ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПЕРЕДЕЛА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (ИТС 27-2023)

Рисунок 2.48 - Открытый калибр полного охвата (а), закрытый (б) и

эджерный (в) валковые калибры

Вертикальные неприводные валки (эджеры) служат направляющими и

одновременно сохраняют профиль ленты, сформованной в рабочих валках, не

допуская распружинивания трубной заготовки. В некоторых трубосварочных

агрегатах вертикальные клети, объединенные в группы по две-четыре клети,

используются для увеличения деформации изгиба.

Трубоформовочные станы, действующие в составе трубосварочных

агрегатов для производства труб малого и среднего диаметра, отличаются

различной конструкцией рабочих клетей: с индивидуальным для каждой клети или

групповым приводами; с двумя, тремя либо четырьмя валками, образующими

калибр клетей.

Кромки сформованной трубной заготовки соединяются в сварочном узле за

счет их предварительного разогрева. Участки сварки труб ТЭСА состоят из

сварочной машины, сварочных (шовсжимающих) и удерживаемых валков [13].

Оборудование для сварки предварительно сформованных трубных

заготовок характеризуется большим разнообразием и зависит не только от

типоразмера стана, но и от принятого способа сварки. Способы сварки труб имеют

разную физическую сущность и разделяются на два вида: сварку давлением

(печная, высокочастотная, сопротивлением) и сварку плавлением (дуговая),

которая главным образом применяется при производстве сварных ТБД [22]. При

производстве труб малого и среднего диаметра в линиях действующих на

территории РФ трубосварочных агрегатов наибольшее распространение получила

высокочастотная сварка, при которой нагрев кромок трубной заготовки до высоких

температур осуществляется теплом, выделяемым при прохождении

электрического тока. Основными преимуществами данного способа сварки

являются: возможность поверхностного нагрева кромок заготовки в тонком слое

металла; высокая скорость сварки при одновременно высоком качестве шва;

возможность сварки труб из легированных, высоколегированных сталей и

сплавов; малый расход электроэнергии [13].

201

Последующее сжатие и осадка нагретых кромок происходит за счет усилий,

возникающих при редуцировании заготовки в круглом калибре, образованном

сварочными валками.

При сварке труб токами высокой (радиотехнической) частоты (70-450 кГц)

подвод тока к кромкам свариваемой заготовки осуществляется двумя способами:

контактным (см. рисунок 2.49, а) или индукционным (см. рисунок 2.49, б).

Наибольшее развитие в трубосварочных агрегатах на российских предприятиях

получил способ сварки с индукционным подводом ТВЧ [13], [17].

В месте стыка кромок 5 (см. рисунок 2.49) образуется шов под действием

сдавливания сварочными роликами 3, температура кромок будет наивысшей и

произойдет сварка заготовки в трубу 1. Для концентрации сварочного тока на

кромках трубной заготовки внутрь трубы устанавливается ферритовый сердечник

на специальной штанге, закрепленной на шов направляющей клети. Ферритовый

сердечник охлаждается водой.

1 - сварная труба; 2 - сформованная заготовка; 3 - сварочные валки;

4 - индуктор; 4а - скользящий контакт; 5 - место сварки

Рисунок 2.49 - Схемы с контактным (а) и индукционным (б) подводом

тока высокой частоты к кромкам трубной заготовки

Нагрев кромок трубной заготовки токами высокой частоты позволяет

осуществлять сварку как с оплавлением, так и без оплавления кромок, при этом

сварка производится на разных режимах нагрева кромок. Выбор способа нагрева

кромок на действующих агрегатах зависит от свойств металла трубы, качества

поверхности заготовки и требований, предъявляемых к качеству внутреннего и

внешнего грата. Нагрев кромок трубной заготовки происходит очень быстро:

0,04 с - при толщине стенки

1,5-2,0 мм и

0,4-0,5 с - при толщине стенки

12 мм [13].

2.4.3.2.3 Охлаждение, калибровка и правка труб

После операций сварки, снятия наружного и внутреннего (технология

реализована не во всех действующих ТЭСА) грата осуществляется прокатка

трубы в двух-, четырехвалковой гладильной клети, в которой происходит прикатка

202

шва и последующее выравнивание наружного диаметра трубы в правильно-

калибровочном стане. Величина холодного редуцирования труб в потоке

трубосварочного агрегата составляет до 5 мм. Калибровочные станы в линии

трубосварочных агрегатов состоят из ряда вертикальных и горизонтальных

клетей, образованных двумя валками, конструкция которых зачастую аналогична

конструкции клетей формовочного стана. В конце калибровочного стана

устанавливается несколько (как правило, две) правильных клетей, состоящих из

четырех роликов, в которых происходит устранение наведенной кривизны

(см. рисунок 2.50) [14].

1 - станина; 2,3 - винты перемещения плит; 4-7 - поворотные

кассеты; 8 - роликовые обоймы; 9 - винты смещения кассет к центру;

10 - винты поворота кассет; 11 - правильные ролики; 12 - винт -

центр вращения головки; 13 - маховик; 14 - винт

Рисунок 2.50 - Правильная клеть:

Автоматическая

разрезка

непрерывно

движущейся

линии

трубосварочного агрегата сварной трубы на трубы заданной длины производится

летучими ножницами.

2.4.3.2.4 Термообработка труб

На предприятиях-производителях сварных труб малого и среднего

диаметра имеются участки термической обработки и механической обработки

труб, испытания и сдачи труб, которые располагаются либо в поточной линии

ТЭСА, либо на отдельных участках.

В процессе производства сварных труб возможно проведение локальной

(термообработка сварного соединения) или объемной (термообработка труб по

всему объему) термической обработки труб.

203

Локальная термическая обработка сварного соединения проводится с

целью выравнивания структуры металла шва и околошовной зоны, уменьшения

или ликвидации местного охрупчивания зоны сварного соединения, снижения

уровня остаточных напряжений, способствующих зарождению неустойчивых

трещин, в металле шва. Данный вид термической обработки, проводимый в

линиях большинства современных отечественных ТЭСА, позволяет повысить

прочностные и эксплуатационные характеристики зоны сварного соединения и

трубной продукции в целом. При локальной термообработке область сварного

соединения труб нагревается с помощью плоских индукторов, располагаемых над

трубой, установленных в линии ТЭСА непосредственно после участка сварки.

Последующее охлаждение зоны сварного соединения производится на спокойном

воздухе либо при принудительной подаче воздухе в спрейерном устройстве.

Режимы локальной термической обработки сварных соединений зависят от марки

стали и способа сварки.

Главной целью объемной термической обработки сварных труб, помимо

выравнивания свойств материала шва и тела трубы, является повышение

прочностных свойств, улучшение эксплуатационных характеристик трубной

продукции. Объемная термическая обработка сварных труб проводится в газовых

печах: секционных печах скоростного нагрева, печах с шагающими балками.

Конструкция печей и принцип их работы аналогичны конструкции и принципу

работы печей аналогичного типа для термической обработки бесшовных труб,

описанных в 2.4.1.1.3.1.

2.4.3.2.5 Резка труб и обработка торцов труб

На участках отделки сварные трубы малого и среднего диаметра в

зависимости от назначения, установленных требований подвергаются

отделочным операциям: обрезке концов труб, отбору проб для испытаний,

контролю геометрических и качественных характеристик трубной продукции, в том

числе неразрушающими методами контроля, торцовке и снятию фаски на станках,

испытаниям на гидравлических прессах, взвешиванию, маркировке,

складированию труб и отгрузке.

Операции отделки во многом схожи с описанными в 2.4.1.1.3 операциями

при отделке бесшовных труб.

2.4.3.2.6 Гидроиспытания труб

По требованию потребителей продукции, в соответствии с требованиями

нормативно-технической документации, может осуществляться испытание труб

внутренним гидравлическим давлением. Технология проведения гидроиспытаний

и применяемое оборудование аналогичны технологии и оборудованию для

проведения испытаний бесшовных труб, описанным в 2.4.1.1.4.

После прохождения гидроиспытания трубы взвешиваются, измеряется их

длина, осуществляется маркировка, увязка в пакеты, отгрузка сварных труб на

склад готовой продукции.

После завершения всех технологических операций в линии

трубосварочного агрегата на участках отделки электросварные трубы могут

204

подвергаться дальнейшей холодной прокатке, волочению для уменьшения

диаметра и толщины стенки и обеспечения требуемого качества внутренней и

наружной поверхности.

2.4.3.3 Производство труб непрерывной печной сваркой

Непрерывная печная сварка является высокопроизводительным и дешевым

способом производства водогазопроводных труб диаметром от 6 до 114 мм, с

толщиной стенки 1,8-5,0 мм из низкоуглеродистых сталей. Высокое качество труб

позволяет использовать их не только в промышленном и коммунальном

строительстве, но и в качестве конструкционных и заготовок для последующего

передела [13].

В России трубосварочные агрегаты непрерывной печной сварки были

построены и введены в эксплуатацию на ПАО «ЧТПЗ» и АО «ТАГМЕТ» [13], [29].

