CC BY
115
разность температур по сечению проката, что существенно при формировании структуры, а следовательш, и свойств проката. Распределение температурного поля по сечению проката является исходными данными при математиче-ском моделировании фазового состава стали в процессе охлаждения с прокатного нагрева.
Разработанная математическая модель и программное обеспечение позволяет рассчитывать как режимы охлаждения катанки, прокатываемой на проволочных станах, так и круглого сортового проката, например на сортовых станах 370 и 450 ОАО “ММК”
Библиографический список
1. Исаченко В.П., Осипова В.АСукомел A.C. Теплопередача: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоато-миздат, 1981. 416 с.
2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973. 200 с.
3. Свидетельство № 2005611899 об офиц. регистр. программ для ЭВМ "Автоматизированныйрасчет температурного поля катанки на участке охлаждения мелкосортного стана" / Никифоров Б.А., Дубровский Б.А., Радионова Л.В., Радионов A.A., Саропулов O.A. // Опубл. ОБ "Программы для ЭВМ, БД, Ти MC". М.: ФИПС, 2005.
УДК 621.771.63
Н. Г. Шемшурова, Н. М. Локотунина, В. Г. Ангипанов, В. Л. Корнилов, Е. М. Солодова
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ОАО «МАГНИТОГОРСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» (ММК)
Спрос на гнутые и гофрированные профили постоянно растет. Их производство в мире еже -годно увеличивается на 2,5%. Это объясняется тем, что горячекатаный сортовой (фасонный) прокат по площади и форме сечения далеко не всегда отвечает требованиям потребителей - в большинстве случаев толщина стенок излишне велика и определяется технологией прокатки. В гнутых профилях распределение металла по сечению более рационально. Кроме того, подавляющую часть сортамента гнутых профилей невозможно получить никаким другим способом обработки металлов давлением. Экономия металла от использования гнутых профилей составляет 20-50% [1].
В настоящее время, по данным Национальной ассоциации производителей стальных гнутых профилей, насчитывается более 110 производителей холодногнутых профилей. Общая установленная мощность всего профилегибочного оборудования по состоянию на 2004 г. - около 3,5 млн т в год. Учитывая среднюю загруженность профилегибочного оборудования на уровне 25-30% от его мощностей, производство и потребление профилей оценивается в пределах 0,9—1,1 млн т в год.
Основная часть холодногнутых профилей ис-пользуется в тех регионах, где они производятся.
В России и странах СНГ гнутые профили составляют 2-3% от общего объема потребляемого металлопроката. Спрос на гнутые профили в России растет вместе с увеличением объемов строительства.
Потребление профилей по регионам распределяется следующим образом, %:
Центральный..................... 49,0;
Уральский........................22,6;
Приволжский..................... 15,0;
Северо-запад ный..................6,7;
Сибирский.........................2,9;
Дальневосточный...................2,1;
Южный............................ 1,7.
Потребность по отраслям промышленности распределяется следующим образом, тыс. т:
строительство...................887,5;
тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение.........802,5;
строительное, дорожное и ком -
мунальное машиностроение......597,6;
автомобильная промышленность .... 382,0; тракторное и сельскохозяйственное машиностроение........128,4;
электротехническая промышленность .......................89,8;
судостроительная промышленность ..........................25,2;
машиностроение для легкой и
пищевой промышленности.........29,9;
прочие отрасли промышленности....59,3.
Из приведенных данных [2] видно, что около 90% общего объема потребности в гнутых профилях представлено четырьмя основными металлопотребляющими отраслями хозяйства: строительство - 29,5%; тяжелое, энергетическое
и транспортное машиностроение - 27,1%; строительное , дорожное и коммунальное машиностроение - 19,9%; автомобильная промышленность - 12,7%. Доля потребности остальных от -раслей составляет всего 10,8%.
Анализ потребности по типам гнутых профилей показал, что профили общего назначения (швеллеры, уголки и др.), а также профили специального назначения получают широкое распространение во всех отраслях промышленности и в дорожном строительстве (профили дорожного ограждения); применение корытных и замкнутых профилей намечается в основном в строительстве, транспортном машиностроении; зетовые и профили с периодически повторяющимися гофрами нашли распространение в вагоностроении; гофрированные листовые профили - в автомобильной промышленности, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении.
