Автогенная техника для металлургических производств

Состояние отрасли: вызовы и возможности

Металлургия — это не просто «плавка и прокат». Это огромные комплексы с полным циклом обработки металла. От руды до готового проката. И в докризисный период отрасль была одной из самых динамичных: 16% общепромышленного производства, из них 10% — чёрная металлургия.

Цифры впечатляют: более 70 млн т стали и 60 млн т готового проката в 2007 году. Но объёмы — не самоцель. Инвестиционные программы до 2010–2015 годов были нацелены на реконструкцию и модернизацию. Закупали и отечественную, и зарубежную технику.

А теперь — важный момент. Ключевое направление — увеличение разливки стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Именно они дают качественный металл и рост объёмов. В России в 2007 году этот показатель был не более 75%. Для сравнения: Китай — 91%, США, Япония, Южная Корея — 97%.

Что это значит? Объём работ по разработке и внедрению оборудования для металлургии — колоссальный. И это проектирование должно соответствовать мировым техническим, технологическим, экономическим и экологическим требованиям.

Исторический контекст: от лидерства к стагнации

25 лет назад СССР был мировым лидером в оборудовании для металлургии. Технический уровень соответствовал времени, строили заводы по всему миру. Но последние 15 лет — стагнация. Часть предприятий исчезла, многие потеряли специалистов.

Государство практически отказалось от поддержки отраслевых научных организаций. Металлургические комбинаты не имели средств на разработки в нужном объёме. В этой ситуации роль Гипромезов взяли на себя ЮЖУРАЛМАШЗАВОД и УРАЛМАШЗАВОД. Они обеспечивали контракты, подбор субподрядчиков, техническую поддержку.

Оснащение автогенным оборудованием — задача «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ». Разработка и изготовление на собственном опытном производстве. Практичный подход.

Машины газовой резки для МНЛЗ: скорость и экономия

Металлургия — крупнейший потребитель газопламенной техники. Кислородная резка металлов остаётся самым эффективным и экономически целесообразным процессом. Самые низкие затраты на погонный метр. В заготовительных операциях — 80–85% объёма.

Где применяется автогенная техника? В МНЛЗ — резка слябов, блюмов, сортовых заготовок. В машинах огневой зачистки обжимных цехов. Для поверхностной строжки. На прокатных станах — обрезка кромки листа. В копровых производствах — разделка лома. И ещё десятки задач, где используется ручная аппаратура.

Главная особенность? Условия эксплуатации — самые тяжёлые. Надёжность должна быть на высшем уровне. Конструкция — максимально простая, без сложных ремонтов. Большинство оборудования — для автоматического режима, с большим ресурсом.

Особенности резки в МНЛЗ: шесть ключевых параметров

Кислородная резка мерных заготовок в МНЛЗ характеризуется:

• ✓ Резка синхронно с разливкой и подачей непрерывного слитка
• ✓ Толщина металла более 100 мм
• ✓ Расстояние от резака до поверхности — 50…100 мм
• ✓ Резка горячего металла (600–1000 °С)
• ✓ Работа в потоке: повышенные скорости, надёжность, безопасность
• ✓ Врезание в слиток — желательно без предварительного подогрева кромки

В этих параметрах работают и старое, и новое оборудование. Но технико-экономические показатели — разные. Новое оборудование обеспечивает резку при значительном росте производительности МНЛЗ.

Сравнение резаков: старая конструкция vs новая

Для слитков толщиной 150…300 мм:

Уменьшение ширины реза = экономия металла. Увеличение скорости = экономия кислорода и газа. В масштабах года — миллионы рублей. Не теория. Практика.

Кислород высокого давления: как решить проблему подачи

Совершенствование технологии резки — использование режущего кислорода высокого давления (20–25 кгс/см²) и водоохлаждаемого мундштука (стойкость до 6 месяцев).