Однако в настоящее время агрегат непрерывной печной сварки труб 1/2''-2''

подобного типа функционирует только на АО «ТАГМЕТ». Основная особенность

агрегата, установленного в цехе, заключается в том, что осуществленный на нем

непрерывный процесс характеризуется наиболее высокими скоростями прокатки

труб - до 20 м/с [14].

Производство труб на агрегате печной сварки является специфическим и

отличается от всех остальных видов сварочного производства. На рисунке 2.51

представлена схема технологического процесса производства труб непрерывной

печной сваркой.

2.4.3.3.1 Подготовка ленты

Для производства водогазопроводных труб применяется стальная лента,

разрезанная на агрегатах продольной резки по таблицам раскроя на

соответствующие сортаменты из рулонного проката, поставленного по

требованиям НТД.

После порезки рулонов на АПР лента соответствующей ширины передается

на узел подготовки стана, где производится ее разматывание и правка на

правильной машине.

205

1 - размотка рулона; 2 - правка; 3 - обрезка конца рулона; 4 - сварка концов

рулонов; 5 - накопление ленты в петлеобразователе; 6 - нагрев ленты в

туннельной газовой печи; 7 - формовка ленты в трубную заготовку, сварка трубы;

8 - калибрование трубы; 11 - правка; 12 - разрезка трубы на мерные длины; 13 -

передача труб на промежуточный склад

Рисунок 2.51 - Схема технологического процесса производства труб

непрерывной печной сваркой

Следующие за правкой подготовительные операции связаны с

обеспечением бесконечного процесса в линии формовочно-сварочного стана и во

много схожи с подготовительными операциями при подготовке штрипса в линиях

ТЭСА для производства труб малого и среднего диаметра токами высокой

частоты, описанных в 2.4.3.3.1.

2.4.3.3.2 Стыковая сварка концов ленты

Задний конец каждого предыдущего рулона и передний конец

последующего останавливаются для поперечной обрезки на стационарных

ножницах, электроконтактной сварки на стыкосварочной машине и удаления

образовавшегося при сварке грата резцовыми гратоснимателями. Для

согласования работы подготовительной линии, где штрипс перемещается с

остановками на стыкосварку концов рулонов, и формовочно-сварочной линии,

работающей безостановочно, между линиями создается запас штрипса в виде

петли, расходуемой в период остановки подготовительной линии. Для создания

запаса штрипса применяется напольный петлевой накопитель.

2.4.3.3.3 Нагрев ленты

Далее непрерывная стальная лента попадает в туннельную печь

(непрерывную трубосварочную печь), отапливаемую природным газом

(см. рисунок 2.52). Нагрев штрипса при непрерывной печной сварке труб

осуществляется неравномерно по сечению. Середина штрипса нагревается до

температуры 1280 °C - 1320 °C, а температура кромок на 40 °C - 80 °C выше

температуры основного металла

[13]. Более низкая температура середины

штрипса позволяет без растяжения протаскивать его через печь и обеспечивает

206

более высокое давление в сварочном калибре, благодаря чему получается более

прочный шов. Для получения более нагретых кромок пламя горелок направляется

непосредственно на них, причем штрипс в печи находится чуть выше или ниже

горелок [14].

1 - нагреваемый штрипс; 2 - глиссажные трубы, охлаждаемые водой;

3 - горелки; 4 - газовый коллектор; 5 - воздушный коллектор

Рисунок 2.52 - Непрерывная трубосварочная печь

Поддержание постоянного правильного режима нагрева штрипса в печи

обеспечиваются системой автоматического регулирования режима работы

печи [14].

2.4.3.3.4 Формовка и сварка труб

Далее штрипс попадает в формовочно-сварочный узел. При непрерывной

печной сварке труб применяют формовку в горячем состоянии в приводных

валках. В результате высокой пластичности нагретого металла формовка

осуществляется в двух парах валков с малой длиной очага формовки [17].

В первой формовочной клети с двумя вертикальными валками непрерывная

нагретая лента сворачивается в трубную заготовку без стыковки кромок на 205°-

220° по периметру круглого калибра. Для достижения минимальной деформации

кромок штрипса в первой формовочной клети диаметр валков клети выбран на

10 % - 20 % больше диаметра остальных валков.

Между первой (формовочной) и второй (сварочной) клетями в зазор между

кромками установлено комбинированное сопло, которое обдувает кромки

нагретого штрипса компрессорным воздухом и кислородом при помощи

комбинированного сопла, тем самым разогревая их до температуры 1450 °C -

1490 °C.

207

Во второй (сварочной) клети с двумя горизонтальными валками штрипс

сворачивается до соприкосновения разогретых кромок, происходит их стыковка,

сдавливание с относительным обжатием 2 % - 13 % и сварка.

За формовочно-сварочным узлом установлены три пары валков с круглыми

и овальными калибрами, которые обеспечивают создание усилия, необходимого

для протаскивания штрипса через печь и формовочный калибр, а также служат

для редуцирования трубы с целью повышения качества шва и увеличения

производительности [13].

2.4.3.3.5 Редуцирование и калибрование труб

Далее непрерывная сформованная и сваренная труба транспортируется по

рольгангу и поступает в

20-клетевой редукционно-растяжной, а затем в

трехклетевой двухвалковый калибровочный стан. Рабочие клети редукционного и

калибровочного станов аналогичны по конструкции клетям формовочно-

сварочного стана.

2.4.3.3.6 Порезка труб на мерные длины, отделка труб

После прокатки в редукционно-растяжном и калибровочном станах, где

формируется окончательный наружный диаметр и стенка трубы, производится

разрезка труб на мерные длины на летучей пиле. Разрезанные летучей пилой

трубы с помощью барабанного сбрасывателя непрерывного действия передаются

на винтовой холодильник, а затем на цепной холодильник, оборудованный

душирующим устройством. Возле холодильника установлена пила для калибровки

трубы по длине в случае, если из-за временного нарушения нормального

процесса летучая пила разрезает трубы с отклонениями, превышающими

допуски.

Затем трубы автоматическим делительным устройством направляются на

поточные линии отделки. На участках отделки труб производятся правка, контроль

качества труб, в том числе неразрушающими методами контроля, торцовка,

маркировка труб, упаковка труб в пакеты, взвешивание.

На отдельном участке осуществляется нанесение гальванического

цинкового покрытия методом горячего цинкования.

2.4.3.4 Производство труб сваркой в среде инертных газов

На предприятиях РФ метод сварки труб в среде инертных газов (аргона,

гелия) получил распространение при производстве труб наружным диаметром от

6,0 до 114,0 мм, с толщиной стенки 0,4-6,0 мм. Существенным преимуществом

процесса сварки труб в среде инертных газов является возможность производства

труб из высоколегированных сталей (например, нержавеющих, жаропрочных) и

сплавов, недостатком - сравнительно низкие скорости сварки

[14],

[17].

Параметры некоторых трубосварочных агрегатов, в которых реализован способ

сварки труб в среде инертных газов, представлен в таблице 2.25.

208

Таблица 2.25 - Параметры ТЭСА, в которых реализован способ сварки труб в

среде инертных газов

Параметры различных ТЭСА

Параметры

ТЭСА 6-32

ТЭСА 10-76

ТЭСА 20-102

Наружный диаметр труб, мм

6-32

10-76

20-102

Толщина стенки труб, мм

0,40-1,25

0,8-3,0

1,00-4,75

Скорость сварки, м/мин

0,4-8,0

0,4-4,0

Схема технологического процесса сварки труб в среде инертных газов

аналогична схеме, приведенной на рисунке 2.47.

2.4.3.4.1 Подготовка рулонного проката (штрипса)

Изготовление сварных труб на ТЭСА в среде инертных газов осуществляют

из холоднокатаного или горячекатаного штрипса, поступающего в рулонах, в

обезжиренном виде, очищенным от остатков смазки и грязи.

Разрезка поступающих на предприятия рулонов на ленты заданной ширины

производится на агрегате продольной резки (АПР).

Дальнейшие

подготовительные

операции,

выполняемые

на

подготовительной линии трубосварочного агрегата, схожи с операциями,

описанными в 2.4.3.3.1.

2.4.3.4.2 Формовка

Формовка трубных заготовок для последующей сварки с защитой

атмосферы инертными газами производится в многоклетьевых формовочных

станах валкового типа, образованных последовательно установленными

вертикальными клетями с неприводными валками и горизонтальными клетями

открытого и закрытого типов с приводными валками. Конструкция и принцип

работы данных станов описан в 2.4.3.3.2.

2.4.3.4.3 Сварка труб

Наиболее распространенный вид сварки в среде инертных газов - дуговая

сварка, при которой электрическая дуга горит между неплавящимся

вольфрамовым электродом и кромками свариваемой трубной заготовки. В линии

некоторых ТЭСА для сварки высоколегированных сталей, сплавов применяется

также способ лазерной сварки в среде инертных газов, который обеспечивает

большую глубину шва при его малой ширине, более высокую скорость и

производительность процесса.

