкой новых моталок для 16 тонных рулонов. На предприятии работает четыре прокатных цеха, производящих горячекатаную и холоднокатаную листовую сталь, стальную ленту, белую жесть и холодногнутые профили. Непрерывный тонколистовой стан (НТЛС) горячей прокатки «1680» с максимальной производственной мощностью 3,7 млн тонн в год горячекатаной полосы толщиной 2,0–8,0 мм, шириной 860–1500 мм и массой рулона до 16 тонн.
Цех холодной прокатки производит холоднокатаный прокат толщиной 0,2–2,0 мм, шириной 10–1500 мм и длиной листа до 3950 мм, а также рулоны массой до 15 тонн. В настоящее время методом прямой транзитной прокатки на НТЛС 1680 прокатывают до 95% горячекатаного проката.
Стан холодной прокатки «2800», введенный в эксплуатацию в 1963 году, производит крупногабаритный холоднокатаный и горячекатаный лист толщиной 1,5–5,0 мм, шириной 1000–2500 мм и длиной до 4000 мм из углеродистых, легированных и нержавеющих марок стали. Оба стана второго поколения реконструируют для повышения производительности и производства небольших партий продукции широкого профиля с повышенными механическими свойствами.
Производство листового проката электротехнических марок стали сосредоточено в основном в России, а 40% ее потребителей находятся в Украине, жаль, что они не доверяют отечественным изготовителям.
Т.М. Титова, к.т.н., доцент (ДГТУ):
— Важно широко привлекать на такие конференции представителей системы профильного образования и производственников металлургов. Еще несколько лет тому назад вся металлургия была в собственности государства, а теперь она в основном в частных руках и всем понадобились грамотные специалисты и научные разработки.
Нужно развивать потребление отечественного металла на внутреннем рынке, и для этого повышать его качество. Недавно Государственная администрация железнодорожного транспорта Украины «Укрзализныця» объявила тендер на партию металла. И оказалось, что качество украинского металла их не устраивает, требования к нему постоянно растут. Но у нас есть разработки направленные на повышение качества металлургической продукции. Поэтому нужно укрепить сотрудничество производства и науки и шире внедрять научные решения на украинских предприятиях.
Сталь была, есть и будет основным конструкционным материалом. Но кризис больно ударил по Украине: замедлился рост производства, упало качество исходного сырья, приостановилась модернизация производства, снизился спрос. Это опасно для промышленности. Нужно общими усилиями производственников и ученых так изменить технологии, чтобы они соответствовали лучшим мировым стандартам.
В современных условиях актуально создание технологий внедоменной десульфурации чугуна (ВДЧ). Ее использование позволит повысить конкурентоспособность современной металлопродукции в условиях постоянно увеличивающегося спроса на высококачественную и низкосернистую сталь. Стратегия производства стали данных марок ведущими мировыми металлургическими предприятиями предусматривает дальнейшее совершенство сквозной технологической схемы производства металлопродукции и, в частности, введение в нее одного из важнейших звеньев — ВДЧ. На практике современные металлургические комбинаты полного металлургического цикла реализуют два подхода к производству стальной продукции:
- дифференцированный, в основу которого положены требования к содержанию серы в конечной металлопродукции. Он требует разработки гибких технологических схем производства, в т. ч., с использованием средств внепечной обработки стали (ВОС). Его целесообразно использовать предприятиям, не располагающим полным комплексом средств ВДЧ и ВОС, а также тем, в марочном сортаменте которых присутствует только некоторая доля высококачественной и низкосернистой стали;
- с обязательной десульфурацией всего производимого чугуна для производителей, сортамент продукции которых полностью состоит из высококачественной стали, десульфурация которой осуществляется на всех этапах производства.
Отсутствие средств ВДЧ на большинстве отечественных экспортно-ориентированных предприятий не способствует выпуску конкурентоспособной металлопродукции и вынуждает занимать более низкую нишу на мировом рынке. Поэтому основная задача отечественной металлургии на современном этапе развития состоит в поиске средств снижения себестоимости металлопродукции при сохранении уровня требуемых свойств для конкретного марочного сортамента стали. Ее можно частично решить введением установок ВДЧ в технологическую схему производства.