В современных строительных технологиях широко применяются высокоэффективные металлические гнутые профили, имеющие при повы-шенных характеристиках прочности, жесткости и ресурса невысокую цену и отличное качество. Современные , легкие, прочные, гнутые профили вы -полняют одновременно несколько строигельно-архигектурных задач и являются, по существу, сложными профильными конструкциями.
Многие профили появились в России в послед -ние годы в связи с внедрением зарубежных (в основном западноевропейских) строительных технологий Все этапы строительных работ основываются на использовании гнутых профилей: формирование фундаментов зданий и несущих стен проис -ходит в скользящей опалубке, основу конструкции которой составляют специальные гнутые профили. Профили для внутренней компоновки и отделки помещений - это системы KNAUF, RiHTeR и др.
Для каркаса кровли и ее покрытия широко применяются специальные металлические профили, в том числе с различными коррозионно-стойкими покрытиями. На основе применения гнутых профилей успешно развиваются системы мансардного и фасадного строительства. В данном случае в качестве исходных заготовок используют высокопрочные коррозионно-стойкие стали с различ -ными видами покрытий, а также нержавеющие и цветные сплавы. Разработаны и производятся целые системные группы профилей с возможностью взаимной перестыковки, что позволяет собрать из них каркас дома или мансарды любой пространственной формы. Эти профили могут быть со сложной перфорацией, снижающей возможность промерзания конструкции. Особый интерес по сложности сечения представляют каркасные профили прямоугольных вентиляционных систем,
например аналогии фирмы METUSISTEM. Следует заметить, что подобная система была первоначально разработана в СССР еще в 60-е гг., как и профили-аналогии системы KNAUF. Однако широкое их применение началось на Западе, и первоначально эти профили завозили из-за рубежа, а в России они появились как составляющая им -портных строительных технологий. Широкая номенклатура и большой объем потребления гнутых профилей в строительстве сделали освоение их производства в России необходимым. В настоящее время основную массу этих профилей изготавливают отечественные производители, так как операции штамповки, профилирования, волоче -ния, прессования были достаточно развиты в отечественной промышленности (металлургии, машиностроении, авто-, судо-, авиастроении и др.).
В современном строительстве гнутые профили находят самое широкое и разнообразное примене-ние. При строительстве малоэтажных зданий они могут выполнять роль каркасных элементов, а в зданиях из традиционных металлоконструкций являться элементами вентилируемого фасада, фахверка , кровли, переходных и обслуживающих площадок, окон и дверей. Кроме того, их часто используют при создании неснимаемой опалубки, а также в конструкциях горизонтальных жестких дисков перекрытий Различные заборы и ограждения тоже являются областью широкого примене -ния гнутых профилей. К сожалению, определить долю использования СГП (строительных гнутых профилей) в общем объеме российского металлостроительного рынка на сегодняшний день невоз-можно. Причина этого - отсутствие в нашей стране какой бы то ни было статистической базы не только по производству строительных металлоконструкций, но даже по суммарному потребле-нию металла в строительстве. По статистическим данным Минмонгажспецстроя СССР в 1985 г. доля легких металлоконструкций (т.е. конструкций из СГП) в различных конструктивных элементах зданий и сооружений составляла от 4 до 11%. Для сравнения: в странах ЕС этот показатель оценивался в 50-75%. За последние 20 лет у нас в стране выпуск продукции из холодногнутых профилей увеличился примерно в 2 раза. Если учесть, что в 2002 г. объемы производства наиболее распространенного вида СГП - профнастила - в России достигли уровня 1990 г., то потенциальный запас внутреннего рынка по емкости в сравнении с развитыми странами мира можно оценить в 12-14 раз.
Среди современных кровельных материалов одно из первых мест по популярности занимает металлочерепица. Использовать ее можно на всех видах крыши с уклоном не менее 15 градусов во всех климатических зонах нашей страны
и ближнего зарубежья. Для изготовления ме -таллочерепицы в качестве сырья обычно используют холоднокатаную горячеоцинкованную сталь с различными видами полимерных покрытий.
Для монтажа стен, перегородок, стропильных систем мансард, крыш, утепления стен широко применяют металлопрофиль, вставки которого изготовлены из специального высокопроч -ного композитного материала, обладающего низкой теплопроводностью.