При дуговой сварке в среде инертных газов в качестве неплавящегося

электрода применяется вольфрам с содержанием 1 % - 2 % окиси лантана,

которая повышает стабильность горения дуги и увеличивает стойкость электрода

по сравнению с чистым вольфрамом в 10 раз [14]. Сварку труб ведут без

оплавления электрода при длине дуги, равной, примерно, 1,5 толщины стенки

трубы. При сварке электроды устанавливают на расстоянии 3-5 мм от оси опорно-

209

сварочных валков в сторону формовочного стана. Высота электрода над

кромками заготовки 1,5-3,0 мм, расстояние от сопла 8-12 мм [13].

Защитный газ предназначен для защиты расплавленного металла от

воздействия воздуха, для создания электрического разряда и охлаждения

электрода. В качестве защитных газов используют гелий, аргон либо смесь гелия

с аргоном. Применение того или иного газа определяется их свойствами,

технологичностью процесса сварки.

Инертный газ защищает металл и электрод от окисления, ограничивает

зону распространения тепла, концентрируя его около шва, тем самым способствуя

лучшему плавлению и провару соединения [17].

Вольфрамовый

электрод

(см. рисунок 2.53)

зажимается

электрододержателе 3, к которому подведен ток. Керамическая горелка

смонтирована в корпусе 5. Защитный газ по трубе 6 поступает в камеру 7 и затем

попадает в зону сварки. Охлаждающая вода по трубке

8 подается

непосредственно к электрододержателю и корпусу горелки, затем выходит по

трубе 9, охлаждая при этом расположенный в ней силовой кабель.

Под влиянием сварочной дуги, горящей между кромками сформованной

трубной заготовки 10 и неплавящимся вольфрамовым электродом 2, металл

кромок плавится, при этом образуется ванночка с расплавленным металлом,

которая при застывании соединяет кромки трубной заготовки. В результате

получается труба с литым швом. В месте расположения электрода установлены

валки 11, предназначенные для исключения расхождения шва трубы, пока металл

ванночки не застыл, в которых также происходит незначительное обжатие

трубы [13].

210

1 - сварочная камера; 2 - электрод; 3 - электрододержатель;

4 - керамическая горелка; 5 - корпус горелки; 6 - трубка для подачи

газа; 7 - камера; 8, 9 - трубки для подачи и вытекания воды;

10 - трубная заготовка; 11 - валки

Рисунок 2.53 - Схема процесса дуговой сварки труб в атмосфере

защитного газа

Наружный грат, образовавшийся в трубе после сварки, зачищается в потоке

иглофрезой [13].

2.4.3.4.4 Охлаждение, калибровка и правка труб

После зачистки грата и охлаждения трубу калибруют на калибровочном

стане с правильной четырехроликовой головкой, аналогичной описанной в

2.4.3.1.3 конструкции, разрезают на мерные длины резцовым отрезным

устройством, производят маркировку труб [13], [14].

2.4.3.4.5 Резка труб

При резке труб и обработке торцов используют технологию и оборудование,

аналогичные описанным в 2.4.3.1.4.

2.4.3.4.6 Термообработка труб и другие отделочные операции

Ключевым потребителем данных труб являются предприятия химической

промышленности, энергетического сектора.

Высокие требования потребителей к качеству трубной продукции

определяют технологическую цепочку производства труб, которая может включать

последующие операции: холодную прокатку и волочение, термическую обработку

труб для полного выравнивания свойств шва и основного металла, нанесение

полимерных покрытий на наружную и внутреннюю поверхность труб с целью

повышения их коррозионной стойкости [14].

211

2.4.4 Нанесение покрытий на трубы

При строительстве магистральных и промысловых трубопроводов в

качестве наружных защитных покрытий труб наиболее широко применяются

следующие покрытия, производимые в заводских условиях:

- полиэтиленовое;

- полипропиленовое;

- эпоксидное;

- комбинированное ленточно-полиэтиленовое.

Качество заводских покрытий во многом зависит от конструкций защитных

покрытий и изоляционных материалов, используемых при их нанесении. На

предприятиях РФ используются как импортные, так и российские материалы. При

этом покрытия для защиты труб от коррозии должны отвечать следующим

основным требованиям: необходимая химическая стойкость, высокие физико-

механические свойства, экономичность процесса, легкость ремонта покрытия с

учетом транспортировки, монтажа и эксплуатации труб [13].

В современной мировой практике для защиты стальных труб от коррозии

применяются одно- и двухслойные эпоксидные покрытия, а также многослойные

(двух-, трехслойные) покрытия из полиэтилена и пропилена. Решение о выборе в

пользу той или иной системы принимается на основе опыта эксплуатации,

условий строительства и транспортировки, а также экономической составляющей

проекта

[23],

[44,

45]. В Северной Америке практически все стальные

трубопроводы изолируются по технологии эпоксидных покрытий, в Европе

основной системой изоляции являются многослойные покрытия их полиэтилена и

пропилена [44, 45].

Полиэтилен, благодаря комплексу таких свойств, как механическая

прочность, высокая морозостойкость, повышенная влагостойкость, высокие

диэлектрические свойства, низкая себестоимость и пр., получил достаточно

широкое распространение в технике покрытий

[44,

45]. В целом свойства

полиэтиленового покрытия зависят от режима его производства, а также условий

эксплуатации.

В настоящее время в российской и зарубежной практике ключевое место

занимает заводское трехслойное полиэтиленовое покрытие, конструкция которого

состоит из эпоксидного праймера, полимерного адгезионного подслоя, наружного

полиэтиленового слоя (см. рисунок 2.54).

212

1 - стальная труба; 2 - эпоксидный праймер; 3 - адгезионный

подслой; 4 -покрытие на основе экструдированного полиэтилена

Рисунок 2.54 - Схема трехслойного полиэтиленового покрытия

Эпоксидный праймер, наносимый в виде порошковых (толщиной

100-

200 мкм) или жидких эпоксидных красок (толщиной 40-60 мкм), обеспечивает

повышенную адгезию покрытия к стали, стойкость к катодному отслаиванию и

длительному воздействию воды. Кроме того, эпоксидный слой является

проницаемым для токов катодной защиты, что создает хорошую совместимость

трехслойного полиэтиленового покрытия с электрохимической защитой труб.

Наибольшее распространение в практике получили эпоксидные порошковые

композиции из-за ряда свойств, присущих этим материалам: высокой адгезии,

стойкости к термическим ударам, удовлетворительным антикоррозионным

свойствам при малой толщине. Их недостатком является низкий показатель

ударной прочности [44, 45].

Полимерный адгезионный подслой является промежуточным слоем в

конструкции трехслойного покрытия труб. Его функции состоят в обеспечении

сцепления между наружным полиэтиленовым и внутренним эпоксидным слоями.

Наружный

полиэтиленовый

слой

характеризуется

низкой

влагокислородопроницаемостью, выполняет функции барьера и обеспечивает

покрытию высокую механическую и ударную прочность. Сочетание всех трех

слоев делает трехслойное полиэтиленовое покрытие одним из наиболее

эффективных наружных покрытий трубопроводов, обладающих также

повышенной теплостойкостью (температурный диапазон применения покрытия

расширен до +80 °C). Обычно трехслойное полиэтиленовое покрытие включает:

первый слой - эпоксидная грунтовка толщиной до 50 мкм, второй слой - адгезив

толщиной до 200 мкм, третий слой - полиэтилен толщиной 1,2-3,0 мм [44, 45].

Следующим по объему применения для покрытий труб является

полипропилен. По сравнению с полиэтиленовыми покрытиями труб

полипропиленовые покрытия характеризуются более высокой теплостойкостью

(до 110 °C - 140 °C), повышенной механической прочностью (стойкостью к удару,

срезу и истиранию), низким водопоглащением. Данные покрытия предназначены

прежде всего для строительства подводных переходов (морские, шельфовые

трубопроводы), прокладки трубопроводов в скальных грунтах, бестраншейной

прокладки трубопроводов, а также прокладки методом наклонного бурения.

Ключевым недостатком полипропиленовых покрытий является их низкая

213

морозостойкость, в результате чего ограничивается возможность их

использования в зимний период. Двух- и трехслойные полипропиленовые

покрытия получили широкое развитие при строительстве отечественных

магистральных трубопроводов [45]. Трехслойное полипропиленовое покрытие

состоит из эпоксидного праймера толщиной

100-200 мкм, термоплавкого

полимерного адгезионного подслоя толщиной

200-350 мкм, наружного

полипропиленового покрытия толщиной 2,5-3,0 мм [45].

Конструкция двухслойного полиэтиленового и полипропиленового покрытия

отличается от трехслойного отсутствием эпоксидного праймера.

Также предприятиями РФ успешно освоена технология нанесения одно- и

двухслойных эпоксидных покрытий на наружную поверхность труб. Данные

покрытия характеризуются повышенной теплостойкостью, высокой адгезией к

стали, высокой стойкостью к катодному отслаиванию, устойчивостью к

продавливанию и абразивному износу. Покрытия проницаемы для токов катодной

защиты. Основным недостатком эпоксидных покрытий является их недостаточно

высокая эластичность при ударе, особенно при минусовых температурах, что

значительно осложняет их транспортировку.

Применение двухслойных эпоксидных покрытий позволяет полностью

решить вопрос с защитой сварного стыка в полевых условиях. Важным свойством

эпоксидного покрытия является его монолитность, позволяющая избежать риска

потери адгезии между слоями и повреждения покрытия при проседании грунта.