В настоящее время только на трех отечественных предприятиях полного металлургического цикла используют установки ВДЧ и еще несколько предприятий намерены приобрести их. Практика их применения совместно с установками вдувания пылеугольного топлива свидетельствует о возможности получения в домне (ДП) передельного чугуна с нерегламентируемым содержанием серы. Такой подход обеспечивает плавность работы, экономию сырьевых и энергетических ресурсов и снижение себестоимости передельного чугуна на $50/тонну (по данным ПАО «АМК»). Его используют в качестве шихты для выплавки стали в кислородном конвертере (КК). В Украине используют несколько вариантов технологических схем производства стали. В случае отсутствия средств ВДЧ и ВОС производство стали обычного качества осуществляют по технологии: ДП — КК, что позволяет обеспечить конечное содержание серы на уровне 0,025–0,030%. Изготовление высококачественной стали предполагает применение современной технологической схемы: ДП — ВДЧ — КК — ВОС.
Внедрение технологий ВДЧ ведущими мировыми сталелитейными компаниями нацелено, прежде всего, на производство высококачественных марок стали. Эксплуатация отечественными предприятиями установок ВДЧ может быть ориентирована, главным образом, на улучшение технико-экономических показателей работы печных агрегатов при одновременном снижении себестоимости чугуна и стали. Использование средств ВОС и воздействие на сталь в процессе ее разливки и затвердевания позволит переориентировать украинских металлургов на выпуск продукции с высокой добавочной стоимостью и обеспечит их переход с мирового рынка дешевого металлопроката общего назначения на рынок высококачественного металла. Они перейдут от конкуренции по цене, к конкуренции по качеству продукции.
И.Ф. Михайлов, д.т.н., проф. (НТУ «ХПИ»), рассказал об использовании и разработке современных рентгеновских анализаторов для металлургического производства.
А.А. Ищенко, д.т.н., проф., зав. каф. (ПГТУ, Мариуполь), сделал сообщение о новых технологиях устранения брака в литье, восстановлении отливок с помощью современных материалов, ремонте направляющих прокатных станов.
К. Михаленков д.т.н., проф., (Национальный технический университет Украины «КПИ»), Томас Линк, В.В. Бойко, (Институт металлических материалов Технического университета Берлина) представили доклад о естественном старении литейных алюминиевых сплавов и выделения упрочняющих фаз в литом состоянии. Подробнее в № 1/2013 журнала.
Т.С. Милеева, зав. лабораторией (ОАО «БЕЛНИИЛИТ»):
— ОАО «БЕЛНИИЛИТ», основанное в 1957 году в Минске, разрабатывает инновационные технологии и оборудование для литейных производств. Основные направления работы: моделирование оборудования, оснастки, заполнения и формирования отливки и обработки (рис. 1), изготовление модельной оснастки, модернизация механообрабатывающего оборудования, проведение исследований и опытно-конструкторских работ изготовление опытных и промышленных образцов литейного оборудования.
Среди последних разработок — стержни для производства отливок головки блока цилиндров, вагонной группы, корпуса электродвигателя, крыльчатки насоса, а также кокильной оснастки. Предприятие производит различные модели стержневых машин для Cold-box-amin-процесса. Стержневая машина модели 4785 (рис. 2), работающая с использованием новой технологии изготовления крупных литейных стержней позволит:
-
повысить производительность отливки стержней;
-
отказаться от закупки импортного стержневого оборудования;
-
уменьшить затраты на формовочные и связующие материалы;
-
снизить брак стержней и отливок на 20%,
-
снизить расход песка и связующих материалов — на 15%.
Разработано оборудование для приготовления холоднотвердеющих смесей периодическим и непрерывным методами, технология и оборудование для производства отливок методом самозаполнения формы (рис. 3), машины для центробежного литья.
Жан Бах, Кюттнер (H.-J. Rachner. Kuttner GmbH & Co. KG):
— Литейная техника — хорошая основа для хорошей плавки. Фирма Kuttner уже 60 лет работает в литейной промышленности по всему миру, поставляет весь комплекс оборудования и услуг для литейных цехов от шихтования до пылеулавливания и автоматизации. Мы проектируем и поставляем вагранки (рис. 4) с холодным или горячим дутьем, с футеровкой и без, в соответствии с индивидуальными потребностями заказчика.
Наше технологическое оборудование для плавки в вагранках с холодным дутьем позволяет:
-
частично автоматизировать шихтование, используя скиповый подъемник и загрузочный желоб;
-
учитывать индивидуальные габариты печи для организации термически эффективного производства;
-
повысить температуру выпуска и снизить расход кокса;
-
увеличить гибкость металлургических процессов благодаря установкам вдувания для карбюризатора;
-
использовать оборудование для десульфации в непрерывной или цикличной работе.
-
Преимущество оборудования Kuttner в простоте и высокой эффективности!