Преимущества:

1. → Увеличение скорости резки слитка
2. → Уменьшение расхода кислорода и горючего газа на погонный метр
3. → Минимальное количество грата в зоне реза

Пример: ЭСПЦ ОАО «Северсталь», МНЛЗ №1. Модернизация вертикальной двухручьевой слябовой машины ОАО МК «ОРМЕТОЮУМЗ» + оборудование «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ» = рост порезки с 500 до 800 тыс. т/год. Скорость резки 200-мм сляба: с 500–550 до 750–800 мм/мин. Ширина реза: с 12–15 до 8–10 мм. Обслуживание — раз в полгода, во время профилактического ремонта.

Но есть проблема. Обеспечение МГР кислородом высокого давления сложно по двум причинам:

• ★ Основные затраты кислорода — в конвертерных цехах. Если МНЛЗ в другом цехе (например, электросталеплавильном), давление падает при отборе на продувку конвертеров
• ★ Магистрали большинства предприятий не рассчитаны на высокое давление — нужна прокладка новых трубопроводов

Решение? Дожимающие кислородные компрессоры перед МГР: выработка 200–400+ м³/час, давление 25–28 кгс/см². Комплектация однокубовыми ресиверами. Плюсы: не нужна дорогая магистраль от станции, мобильность, независимость от внешних факторов. Стоимость — адекватная.

Автоматизация: исключение человеческого фактора

Перспективное решение — комплексная автоматизация процесса газорезки в МНЛЗ. Результат? Полное исключение человеческого фактора. Оператор наблюдает, вмешивается только при выработке ресурса или аварии. В остальном — система работает как саморегулирующийся организм.

Как это работает? Все ветви энергоносителей оснащаются интеллектуальными датчиками давления и расхода, отсечными электромагнитными клапанами, регуляторами расхода с микропроцессорным управлением. Приборы связаны с АСУТП МНЛЗ и управляются согласно заложенной технологии.

Пример: закоксовывание сопел мундштука. Датчик расхода горючего газа сообщает в АСУТП → сигнал на регулятор расхода подогревающего кислорода → уменьшение подачи до необходимой стехиометрии → команда на уменьшение скоростей разливки и резки. Если регулировка невозможна — оператор получает сигнал о замене мундштука + звук. Замена — при первой технологической остановке.

Подобный комплект (ОАО «ОРМЕТОЮУМЗ» + «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ») уже работает на МГР четырехручьевой блюмовой МНЛЗ №2 в ЭСПЦ ОАО «НКМК».

Резаки для огневой зачистки: новая схема смешения

Машины огневой зачистки в обжимных цехах — в подавляющем большинстве оборудование 60–70-х годов прошлого века. Работают надёжно, требуют периодической замены резаков. Но давайте посмотрим с технической и экономической точек зрения.

Современные резаки имеют конструкцию внешнего смешения газов. Газы смешиваются в воздухе на выходе из сопел. Плюсы: относительная безопасность (газы поступают раздельно). Минусы:

• ✖️ Требуется высокая герметичность в зоне выхода газов → сложность в изготовлении и эксплуатации
• ✖️ Более низкая температура пламени (на 200–300 °С) из-за захвата внешнего воздуха → повышенный расход газов для той же мощности

Инжекторная схема — нецелесообразна и небезопасна из-за большого расхода газов. Оптимально — внутрисопловое смешение. Упрощение конструкции при сохранении безопасности. Высокая мощность пламени при меньшем расходе. Рост производительности.

Проработка и лабораторные испытания опытной конструкции проведены в «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ». При разумном подходе и на основе ТЭО — модернизация машин огневой зачистки возможна в короткие сроки.

Машины термической резки: от спецназначения до фигурного раскроя

Этот вид оборудования целесообразно разделить на две группы: машины специального назначения и машины для фигурной резки листового проката.

МТР с ЧПУ для резки листового проката — широкое применение в ремонтных и заготовительных производствах. Рынок представлен современными отечественными и зарубежными моделями с одинаковыми характеристиками. Оборудование длительного срока эксплуатации. Практически все российские металлургические комплексы имеют эту технику.