Двухслойные эпоксидные покрытия имеют высокую стойкость к сдиранию - почти

в 5-10 раз выше, чем полиэтиленовые.

2.4.4.1 Нанесение

антикоррозионного

защитного

покрытия

(полиэтиленовое, полипропиленовое, эпоксидное)

Процесс нанесения антикоррозионных покрытий на трубы является

сложным и многостадийным. Прочность сцепления покрытия с металлом зависит

на 50 % от подготовки поверхности, на 30 % от технологии нанесения покрытия и

на

20 % от качества материалов для покрытий

[13]. Последовательность

технологических операций при производстве труб с наружным покрытием

приведена на рисунке 2.55.

Доминирующим методом нанесения наружных покрытий на основе

термопластов (полиэтилена, полипропилена) на трубных предприятиях РФ

является экструзионный, который обеспечивает надежную защиту трубопроводов

от коррозии. Срок службы таких труб составляет не менее 30 лет [13], [44], [45].

Технологический процесс нанесения на трубы наружного трехслойного

антикоррозионного покрытия на основе экструдированного полиэтилена

заключается в следующем.

214

1 - подача труб в линию покрытия; 2 - нагрев трубы; 3 - обезжиривание; 4 -

абразивная очистка наружной поверхности; 5 - очистка наружной поверхности от

пыли; 6 - контроль качества подготовки поверхности (визуальный); 7 -

предварительный нагрев; 8 - хроматирование наружной поверхности; 9 - нагрев

трубы; 10 - нанесение наружного покрытия; 11 - охлаждение наружной

поверхности; 12 - контроль сплошности наружного покрытия; 13 - зачистка концов

труб; 14 - контроль качества покрытия; 15 - упаковка, сдача труб

Рисунок 2.55 - Последовательность технологических операций при

производстве труб с наружным покрытием

2.4.4.1.1 Предварительный нагрев

Трубы со склада поступают на участок нанесения наружного покрытия, где

подаются на инспекционную площадку для проведения входного контроля

состояния наружной поверхности. При необходимости производится ремонт

выявленных дефектов металла.

После установки заглушек, предназначенных для предотвращения

попадания дроби внутрь трубы при наружной очистке, далее труба передаточной

тележкой подается на колесный рольганг, где ей придается вращательно-

поступательное движение. Труба двигается с высокой скоростью и

состыковывается с предыдущей трубой так, чтобы пройти технологические

операции непрерывным потоком.

По рольгангу трубы последовательно проходят установку промывки

наружной поверхности для удаления масляных и других загрязнений наружной

поверхности щелочными растворами либо обессоленной водой, подаваемыми

под давлением в проходную камеру и газовую печь.

В газовой печи предварительного нагрева труба нагревается до

температуры около

50 °C с помощью газовых горелок с регулируемой

производительностью. Трубы нагреваются с целью удаления влаги, оставшейся

на наружной поверхности, улучшения качества процесса дробеметной очистки,

предотвращения коррозии после очистки трубы из-за конденсации водяных паров

на поверхности.

215

Далее нагретая труба следует в направлении установки наружной

дробеметной очистки.

2.4.4.1.2 Абразивная очистка поверхности труб

В установке дробеметной очистки поверхность трубы очищается путем

выбрасывания дроби на трубу с большой скоростью с помощью вращающихся

турбин. В зависимости от линейной скорости трубы и ее диаметра количество

выбрасываемого дроби может регулироваться задвижками, установленными на

линии подачи дроби. Дробемет снабжен системой рециркуляции и очистки дроби.

После дробеметной очистки труба поступает на площадку контроля, где

проверяется качество наружной очистки. В случае выявления на трубе

поверхностных дефектов, подлежащих ремонту (мелкие трещины, плены,

раковины, накаты, сколы, вмятины), труба направляется на станцию ремонта

труб.

Трубы, прошедшие инспекцию без замечаний, а также отремонтированные

трубы поступают на дробеметную установку № 2 для повторной дробеметной

очистки наружной поверхности. После повторной наружной дробеметной очистки

труба поступает на установку щеточно-вакуумного обеспыливания.

Обеспыленная труба с рольганга забирается тележкой и подается на

площадку снятия заглушек, затем перемещается на станцию продувки для

удаления остатков дроби. Очищенная от дроби труба тележкой устанавливается

на площадку инспекции, где проверяется качество наружной очистки труб.

Забракованные трубы транспортируются для повторения цикла очистки или

направляются в изолятор брака (в зависимости от вида брака).

2.4.4.1.3 Нагрев, хроматирование поверхности трубы

На соответствующие по качеству подготовки поверхности трубы

устанавливают соединительные муфты. После этого труба передается на

колесный рольганг линии нанесения наружного покрытия. На колесном рольганге

трубы стыкуются в непрерывную плеть и поступают в печь газового нагрева для

подогрева до температуры около 50 °C и далее на установку хроматирования,

состоящую из герметически закрытой кабины с механизмом нанесения хромата на

поверхность трубы, системы подачи и приготовления хромата.

Нанесение так называемого «нулевого» слоя из водной суспензии солей

хроматов осуществляется с помощью вращающейся щетки, проходящей через

ванну с хроматом и наносящей его на трубу. Эта операция необходима для

улучшения водостойкости адгезии покрытия при повышенных температурах. При

этом для более быстрого высыхания слоя хромата труба сразу же нагревается в

промежуточной печи газового нагрева до температуры не более 150 °C.

Далее труба в зависимости от типа применяемых изоляционных

материалов нагревается в индукционных установках до температуры 180 °C -

220 °C.

В зоне конвейера между индукционным нагревателем и камерой напыления

эпоксидного порошка вручную на стыки труб наносится защитная термостойкая

216

бумага с целью защиты концов труб от покрытия. Затем труба подается на

установку нанесения покрытия.

2.4.4.1.4 Нанесение покрытия

Процесс нанесения трехслойного покрытия состоит из следующих

операций:

- порошковый эпоксидный праймер наносится на трубу с помощью

электростатического устройства. Попадая на нагретую трубу, эпоксидный порошок

расплавляется и растекается по поверхности, плотно сцепляясь с ней. При

прохождении сопла устройства частицы порошка получают разряд 50-60 кВ и

притягиваются заземленной трубой [44];

- через определенный промежуток времени

(10-40 с в зависимости от

свойств эпоксидного порошка) труба поступает к системе экструдеров, где на ее

наружную поверхность наносится слой адгезива, экструдируемый в горячем

состоянии из экструдера адгезива с плоской головкой;

- сразу после нанесения слоя адгезива наносится слой основного покрытия

из полиэтилена либо полипропилена, который также наносится на трубу в виде

горячей экструдированной ленты из сдвоенного экструдера полиэтилена с

плоской головкой.

Экструдеры установлены на раме для регулировки расстояния от плоской

экструзионной головки до трубы. В процессе нанесения экструдированный

материал адгезива и полиэтилена в виде пленки прикатывается к поверхности

трубы с помощью силиконовых роликов, которые пневматически прижимается к

трубе. Наружная поверхность прикаточных роликов охлаждается путем обдувки

сжатым воздухом.

Когда стык труб выходит из-под прикаточного ролика, вручную

производится удаление покрытия вместе с защитной термостойкой бумагой с

концов труб и соединительной муфты, обеспечивая предварительную очистку

концов труб от покрытия на минимальную длину

После удаления покрытия и трубы поступают в установку водяного

охлаждения.

2.4.4.1.5 Водяное охлаждение труб с покрытием

Покрытые трубы за счет разности скоростей рольганга отделяются друг от

друга. В тоннеле системы охлаждения трубы охлаждаются до температуры не

выше 60 °C для быстрого отвердения свежего покрытия путем распыления воды

на наружную поверхность и внутреннюю полость трубы.

Далее трубы с помощью тележек перемещаются на установку удаления

воды из труб. После удаления воды труба транспортной тележкой передается на

площадку снятия муфт.

Труба после снятия муфты транспортной тележкой перемещается на

установку зачистки концов труб.

Затем по промежуточному конусному конвейеру труба перемещается для

поперечной подачи труб на щеточные установки очистки концов труб, на которых

с помощью металлических щеток снимаются остатки покрытия с концов труб.

217

2.4.4.1.6 Зачистка концов труб от покрытия

Зачистка концов труб производится на щеточных установках, на которых с

помощью металлических щеток, прижимающихся к поверхности труб с помощью

пневматических цилиндров, с концов труб снимаются до металла остатки

покрытия, одновременно формируется плавный переход от поверхности покрытия

к металлу.

Труба с зачищенными концами транспортной тележкой передается на

конический конвейер, перемещаясь по которому, проходит кольцевой

дефектоскоп, где проверяется сплошность покрытия с отметкой краской

дефектных мест. Диэлектрическая сплошность покрытия контролируется путем

прохождения трубы через кольцевую щетку под напряжением, которое

воздействует на трубу. Покрытие считается сплошным в случае отсутствия

электрического разряда (пробоя) между трубой и электродом дефектоскопа при

большой разности потенциалов между ними. Значение напряжения

устанавливают пропорционально номинальной толщине покрытия. Заземление

трубы при прохождении дефектоскопа обеспечивается через очищенные концы

труб и две щетки заземления, расположенные по разные стороны от кольца.

