Слябинг

Слябинг — это технологический процесс в металлургии, представляющий собой обжатие стального слитка на специальном прокатном стане (слябинге) с целью получения полупродукта — сляба (плоской заготовки прямоугольного сечения). Слябинг является одним из основных способов производства заготовок для последующей прокатки листового проката (толстолистового и тонколистового) и широких полос.

История

Возникновение слябинга связано с развитием массового производства листовой стали в конце XIX — начале XX века. Первоначально слябы получали из слитков на блюмингах (обжимных станах для квадратных заготовок), однако с ростом потребности в широких плоских заготовках для листопрокатных станов потребовалось специализированное оборудование.

Первый слябинг был запущен в 1920-х годах в США на заводе компании Bethlehem Steel. В СССР развитие слябингов началось в 1930-е годы в рамках индустриализации. Крупные слябинги были установлены на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК), Нижнетагильском металлургическом комбинате (НТМК) и других предприятиях. В послевоенные годы слябинги стали основой для производства листового проката в автомобильной, судостроительной и оборонной промышленности.

В 1960–1980-х годах слябинги активно модернизировались: увеличивалась мощность приводов, внедрялись системы автоматизации и гидросбива окалины. С развитием технологии непрерывной разливки стали (МНЛЗ) в конце XX века роль слябингов как первичного передела снизилась, поскольку слябы стали получать непосредственно из жидкой стали, минуя слиток. Однако на многих предприятиях слябинги продолжают использоваться для переработки крупных слитков (особенно при производстве толстолистового проката и специальных марок стали).

Устройство и принцип работы

Слябинг представляет собой мощный реверсивный прокатный стан, состоящий из одной или двух рабочих клетей с горизонтальными валками. Основные элементы:

• Приводной двигатель — обычно электродвигатель постоянного тока мощностью от 5 до 15 МВт, обеспечивающий реверсивное вращение валков.
• Рабочие валки — диаметром от 800 до 1200 мм, длиной бочки до 2000–2500 мм. Изготавливаются из легированной стали или чугуна.
• Станина — массивная литая или сварная конструкция, воспринимающая усилия прокатки.
• Нажимное устройство — система гидравлических или электромеханических винтов, регулирующая зазор между валками.
• Рольганги — транспортные ролики для подачи слитка к клети и выдачи сляба.
• Манипуляторы — устройства для центрирования и поворота слитка.

Процесс слябинга включает несколько этапов:

1. Нагрев слитка в методических или колодцевых печах до температуры 1150–1300 °C (в зависимости от марки стали).
2. Подача слитка на рольганг слябинга.
3. Обжатие — слиток пропускается через валки несколько раз (от 5 до 15 проходов), при этом зазор между валками постепенно уменьшается. Слиток деформируется, приобретая прямоугольное сечение (сляб). Типичное обжатие за один проход — 50–150 мм.
4. Кантовка — при необходимости слиток поворачивают на 90° для обжатия по ширине (на слябингах с вертикальными валками).
5. Выдача сляба — готовый сляб разрезается на мерные длины (обычно 3–6 м) газовыми резаками или ножницами.

Классификация слябингов

Слябинги классифицируются по нескольким признакам:

По конструкции клети

• Одноклетьевые — одна рабочая клеть с горизонтальными валками. Наиболее распространённый тип.
• Двухклетьевые — две последовательно расположенные клети (черновая и чистовая), что позволяет повысить производительность.
• С вертикальными валками — дополнительная пара вертикальных валков для обжатия по ширине (установка «дуо» или «кварто»).

По типу привода

• Реверсивные — валки вращаются в обе стороны, слиток пропускается многократно.
• Нереверсивные — валки вращаются только в одну сторону, слиток проходит через клеть один раз (используется редко, в основном для тонких заготовок).

По производительности

• Малой мощности — до 500 тыс. тонн слябов в год.
• Средней мощности — 500–1500 тыс. тонн в год.
• Крупные — свыше 1500 тыс. тонн в год (например, слябинг на ММК имеет проектную мощность около 2 млн тонн).

Применение слябов

Слябы, полученные на слябинге, являются полупродуктом для дальнейшей прокатки на:

• Толстолистовых станах — для производства листов толщиной 4–200 мм (судостроение, мостостроение, трубопроводы).
• Широкополосных станах горячей прокатки — для получения горячекатаных рулонов (автомобилестроение, строительство).
• Станах холодной прокатки — после травления слябы используются для производства холоднокатаного листа (бытовая техника, автомобильные кузова).

Кроме того, слябы могут применяться как товарная продукция (продажа другим предприятиям) или для производства крупных поковок (после дополнительной обработки).

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая производительность — один слябинг может обеспечить заготовками несколько листовых станов.
• Гибкость — возможность обработки слитков различного сечения (от 500×500 мм до 1000×1500 мм) и марок стали.
• Качество поверхности — за счёт многократной деформации и удаления окалины (гидросбив) поверхность сляба получается чистой.

Недостатки

• Энергоёмкость — процесс требует значительных затрат электроэнергии (до 50 кВт·ч на тонну).
• Ограниченная длина сляба — обычно не более 6–8 м, что меньше, чем у слябов с МНЛЗ (до 12 м).
• Потери металла — на угар (окисление) и обрезь (до 5–10% от массы слитка).
• Моральное устаревание — с развитием МНЛЗ слябинги всё чаще заменяются непрерывной разливкой, которая даёт более однородную структуру и меньшие отходы.

Современное состояние

В XXI веке слябинги сохраняются на предприятиях, где требуется переработка крупных слитков (например, для производства судовой стали или броневых плит) или где модернизация на МНЛЗ экономически нецелесообразна. В России слябинги эксплуатируются на ММК, НТМК, «Уральской стали» и некоторых других заводах. За рубежом — на заводах в Китае, Индии, Германии (например, ThyssenKrupp). В то же время в США и Японии большинство слябингов закрыто или законсервировано.

Технология слябинга продолжает совершенствоваться: внедряются автоматизированные системы управления (АСУ ТП), лазерные измерители геометрии, системы контроля температуры. Однако в перспективе ожидается полное вытеснение слябингов непрерывной разливкой стали, за исключением узкоспециализированных производств.

Интересные факты

• Самый мощный слябинг в мире (по данным на 2020 год) установлен на заводе компании Nippon Steel в Японии — его мощность превышает 20 МВт.
• В СССР слябинг на Магнитогорском металлургическом комбинате был введён в эксплуатацию в 1932 году и работал до 2000-х годов, после чего был заменён МНЛЗ.
• Слябы, полученные на слябинге, часто имеют дефекты в виде «усадочных раковин» и «ликвационных полос», что требует дополнительной обрезки концов.

Источники

• Металлургические машины и агрегаты: учебник для вузов / под ред. А. И. Целикова. — М.: Металлургия, 1988.
• Прокатное производство: справочник / под ред. В. И. Зюзина. — М.: Интермет Инжиниринг, 2002.
• Технология прокатного производства: учебное пособие / В. М. Клименко, В. А. Сидоров. — М.: МИСиС, 2015.
• История металлургии России: от древности до наших дней / под ред. В. А. Гольдберга. — М.: Наука, 2007.
• Современные тенденции развития прокатных станов: обзорная информация / ЦНИИТЭИтяжмаш, 2019.