При развитии новых производств и цехов по разделке листового проката (готовые детали методом кислородной, плазменной или лазерной резки) — применение МТР с ЧПУ для фигурного раскроя найдёт ещё более широкое применение.

МГР для копровых цехов: работа в экстремальных условиях

Машины газовой резки для копровых производств — один из основных вспомогательных процессов. Работа в тяжёлых условиях: открытые площадки или неотапливаемые цеха. Перепад температур от –30 до +40 °С. Высокая запылённость. Загрязнённый металл толщиной до 1000–1200 мм.

Требования к МГР этого класса:

• ★ Всепогодные приводы
• ★ Простое управление с одновременной работой по трём координатам
• ★ Режаки с высокой прорезающей способностью и устойчивостью к тепловым нагрузкам
• ★ Стойкость к обратным ударам пламени
• ★ Газорегулирующее оборудование для надёжной работы во всём диапазоне давлений и расходов

Машины 70–80-х годов имеют высокий износ. Но замена сдерживается стоимостью: новая МГР — от 8 до 14 млн рублей. Потребовалось изучение технических и технологических особенностей эксплуатации и предложение машин новой конструкции.

Решение: по заказу ОМЗ «Спецсталь» для копровых цехов Ижорских заводов «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ» совместно с «ПЛАЗМАМАШ» разработало новое поколение МГР с частотно-управляемыми цифровыми приводами. Облегчённая консольная или портальная конструкция. Стоимость снижена до 6–8 млн рублей. Срок изготовления — 120–180 календарных дней. В декабре 2009 первые две машины поставлены ОМЗ «Спецсталь» и введены в эксплуатацию.

Ручное автогенное оборудование: переход на внутрисопловое смешение

Среди ручных резаков для металлургии — полное разнообразие: от индивидуального производства до серийной продукции. Но конструкции относятся к 60–70-м годам ХХ века. В подавляющем большинстве — аппаратура инжекторного типа.

Раньше основание для использования инжекторных резаков — применение горючего газа низкого давления (0,02–0,6 кгс/см²). Сейчас у большинства комбинатов: давление кислорода в магистралях 10–16 кгс/см², природного газа — 2,5–3,5 кгс/см².

При таких условиях оптимально — аппаратура с внутрисопловым смешением газов. Более производительная, экономичная, безопасная.

Преимущества внутрисоплового смешения перед инжекторным

В отличие от инжекторных, резаки с внутрисопловым смешением газов имеют:

• ✓ Устойчивость к обратным ударам пламени
• ✓ Концентрированное пламя для быстрого подогрева металла перед резкой
• ✓ Высокую скорость резки
• ✓ Длительный срок службы

Эти преимущества относятся к любому виду резаков: для разделительной резки, аварийной резки слябов/блюмов, поверхностной строжки металла.

«СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ» в содружестве с «МАГИМЭКС», «РОАР», Торговым домом «Центр сварочной техники» реализует инвестиционную программу по расширению выпуска продукции с внутрисопловым смешением.

Группы резаков:

• ★ Серия «НОРД» — для тяжёлых режимов работы
• ★ Серия «ДОН» — для лёгких и средних режимов

Оборудование предназначено для массового использования. Положительные качества уже оценили потребители. Отзывы свидетельствуют о хороших перспективах для роста объёмов производства.

Перспективы: что ждёт отрасль

Что в сухом остатке? Автогенное оборудование для металлургии — это не «консервация прошлого». Это эволюция. От внешних схем смешения к внутрисопловым. От ручного управления к автоматизации. От универсальных решений к специализированным под задачу.

Заметьте: «СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ» не просто поставляет резаки. Компания разрабатывает, испытывает, адаптирует под условия эксплуатации. Это подход, который даёт результат. Не на бумаге. В цеху.

А в металлургии, где каждый процент экономии металла или энергоносителей — это миллионы рублей в год, именно такой подход создаёт конкурентное преимущество. Не копирование. А развитие.

Александр Константинович Никитин
Генеральный директор
«СКТБ АВТОГЕНТЕХМАШ»
Email: avtogentm@yandex.ru