Далее труба перемещается на площадку инспекции для контроля качества

(внешнего вида, толщины покрытия) покрытия, качества зачистки концов труб от

покрытия, проведения мелкого ремонта. Отбракованные трубы передаются в

изолятор брака или для ремонта покрытия на площадку ремонта.

Трубы, прошедшие окончательную приемку, передаются на транспортный

рольганг, где маркировочной установкой наносится маркировка. Маркировка

включает в себя все сведения по трубе, на которую наносится покрытие, а также

информацию по покрытию.

После нанесения маркировки трубы передаются на поперечный

накопительный транспортер, оборудованный площадкой, с которой трубы

передаются на склад готовой продукции.

Технологический процесс производства электросварных прямошовных

труб с нанесением гладкостного внутреннего покрытия. Основное назначение

внутренних антифрикционных покрытий - снижение шероховатости поверхности и

увеличение пропускной способности трубопроводов. Для газопроводов -

повышение «гладкости» покрытия, которое позволяет существенно уменьшить

трение газа о стенки трубы при его транспортировке и, следовательно,

значительно уменьшить затраты энергии на компрессионных станциях [45].

Такие покрытия толщиной

50-80 мкм применяются в основном на

магистральных газопроводах диаметром более 800 мм. Технология нанесения

таких покрытий освоена практически всеми ведущими металлургическими и

трубными предприятиями в РФ: АО «ВМЗ», АО «ВТЗ», ПАО «ЧТПЗ», АО «ИТЗ»

[45].

Внутреннее гладкостное покрытие должно обладать эластичностью,

высокой адгезией к стали, быть устойчивым к длительному воздействию воды,

растворителей, к изменению давления газа. Требованиями потребителей

продукции регламентируются толщина внутреннего покрытия и шероховатость

поверхности. Достаточно тонкое внутреннее покрытие не может обеспечить

218

эффективную и долговременную противокоррозионную защиту внутренней

поверхности труб, транспортирующих коррозионно-активные среды.

Последовательность технологических операций при производстве труб с

внутренним покрытием представлена на рисунке 2.56.

1 - подача труб в линию покрытия; 2 - нагрев трубы; 3 - обезжиривание; 4 -

абразивная очистка внутренней поверхности; 5 - очистка внутренней поверхности

от пыли; 6 - контроль качества подготовки поверхности (визуальный); 7 -

нанесение покрытия; 8 - предварительное отверждение внутреннего покрытия; 9

- отверждение покрытия в камере полимеризации; 10 - контроль качества

внутреннего покрытия труб; 11 - маркирвока труб; 12 - упаковка, складирование

труб

Рисунок 2.56 - Последовательность технологических операций при

производстве труб с внутренним покрытием

Технология нанесения внутренних покрытий на основе эпоксидных красок

заключается в следующем.

Трубы с наружным покрытием или без покрытия со склада поступают на

входной стеллаж линии внутреннего покрытия, где укладываются на

инспекционный стол для проведения осмотра внутренней поверхности. При

отсутствии дефектов труба перемещается на установку внутренней промывки, где

очищается от загрязнений с помощью воды под давлением. Промывка труб

осуществляется моющими растворами, обессоленной водой.

Затем трубы перемещаются к установке предварительного нагрева, на

которой внутренняя поверхность труб нагревается газовыми горелками с целью

удаления влаги, улучшения эффективности дробеметной очистки и во избежание

конденсации влаги после очистки.

При достижении необходимой температуры трубы подаются в две

последовательно расположенные дробеметные установки.

Далее трубы по промежуточному конвейеру перемещаются на

промежуточный стеллаж, по которому подается на спаренную установку

внутренней дробеметной очистки. Здесь внутренняя поверхность трубы

очищается дробью для создания требуемой шероховатости для нанесения

покрытия. Между дробеметными установками располагается площадка контроля,

где труба осматривается на наличие дефектов металла.

219

После окончания очистки трубы тележками перемещаются на установку

внутренней продувки для удаления дроби и пыли, после которой трубы

перемещаются на площадку контроля. Здесь осуществляется инспекция

внутренней поверхности трубы, внутренние концы трубы защищаются бумажной

лентой с целью их защиты от покраски. Далее годная труба перекладывается на

тележку покраски и подается на установку нанесения внутреннего покрытия.

Для антикоррозионной защиты внутренней поверхности труб в настоящее

время применяют жидкие двухкомпонентные эпоксидные краски так называемого

«горячего» распыления, без растворителей, с общей толщиной покрытия 400-

700 мкм. Эти краски наносятся в один слой, обладают высокими

антикоррозионными свойствами, не требуют предварительного нанесения

праймера и могут сушиться при температурах от 30 °C до 70 °C, в отличие от

порошковых эпоксидных материалов, для отверждения которых необходим нагрев

до 200 °C - 210 °C [45].

Гладкостные покрытия в виде двухкомпонентных систем жидких окрасочных

материалов состоят из основного эпоксидного материала или «основы»,

смешанной в определенном соотношении с активирующей добавкой или

отвердителем. Данная смесь наносится на подготовленную внутреннюю

поверхность труб в один проход методом распыления рабочей смеси

изоляционного материала в камере покраски.

После покраски труба передается на стеллажи, оборудованные системой

вытяжной вентиляции, на которых из покрытия происходит удаление летучих

компонентов.

После нанесения покрытия труба поступает на стеллажи станции первичной

сушки. Сушка производится вентиляторами, которые продувают сначала

холодный, а затем подогретый до 30 °C воздух через трубы. В процессе сушки

трубы перемещаются через станцию сушки с помощью тележек к следующему

промежуточному конусному конвейеру, по которому она перемещается к зоне

отверждения покрытия.

В зоне отверждения труба с влажным покрытием проходит через катушку

индуктора, где нагревается до температуры 50 °C - 60 °C, далее по конвейеру

передается в камеру отверждения. Проходя через камеру отверждения, труба

продувается воздухом, нагретым с помощью газовых горелок до температуры не

более 70 °C.

После выхода из камеры полимеризации труба передается на площадку

окончательного контроля, где производится контроль качества нанесения

внутреннего покрытия, контроль сплошности покрытия, при необходимости

осуществляется мелкий ремонт труб.

Затем трубы передаются на станции окончательной приемки, производится

маркировка труб. Далее трубы по выходному конвейеру либо с помощью

мостовых кранов перемещаются на склад готовой продукции.

2.4.4.2 Нанесение теплогидроизоляционного покрытия

Трубы в теплогидроизоляционном покрытии предназначены для

строительства

конденсатопроводов,

газопроводов,

нефтепроводов,

220

нефтепродуктопроводов подземной бесканальной (прокладка непосредственно в

грунте) и надземной прокладки с температурой транспортируемой среды до

130 °C, а также для всех видов трубопроводов в районах вечной мерзлоты.

Данные трубы обеспечивают повышенную надежность и экологическую

безопасность трубопроводных систем, особенно при сооружении и их

эксплуатации в районах залегания многолетнемерзлых грунтов, при экстремально

низких температурах воздуха, используется для транспортирования вязкой нефти,

сжиженного природного газа, попутного нефтяного газа, газового конденсата

и т. п.

Теплогидроизолированные трубы изготавливаются наружным диаметром от

32 до 1420 мм, при этом в качестве рабочей трубы применяются как сварные, так

и бесшовные трубы.

По требованию потребителя перед нанесением теплогидроизоляционного

покрытия на стальные трубы предварительно может быть нанесен любой тип

антикоррозионного покрытия - как наружного, так и внутреннего. В конструкцию

покрытия, по требованию потребителей, могут включаться проводники -

индикаторы системы оперативного дистанционного контроля (СОДК),

предназначенные для контроля состояния изоляции и обнаружения участков с

повышенной влажностью изоляции, трубопроводы-спутники для подогрева

транспортируемой среды, а также противопожарная система на основе барьерных

вставок из негорючих минеральных материалов для предотвращения

распространения пожаров. На рисунке 2.57 представлена конструкция

теплогидроизоляционного покрытия с СОДК [46].

1 - центрирующая опора; 2 - изоляция из пенополиуретана; 3 -

труба-оболочка; 4 - стальная труба; 5 - проводники - индикаторы

СОДК (показаны условно)

Рисунок 2.57 - Конструкция теплогидроизоляционного покрытия с

проводником системы оперативного дистанционного контроля (СОДК)

В конструкции теплогидроизоляционного покрытия применяются различные

типы гидроизоляционного слоя (оболочки).

Полиэтиленовая оболочка. Трубы с таким видом защиты используются при

подземной бесканальной прокладке тепловых сетей.

Спирально-замковая труба из оцинкованной стали. Трубы с оцинкованной

оболочкой предназначены только для надземной прокладки тепловых сетей.

221

Композитная оболочка состоит из стальной оболочки, которая сохраняет

устойчивость ППУ к внешним воздействиям при температурах до минус 50 °C, и

антикоррозионного покрытия, обеспечивающего защиту трубопровода при

подземной прокладке на весь период эксплуатации.