Достоинства производства гнутых профилей достаточно глубоко оценили технические и экономические службы основных металлопотребляющих отраслей (тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, автомобильная промышленность , тяжелое и транспортное машиностроение и др.). Однако имеется достаточно большое число не менее металлоемких отраслей, в которых применение гнутых профилей еще недостаточно развито, что в значительной мере объясняется недостатком информации о воз -можностях и эффективности применения этого высокоэкономичного вида металлопродукции.
Потребление гнутых профилей по-прежнему будет определяться тяжелым и транспортным машиностроением , тракторным и сельскохозяйственным машиностроением, автомобилестроением, промышленным и гражданским строительством.
Основным потребителем оцинкованного листа профильного (профнастил) и металлочерепицы является промышленное и гражданское строительство, где широко применяется эта продукция для кровли и стен зданий взамен железобетонных и асбестоцементных плит. В этих же отраслях находят применение замкнутые сварные профили вза-мен открытых горячекатаных. Профили высокой жесткости используют в конструкциях магистральных железнодорожных вагонов и полувагонов для обшивок боковых, торцевых стен, крышек люков и их усиливающих планок, а также в перекрытиях быстровозводимых зданий и сооружений и т.д.
Основными направлениями развития произ-водства гнутых профилей и создания опгималь-ной структуры их типоразмеров являются:
• улучшение использования оборудования,
дальнейшее развитие действующих цехов и их реконструкция;
• расширение масштабов производства
гнутых профилей путем строительства
новых цехов и внедрение нового профилегибочного оборудования для обеспече-ния этой продукции всех отраслей;
• создание специализированных произ -
водств отдельных ввдов гнутых профилей с последующей полной их обработ-кой до готовых деталей, узлов, в том чис -
ле профилей, предназначенных для ограждения автомобильных дорог, производства теплиц, ангаров, легких сборно-разборных сельскохозяйственных конструкций, оконных переплетов, строительных настилов и панелей для гражданского и промышленного строительства;
• дальнейшая организация производства гнутых профилей! на машиностроительных и автомобильных заводах и предприятиях для удовлетворения собственных нужд.
Производство гнутых профилей осуществ-ляют крупнейшие фирмы США, Франции, Англии, Японии.
«Законодателем мод» в области профилирования в бытность Советского Союза являлся Украинский научно-исследовательский институт ме -таллов (УкрНИИмет). Сейчас в России разработками технологии, калибровок валков, оборудования для производства гнутых профилей успешно занимаются в ОАО «Северсталь», ОАО «Череповецкий сталепрокатный завод», ОАО «ММК», ОАО «Выксунский завод легких металлоконструкций», ОАО «Первоуральский новотрубный завод», Московский государственный институт стали и сплавов, Магнитогорский государственный технический университет и др.
В настоящее время в цехе гнутых профилей ОАО «ММК» работают четыре профилегибочных агрегата (ПГА): на ПГА 1-4x50-300 и 2-8x100-600 производят сортовые гнутые профили, на ПГА 1-5x300-1650 - профили высокой жесткости (листовые профили с продольными периодически повто-ряющимися гофрами), на ПГА 0,5-2,5x300-1500 -гофрированные листы с трапециевидными, тре-угольными или полукруглыми гофрами. Агрегаты вступили в строй в 1974-1976 годах. Проектная мощность цеха около 700 тыс. т в год.
В цехе освоено более 650 профшеразмеров холодногнутого проката, в том числе: из коррозионно-стойких марок стали для облицовки пас -сажирских вагонов; из высокопрочных марок (10ХСНД, 10ХНДП, 15ХНГМФД и др.); профили настила противоскольжения, дорожного ограждения и просечные; профили высокой жесткости (симметричные и несимметричные); шахтная крепь, фасонные разной формы сечения , гофрированные листы и профили для под -донов, профильные трубы. В настоящее время разрабатывается технология производства листовых профилей изотропной жесткости с вза -имно пересекающимися гофрами [3].
Высокое качество получаемой готовой продукции обеспечено за счет внедрения большого количества технических решений, разработанных работниками центральной лаборатории кон-
троля и цеха гнутых профилей и защищенных авторским сввдетельствами и патентами
В последнее время наибольший интерес для потребителя представляют оцинкованные профили дорожного ограждения, профили высокой жесткости, гофрированные листы с полимерным покры-тием, а также сортовые гнутые профили малого сечения, повышение спроса на которые связано, в том числе, и с развитием строительного сектора. Тонкостенные гнутые профили широко применя-ют в современных технологиях строительства и отделки в качестве стеновых и потолочных панелей, дверных, оконорамных профилей и др.