Шихту для индукционных печей готовят с учетом требуемых видов скрапа, легирующих присадок и добавок, используя такое технологическое оборудование:
-
полностью автоматизированные загрузочные краны с бункерами типа «кенгуру» для скрапа;
-
бесшумные бесперебойные вертикальные бункеры для скрапа с низким износом;
-
загрузочные вагонетки для скрапа со стыковочными колпаками для вторичного пылеудаления;
-
отдельные дозирующие устройства для микролегирования;
-
оборудование для расчета состава шихты с определением экономически оптимальных рецептов.
Технологии Kuttner позволяют снизить затраты на плавку в вагранках с горячим дутьем. Классические решения для выбивки серийного литья учитывают особенности изделий. Технология по подготовке формовочной смеси включает мощные агрегаты для охлаждения и смешивания. Для крупного литья в формовочные смеси с химическим связующим (рис. 5) используют такое оборудование:
-
смесители непрерывного действия до 100 тонн/час с точным дозированием связующих и веществ, повышающих твердость;
-
двухканальный смеситель для добавления хромитового песка;
-
станции выбивки с временной нагрузкой до 100 тонн и качающейся поверхностью колосниковой решетки 4 x 25 м2;
-
звуко- и пыленепроницаемые кабины с эффективным пылеулавливанием;
-
механическое восстановление песка посредством отделения хромитового песка.
Kuttner предлагает комплексное планирование высокоавтоматизированных литейных цехов (рис. 6) с оборудованием от известных производителей для литья:
-
фитингов, гибких водонапорных труб методом центробежного литья и крупных фасонных частей методом литья в песок с фурановой смолой (Duker, Koca);
-
труб (Duker & Duktus);
-
тормозных дисков и муфт (Busch, GF, Hundhausen, рис. 7);
-
износостойких помольных шаров из хромсодержащих отходов (TISCO);
-
железнодорожных колёс и шасси и др.
На этапе планирования литейного цеха мы определяем и оптимизируем производственные и инвестиционные затраты, выполняем эскизное проектирование, технико-экономическое обоснование и базовый инжиниринг.
С.А. Стороженко (ДГТУ):
— Для повышения эффективности внепечной обработки литейных сплавов было проведено физическое моделирование гидродинамики металла в литейном ковше и изучен характер поведения газожидкостного факела при различных интенсивностях продувки и взаимодействие металла и шлака. Предложена схема разливочного ковша с фильтрующей перегородкой. Подробнее читайте в № 2/2013.
Ю.А. Николайчик (БНТУ):
— Для изготовления отливок из железоуглеродистых сплавов были предложены технологии приготовления и использования модифицированных наноструктурированными материалами противопригарных покрытий.
Были проанализированы причины образования дефектов на поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов (пригары, ужимины, засоры и просечки). Они вызваны высокотемпературными термохимическими, теплофизическими и гидродинамическими процессами контактного взаимодействия расплава и литейной формы.
Исследование физико-механических свойств противопригарных покрытий проводили стандартными методами. Моделирование процессов взаимодействия в контактной зоне «расплав — литейная форма» проводили с использованием пакета программ: «SolidWorks 2010», «COSMOSDesignSTAR V4.0» и СКМ «Полигон V12.1».
Модель механизма формирования высокотемпературной прочности противопригарных покрытий (рис. 8) предполагает использование алюмосиликатного наполнителя и наноструктурированного модификатора — бемита.
Были исследованы параметры процесса образования муллита в противопригарном покрытии и на их основе проведены внедрения противопригарных покрытий на предприятиях:
-
ОАО «Бобруский машиностроительный завод» для изготовления отливок деталей насосной группы из износостойких чугунов марок ИЧХ28 Н2, ЧХ22 Г (рис. 9, а) и нержавеющих сталей марок 12Х18 Н9 ТЛ, 12Х18 Н12 М3 ТЛ;
-
ОАО «Сморгонский литейно-механический завод» для отливок узлов печных установок (дверца котла рис. 9 б), а также отливок кокилей. Материал отливок СЧ 15;
-
ОАО «Минский завод отопительного оборудования» для отливок «Крышка» и «Казан», изготавливаемых из серого чугуна СЧ 20.
С.М. Лупинос (Государственный научно-исследовательский институт титана), представил доклад о методах исследования механизма и кинетики гетерогенных процессов. (Подробнее читайте в следующем номере журнала).
В.С. Богушевский (НТУУ КПИ) рассказал о регулировании скорости пресс-поршня машин литья под давлением. Подробно статья будет представлена в следующем номере журнала.
В рамках конференции был проведен конкурс студенческих работ.