Применение в качестве теплоизоляционного материала пенополиуретана

(ППУ) обусловлено его высокими теплоизоляционными свойствами, имеющимися

преимуществами перед изоляционной минеральной ватой: уменьшение потерь

тепла при низком коэффициенте теплопроводности в состоянии обычной

влажности, долговечность теплоизоляционных характеристик, небольшое

водопоглощение.

Технология нанесения теплогидроизоляционного покрытия на стальные

трубы заключается в следующем.

Труба с предварительно нанесенным наружным либо внутренним

антикоррозионным покрытием любого типа подается на заталкивающий рольганг,

где на нее устанавливаются центрирующие опоры (центраторы),

гидроизоляционная оболочка. Готовая к заливке ППУ труба подается на

заливочный стол, где устанавливаются заливочные заглушки. На заливочном

столе труба позиционируется в наклонном положении, и в межтрубное

пространство под высоким давлением впрыскивается смешанная в заливочной

машине пенополиуретановая композиция. По окончании реакции полимеризации

ППУ производится демонтаж заливочных заглушек и теплогидроизолированная

труба подается на участок зачистки, где производится зачистка концов труб,

приемо-сдаточный контроль. Принятые трубы маркируются и перемещаются на

склад готовой продукции.

При производстве труб с теплогидроизоляционным покрытием, в

конструкции которого присутствует противопожарная вставка, труба с наружным

либо внутренним антикоррозионным покрытием подается на стол, где

производится разметка трубы под противопожарную вставку длиной не менее 3 м,

далее устанавливаются мембраны на границах противопожарной вставки,

производится фиксация мембраны фрагментами транспортерной ленты,

закрепляемой бандажными лентами. На трубу наматывается негорючий

наполнитель на минеральной основе. Далее труба отправляется для нанесения

пенополиуретановой композиции по описанной выше технологии.

Теплогидроизолированные трубы выпускаются с двумя основными типами

изоляции: тип 1 - усиленная изоляция (используется для регионов с умеренным

климатом), тип 2 - весьма усиленная (используется для регионов с низкими

температурами). По требованию потребителей предприятиями РФ выпускаются

трубы со специальными характеристиками - увеличенной толщиной изоляции, с

нестандартными размерами наружных оболочек. Для полной защиты наружной

поверхности зоны сварного стыка поставка труб может включать в себя комплекты

заделки стыка, соответствующие конструкции и размерам изоляции основного

трубопровода.

222

2.4.4.3 Горячее цинкование стальных труб

Наибольшее распространение горячее цинкование в РФ получило при

производстве стальных сварных круглых водогазопроводных труб наружным

диаметром

15-159 мм, профильных труб различного сортамента. Процесс

осуществляется на агрегатах непрерывного и полунепрерывного типа сухим и

мокрым способами, толщина цинкового покрытия составляет 80-100 мкм [45].

Способ горячего цинкования получил наибольшее распространение по

сравнению с термодиффузионным и электролитическим цинкованием из-за

меньшей себестоимости покрытий труб, возможности регулирования толщины

покрытия, удовлетворительного товарного вида. Цинковое покрытие хорошо

защищает стальную основу трубы от действия окружающей природной среды,

пресной и соленой воды, некоторых видов нефтепродуктов [45].

Схема процесса горячего цинкования стальных труб и профилей

представлена на рисунке 2.58.

1 - входной контроль, набор труб в пакеты; 2 - промывка, обезжиривание; 3 -

травление пакета труб в ванне; 4 - промывка в холодной воде; 5 - флюсование; 6

- сушка, подогрев труб; 7 - цинкование труб; 8 - обдувка наружной поверхности; 9

- продувка труб паром; 10 - охлаждение труб; 11 - контроль качества, измерение

длины, взвешивание труб; 12 - упаковка, складирование труб

Рисунок 2.58 - Схема процесса горячего цинкования стальных труб и

профилей

2.4.4.3.1 Подготовка труб к цинкованию

Трубы, изготовленные в соответствии с НТД, после предварительной

приемки направляются попакетно на участок подготовки труб. При подготовке

труб к цинкованию осуществляются следующие технологические операции:

замочка, обезжиривание, промывка, травление, промывка в горячей и холодной

воде.

С целью удаления рыхлых слоев окалины, металлической стружки и пыли

трубы проходят промывку в горячей воде. Продолжительность промывки

составляет 3-10 мин при температуре воды до 80 °C. Затем трубы подвергаются

223

химическому обезжириванию в кислотных растворах различной концентрации,

щелочных растворах, содержащих едкий натр тринатрийфосфат, жидкое стекло и

поверхностно-активные добавки, добавляемые в раствор для повышения моющей

способности, смачивания, эмульгирующего и диспергирующего эффекта.

Операция проводится при температуре не менее 40 °C в течение 10-15 мин.

В процессе обезжиривания происходит омыление жиров, эмульгирование и

диспергирование загрязнений, как результат - удаление возможных жировых

загрязнений с поверхности труб [45].

После обезжиривания пакет труб промывают в горячей воде в течение

5 мин для удаления с поверхности труб остатков обезжиривающего раствора и

других загрязнений.

2.4.4.3.2 Травление и промывка в холодной воде

Процесс горячего цинкования состоит из травления, флюсования,

цинкования.

Травление применяют с целью удаления с наружной и внутренней

поверхности труб окалины и окислов. Для получения качественного цинкового

покрытия травление труб производят в растворе соляной кислоты, а также

растворах соляной и серной кислот [54]. Для улучшения качества травления

(исключения перетравливания) и снижения потерь металла при травлении в

травильный раствор дополнительно добавляют ингибиторы кислотной коррозии

различного состава. С целью уменьшения газовыделения и удаления травильного

шлама с поверхности труб в травильный раствор также вводятся различные

эмульгаторы. Преимуществами процесса травления в соляной кислоте являются:

- возможность работы при температуре окружающей среды;

- меньшая потеря массы при травлении стальной основы;

- незначительное поглощение стальной основой водорода;

- получение светлой поверхности стальной основы [45].

Для получения качественного цинкового покрытия травление труб

осуществляют при температуре не менее 20 °C. Продолжительность процесса

травления составляет от 15 до 50 мин в зависимости от толщины и характера

окалины, а также от концентрации раствора.

В зависимости от конструкции травильных ванн применяются ванны с

перемещением труб (шнековым, шлепперным, рычажным цепным способами),

ванны простой конструкции без перемещения труб, в которых происходит

травление пакета труб [45].

После проведения травления трубы для удаления остатков травильного

раствора и шлама направляют в ванну промывки холодной водой.

2.4.4.3.3 Флюсование труб

После промывки трубы повергаются флюсованию с целью удаления с

поверхности труб не полностью смытых в процессе промывки окислов и солей

железа, растворения вновь образовавшихся окислов, создания защитной от

окисления пленки из солей цинка, обеспечивающей полное смачивание

поверхности труб расплавленным цинком.

224

На предприятиях РФ применяется сухое и мокрое цинкование. При мокром

цинковании трубы загружаются в расплавленный флюс, находящийся на зеркале

ванны цинкования. При сухом цинковании трубы погружаются в водный раствор

флюса в отдельной ванне, а затем после просушки перемещаются в ванну

цинкования.

Мокрое цинкование проводится в разбавленном растворе ZnCl2 с

хлористым аммонием. В ванны с добавками алюминия во флюс вводятся

фториды, что позволяет повысить содержание алюминия в цинке до 0,05 % -

0,07 %. Для предотвращения быстрого истощения флюса в него добавляют

присадки типа глицерина, которые делают флюс пенистым, что способствует

удержанию влаги [45].

При сухом цинковании процесс флюсования труб осуществляют при

температуре не менее 20 °C на протяжении 2-3 мин в растворах флюса, наиболее

распространенными из которых являются растворы на основе хлористого цинка и

хлористого аммония, а также растворы на основе сухой двойной соли «цинк-

аммоний хлористый» [54]. Для полного смачивания поверхности труб раствором

флюса производится их укладка на дно ванны.

После флюсования пакет труб краном подается на питательный стол

загрузочной решетки, откуда поштучно трубы поступают в сушильную печь, где

проходят операцию сушки и подогрев при температуре 200 °C - 400 °C с целью

высушивания пленки флюса и предварительного прогрева труб перед

погружением в ванну цинкования. Целью предварительного нагрева является

также снижение расхода тепла на нагревание труб при цинковании, увеличение

срока службы ванны цинкования, уменьшение окисления цинка, а также

значительное уменьшение вредных выделений, что улучшает условия работы на

участке. Далее из сушильной камеры сухие и подогретые трубы поштучно

поступают в загрузочное устройство машины цинкования, которое погружает их в

раствор цинка.

2.4.4.3.4 Цинкование

Процесс горячего цинкования проводится погружением предварительно

подготовленных труб в ванну с расплавленным цинком. При этом достигается

равномерное покрытие наружной и внутренней поверхности стальных труб слоем

цинка.