Однако себестоимость гнутых профилей в ОАО «ММК» довольно высокая из-за целого ряда причин. Оборудование профилегибочных агрегатов проектировали с огромным запасом прочности. Мощность установленных электродвигателей превышает необходимую в 6-8 раз. Для обслуживания оборудования ПГА требуется большое количество специалистов. В составе ПГА 1-5x300-1650 в настоящее время исполь-зуются клети заготовочного стана. Регулировка зазора между валками осуществляется поджати-ем нижнего валка, что очень неудобно и энергетически невыгодно, в то время как аналогичные профили высокой жесткости в Японии произво-дят в обычной клети профилегибочного агрегата.
Профшегибочные агрегаты современного типа - это гибкие модули для производства гну -тых профилей широкого сортамента с минимумом оборудования агрегатов и узлов малого ве-са, легко монтируемые и обслуживаемые двумя-тремя работниками.
Такое оборудование производят во Франции, Финляндии, Италии и других странах. Агрегаты имеют цепной привод, работают на небольшой скорости Но из-за оснащения электронными следящими системами они стоят 200 и более тысяч долларов. Например, ПГА для производства листовых профилей с покрытиями, изготовляемый ООО «Стальные конструкции» (г. Рязань), стоит (в ценах 2002 г.) около 1,2 млн долларов [4].
В Магнитогорске опыт строительства ПГА легкого типа есть. В настоящее время в городе работают 11 таких станов, три из которых спроектированы и изготовлены в ОАО «ММК».
Сотрудники ОАО «ММК» предлагают в процессе реконструкции цеха гнутых профилей установить в нем дополнительно ПГА 0,7-3,5 50-350, который можно изготовить на ММК и стоимость которого не превысит 1,0 млн руб. (в ценах 2005 г.). В основу проектирования оборудования этого ПГА положены технические решения, защищенные двенадцатью патентами на изобретения и гарантиру-ющие надежную работу оборудования и выпуск конкурентоспособной продукции. Минимальная производительность - 20 тыс. т профилей в год при толщине заготовки 0,7-3,5 мм. При этом экономически выгодными являются заказы от 2-3 т. Численность обслуживающего персонала - 2 чел. Агрегат из десяти клетей занимает площадь около 70 м2. Скорость профилирования - 0,5 м/с. Привод цепной - от одного электродвигателя мощностью 35-40 кВт (для сравнения: на ПГА 1-4x50-300 установлены два двигателя по 120 кВт).
Для профилегибочного агрегата легкого типа целесообразно применять поштучный процесс профилирования по следующим причинам:
- при непрерывном профилировании необходима установка сварочного оборудования в линию профилегибочного агрегата, которое отличается сложностью и высокой стоимостью для сварки полос малой толщины;
- непрерывное профилирование требует установки дополнительных клетей после режущего устройства для устранения брака в месте реза;
- режущие устройства при поштучном профилировании имеют несложную конструкцию .
Тянуще-режущий блок с ножницами! барабанного типа позволяет резать заготовку на любую длину от 2,0 до 9,0 м. Мощность двигателя блока - 14,0 кВт.
Валки изготавливаются из сравнительно недорогой марки стали 9Х, что при небольших скоростях профилирования и отсутствии ударов дает хороший эффект.
С целью направления профиля между клетя-ми и выполнения отдельных операций формовки установлены вертикальные ролики, конфигурация бочек которых задается калибровкой прока-тываемого профиля.
Библиографический список
1. Les profilés a froid // Construction (France). 1973. 28. № 6. P. 170-172.
2. www.napgp.ru // Сайт Ассоциации производителей гнутых профилей.
3. Пат. 22з8815 РФ, МПК В 21 В 13/10, 5/00. Листовой гофрированный профиль / А.В. Урмацких, В.Г. Антипанов, A.C. Белышев, В.Л. Корнилов (РФ).
4. Архандеев А.В., Виден С.И. Отчет о командировке в ООО «Стальные конструкции», г. Рязань. Магнитогорск: ЛПЦ-7 ЗАО «КГП», 2002. С. 6.