На получение качественного цинкового покрытия существенное влияние

оказывает постоянство заданной температуры расплавленного цинка, которая

обычно находится в пределах 430 °C - 460 °C. Для улучшения механических

свойств цинкового покрытия, получения более светлого блестящего покрытия,

уменьшения угара цинка с поверхности расплава и образования гартцинка

расплав цинка легируют чушками первичного алюминия. При введении в ванну с

цинком 0,014 % - 0,084 % магния повышается коррозионная стойкость цинковых

покрытий в морской воде и агрессивной среде [45].

В целом цинковальная установка состоит из ванны цинкования, печи для

разогрева ванны, механизмов загрузки и выгрузки, механизмов перемещения

труб, магнитных роликов. Загрузку труб в ванну цинкования, их выгрузку

225

производят наклонно с целью выхода воздуха при погружении в расплавленный

цинк, обеспечения равномерного заполнения внутренней поверхности цинком,

свободного стекания расплавленного цинка с труб, выходящих из ванны.

Выходя из расплава цинка, трубы подвергаются обдувке наружной

поверхности от золы, окислов алюминия и излишков цинка при помощи

кольцевого сопла. Обдувка производится сухим сжатым воздухом, подаваемым с

большой скоростью. Для «выглаживания» внутренней поверхности труб и

регулирования толщины цинкового покрытия (удаления излишков цинка)

производится продувка трубпаром с температурой до 200 °C [45].

2.4.4.3.5 Охлаждение труб

Трубы, прошедшие кольцевую обдувку наружной поверхности и продувку

внутренней поверхности, поступают на горизонтальный холодильник, где в

зависимости от типоразмера проходят операцию охлаждения в душирующем

устройстве водой или обдувкой на воздухе. Далее при помощи

распределительного устройства трубы по рольгангам направляются на участок

отделки, где осуществляются их правка, контроль качества, взвешивание,

маркировка краской, упаковка и сдача.

2.5 Экономические аспекты технологий, методов, решений,

применяемых в настоящее время при производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов

В настоящем разделе рассмотрены вопросы, связанные с оценкой затрат

про-мышленных предприятий по производству изделий дальнейшего передела

черных металлов на реализацию природоохранных мероприятий, а также

инвестиционные затраты, направленные на модернизацию и реконструкцию

действующего производства: техническое перевооружение предприятий путем

ликвидации устаревшего оборудования, приобретения, ввода в эксплуатацию

новых машин и механизмов, строительство новых промышленных объектов,

обеспечивающих, в том числе, сокращение выбросов загрязняющих веществ в

окружающую среду.

Черная металлургия - высококонкурентная отрасль, которая требует от

предприятий гибкого реагирования на основные тенденции рынка. Одним из

главных факторов устойчивого положения любой металлургической компании

является постоянное инвестирование в развитие производства.

Реализация крупных инвестиционных проектов в целом обеспечивает:

- совершенствование технологии с целью улучшение качества продукции,

снижения ее себестоимости и повышения конкурентоспособности;

- снижение ресурсоемкости и энергоемкости металлопродукции;

- снижение вредного воздействия предприятий на окружающую среду;

- увеличение производства высокотехнологичных эффективных видов

металлопродукции.

Информация, представленная в настоящем разделе, получена из открытых

источников, преимущественно, публикаций с обзорами результатов работы

226

предприятий черной металлурия России по итогам года, опубликованных в

научно-технических, экономических изданиях, и годовых отчетов компаний -

производителей металлопродукции, размещенных на официальных веб-порталах.

Вместе с тем данная информация не является универсальной и не может

быть в полной мере использована для точной оценки необходимых вложений

конкретного предприятия в оборудование и технологии, направленных на

сокращение эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду, а отражает

лишь примерный объем затрат, направленный на реализацию отдельных

природоохранных проектов и мероприятий. К тому же зачастую информация по

затратам на природоохранную деятельность, указанная в отчетных документах

крупных производителей изделий дальнейшего передела черных металлов,

охватывает также смежные технические области, например сталеплавильное

производство, технологии добычи, обогащения руд и пр.

Полученная из открытых источников информация, касающаяся затрат

производственных предприятий на реализацию крупных инвестиционных

проектов, одним из эффектов которых является снижение вредного воздействия

предприятий на окружающую среду, представляется, в основном, в обобщенном

виде, включает затраты на приобретение оборудования и его транспортировку,

реализацию проекта (строительно-монтажные работы) и пр. При реализации

подобных крупных комплексных проектов выделение затрат на природоохранные

мероприятия из общей суммы капиталовложений является непростой и трудно

решаемой задачей.

Вместе с тем в своих отчетных документах производственные предприятия

и промышленные холдинги, помимо затрат на конкретные проекты, одним из

эффектов которых является сокращение эмиссий загрязняющих веществ в

окружающую среду, также могут выделять капиталовложения на отдельные

природоохранные мероприятия. Данная практика характерна при реализации

конкретного природоохранного мероприятия, направленного на улучшение

экологической обстановки.

2.5.1 Затраты на охрану окружающей среды в РФ

2020 год характеризовался увеличением расходов федерального и

консолидированного бюджета Российской Федерации по разделам и

подразделам, связанным с природными ресурсами и природопользованием

(Таблица

2.26)

[47]. Так в

2020 г. расходы консолидированного бюджета

Российской Федерации на охрану окружающей среды увеличились на 13,4 %, в

том числе увеличились расходы на сбор, удаление и очистку сточных вод (на

53,6 %), охрану объектов растительного и животного мира и среды их обитания

(на 9,1 %) и на другие вопросы в области охраны окружающей среды (на 11,4 %).

Суммарные расходы на охрану окружающей среды и природопользование в

секторе национальной экономики составили

126

893 млн руб., что на

7,3 %

больше аналогичного показателя в 2019 г.

227

Таблица 2.26 - Динамика расходов по разделу «Охрана окружающей среды» и

другим профильным разделам и подразделам консолидированного бюджета

Российской Федерации, 2008-2020 гг., млн руб.

Вид расходов

2008

2010

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Охрана окружающей

116

148

250

283

среды

228

326

712

975

282

252

296

788

в том числе:

- сбор, удаление и

1 574

1 203

3 227

1 280

2 935

5 938

очистка сточных вод

632

938

- экологический контроль

376

200

183

200

145

151

294

237

- охрана объектов

растительного и

8 902

9 171

365

133

995

734

991

356

животного мира

- прикладные научные

исследования в области

375

317

633

584

769

1 114

941

855

охраны окружающей

среды

- другие вопросы в

114

209

233

области охраны

060

436

304

779

438

314

435

402

окружающей среды

Результативность природоохранной деятельности значительно зависит от

финансового фактора

- объема инвестиций в развитие и модернизацию

предприятий, проведение водо-, почвозащитных мероприятий, развитие

мониторинговой сети. Тремя наиболее значительными категориями затрат на

охрану окружающей среды являются:

- текущие затраты;

- капитальный ремонт;

- инвестиции в основной капитал.

Текущие затраты являются издержками по содержанию и эксплуатации

природоохранных и природосберегающих объектов, расходами предприятий на

охрану окружающей среды и др.

Под расходами на капитальный ремонт понимаются инвестиции в

модернизацию и обновление основных фондов предприятий по охране

окружающей среды.

Инвестиции в основной капитал представляют расходы на строительство,

ремонт и приобретение нового оборудования, направленного на снижение

негативного воздействия на окружающую среду.

В Таблице 2.27 представлена динамика инвестиций в основной капитал в

Российской Федерации за период 2010-2020 гг. На рисунке 2.59 представлена

динамика расходов на охрану окружающей среды по видам расходов.

2020 г. выросли как общие абсолютные значения инвестиций в

природоохранную деятельность, так и инвестиции в основной капитал. Прирост

общих инвестиций предприятий в природоохранную деятельность составил 12 % к

2019 г. и 199,2 % к 2010 г. Прирост инвестиций в основной капитал составил

228

Таблица 2.27 - Инвестиции в основной капитал на охрану окружающей среды и рациональное использование природных

ресурсов (по данным Росстата)

Направление инвестиций

2000 г.

2005 г.

2010 г.

2011 г.

2012 г.

2013 г.

2014 г.

2015 г

2016 г.

2017 г.

2018 г.

2019 г.

2020 г.

Миллионов рублей (1990 г. - млрд руб.; в фактически действовавших ценах)

Инвестиции в основной

22 339

58 738

89 094

95 662

116 543

123 807

158 636151 788

139 677

154 042

157 651

175 029

195 962

капитал - всего

в том числе на:

- охрану и рациональное

8 251

26 143

46 025

46 610

52 420

59 505

76 315

78 962

67 496

66 496

62 750

71 805

69 560

использование водных ресурсов

- охрану атмосферного воздуха

7 946

19 839

26 127

27 882

34 626

41 196

55 587

40 120

40 340

60 199

65 475

70 250

91 275

- охрану и рациональное

3 520

9 206

9340

13 785

19 888

13 802

14 540

15 703

12 228

10 216

10 010

12 158

15 303

использование земель

из них на рекультивацию

2 021

2 041

2 782

2 412

4 248

3 685

4 238

5 671

3 865

3 917

3 313

4 946

8 283

нарушенных земель

- охрану окружающей среды от

загрязнения отходами

2 237

2 988

6 276

4 505

7 442

7 485

7 684

12 732

8 432

10 942

15 221

13 731

9 892

производства и потребления

- на другие мероприятия

385

562

1 326

2 880

2 167

1 819

4 510

4 271

11 217

6 189

4 195

7 086

8 821

В % к предыдущему году (в сопоставимых ценах)

Инвестиции в основной

133,4

124,8

100,7

98,7

114,1

100,7

122,4

86,0

86,6

106,3

97,2

103,9

112,0

капитал - всего

в том числе на:

- охрану и рациональное

121,2

145,2

108,7

93,1

105,3

107,6

122,5

93,0

80,4

95,0

89,6

107,1

96,9

использование водных ресурсов

- охрану атмосферного воздуха

130,4

111,8

104,1

98,1

116,3

112,8

128,9

64,9

94,6

143,9

103,3

100,4

129,9

– охрану и рациональное

использование земель

186,0

144,7

78,3

135,7

135,1

65,8

100,6

97,1

73,3

80,6

93,1

113,7

125,9

Рисунок 2.59 - Расходы на охрану окружающей среды (в фактически

действовавших ценах, млн руб.) [48]

Анализ данных, приведенных в таблице 2.27, свидетельствует об ощутимом

варьировании соответствующих величин от года к году. За последние

десятилетия

отдельные

годы

наблюдалось

резкое увеличение

природоохранных и природосберегающих капитальных вложений, а в другие

годы - существенное снижение данных объемов.

По официальным данным Росстата, в 1991 г. доля капиталовложений в

природоохранные и природосберегающие объекты составляла около 1,6 % от

общей суммы инвестиций в народное хозяйство страны, в 2000 г. эта доля

возросла до 1,9 %, в 2005 г. она составляла 1,6 %. В 2010 г. рассматриваемая

доля была на уровне 1,0 %, а в 2011-2013 гг. равнялась 0,9 %. В 2014 г. этот

уровень несколько возрос - до 1,1 %, а в 2015 г. уменьшился до 1,0 % и в

последнее время сохраняется на уровне менее 0,8 %.

Основными

инвесторами

источниками

финансирования

природоохранные и природосберегающие инвестиционные мероприятия являлись

предприятия-природопользователи и их собственные средства (порядка трех

четвертей всех соответствующих капитальных вложений). При этом имеет место

общая тенденция относительного роста инвестиций хозяйственных объектов в

суммарном инвестировании в охрану окружающей среды. Значение бюджетных

расходов при этом падает [48].

232

2.5.2 Инвестиционные проекты, затраты компаний и отдельных

предприятий - производителей изделий дальнейшего передела черных

металлов

Суммарно на долю холдингов приходится порядка 90 % производимых в

России изделий дальнейшего передела черных металлов (проката, проволоки,

труб) [49]. Компании активно развивают собственные сервисные службы по

металлообработке и торговле готовой металлопродукцией в различных регионах

страны и мира, осуществляют строительство электросталеплавильных заводов,

прокатных станов в регионах России в целях приближения к потребителю и

повышению конкурентоспособности за счет снижения транспортных расходов,

реализуют проекты модернизации и реконструкции устаревшего оборудования,

вводят в строй новые производственные линии и комплексы. Однако, несмотря на

ввод новых мощностей, принципиальных изменений в структуре отрасли не

ожидается

- более

80 % производства будет приходиться на крупные

вертикально-интегрированные компании [50].

Именно на предприятиях, входящих в состав крупных металлургических

холдингов, реализованы крупные инвестиционные проекты: введены в строй

новые производственные мощности, проведено обновление основных

производственных объектов. Работа по реконструкции производства и реализации

программ стратегического развития с целью повышения конкурентоспособности

продукции, снижения издержек производства, расширения сортамента

производимой продукции, энергосбережения и сокращения эмиссий в

окружающую среду проводится российскими предприятиями постоянно. И даже

несмотря на проблемы отрасли, связанные с последствиями распространения

короновирусной инфекции в 2019-2020 гг., предприятия черной металлургии РФ

продолжали активное развитие и реализацию инвестиционной деятельности.

В Таблице 2.28 представлена краткая информация о некоторых крупных

инвестиционных проектах предприятий черной металлургии РФ, реализованных

за последние 5 лет (в период 2016-2020 гг.) и перспективных на ближайшие годы,

направленных на развитие технологии и оборудования для производства изделий

дальнейшего передела черных металлов. Данная информация получена на

основании открытых данных из доступных источников [51]-[55].

233

Таблица

2.28

- Выполненные за последние 5 лет (в период 2016-2020 гг.) и перспективные инвестиционные проекты

предприятий черной металлургии РФ в направлении развития технологии и оборудования для производства изделий дальнейшего

передела черных металлов [51]-[55]

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Ввод в эксплуатацию

8 новых стендов колпаковых печей

высокотемпературного отжига (ВТО) в

2016 г. (сумма затрат

26 млн руб) и 27 новых стендов в 2017 г., модернизация их системы

около

Модернизация

2016-2017 гг.

управления и газовой разводки.

159 млн руб.

ООО «ВИЗ-

оборудования

Ключевые направления реализации проекта: повышение

Сталь»

термической

надежности работы печей ВТО, повышение качества производимой

(Группа НЛМК)

обработки

продукции, снижение эксплуатационных затрат.

трансформаторно

Установка 4 новых высокоточных толщиномеров на агрегаты

го проката

подготовки рулонов цеха холодной прокатки и толщиномера на

2018 г.

32 млн руб.

агрегат продольной резки участка отделки.

Ключевые направления реализации проекта: улучшение

контроля за качеством производимой трансформаторной стали

Установка новой нагревательной печи с шагающими балками

мощностью 2,25 млн т/год.

Ключевые направления реализации проекта: замена

Реконструкция

устаревшего оборудования, увеличение объема производства

нагревательной

2019 г.

4,0 млрд руб.

горячего проката на 110 тыс. т/год, снижение удельного расхода

печи № 2

топлива на нагрев слябов (с 85,4 до 43,9 кг.у.т./т) и угара металла (с

ПАО «НЛМК»

13,8 до 7,1 кг/т), сокращение эмиссии парниковых газов (СО2) на 70

(Группа НЛМК)

тыс. тонн в год

Строительство

Установка нового агрегата непрерывного горячего цинкования

агрегата

мощностью 450 тыс. т.

непрерывного

более

Ключевые направления реализации проекта: расширение

2020-2022 гг.

горячего

12 млрд руб.

сортамента производимой продукции за счет освоения производства

цинкования АНГЦ

продукции с цинковым, цинк-алюминиевым и цинк-магниевым

№ 5

покрытием.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка новой

Установка новой листоправильной машины производительностью до

листоправильной

1,5-2,0 тыс. тонн металлопроката в сутки.

машины на

более

Ключевые направления реализации проекта: повышение

2016 г.

агрегате

70 млн руб.

производительности и качества продукции (возможность получения

поперечной резки

металлопроката с гарантированной плоскостностью), выполнение

№ 3

перспективных требований потребителей.

Установка новой рулоновязальной машины № 1 на конвейере

горячекатаных рулонов, запуск предиктивной модели для анализа

Реконструкция

температурного режима работы и прогнозирования отказа

более

стана горячей

2017 г.

подшипников шестеренных клетей стана горячей прокатки 2000.

ПАО

120 млн руб.

прокатки 2000

Ключевые направления реализации проекта: улучшение

«ЧерМК»

условий труда, обеспечение требуемого качества производимой

(Северсталь)

продукции, сокращение простоев технологического оборудования.

Строительство новой высокопроизводительной печи

Строительство

производительностью до 400 т/час на холодном и 500 т/час на

новой печи № 2

горячем посаде.

2020 г.

н/у

стана горячей

Ключевые направления реализации проекта: повышение

прокатки 2000

производительности и качества продукции, снижение угара металла

и расхода энергоресурсов, сокращение выбросов

Установка нового непрерывно-травильного агрегата мощностью до

Установка нового

2,0 млн т/год для производства высококачественного оцинкованного

непрерывно-

около

металлопроката шириной до 1 850 мм.

2020 г.

травильного

7 млрд руб.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

агрегата НТА № 4

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка нового агрегата продольной резки горячекатаного

травленого, холоднокатаного отожженного, оцинкованного

Установка нового

металлопроката и металлопроката с полимерным покрытием

агрегата

2020 г.

н/у

шириной до 1850 мм.

продольной резки

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции.

Строительство нового сортопроволочного стана мощностью до

1 млн т/год для производства круглого проката, катанки в бунтах

Строительство

диаметром от 5,5 до 20 мм и мотках диаметром от 20 до 32 мм, а

нового

также арматурного проката диаметром от 6 до 16 мм класса А500С.

2021-2023 гг.

10 млрд руб.

сортопроволочног

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

о стана 170

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции, сокращение потребления

энергоресурсов.

Установка нового

Установка нового агрегата непрерывного горячего цинкования

агрегата

мощностью до 450 тыс. т/год горячеоцинкованного холоднокатаного

непрерывного

проката для строительной отрасли.

2017 г.

н/у

горячего

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

цинкования АНГЦ

объемов производства, повышение качества и расширение

№ 3

сортамента производимой продукции.

ПАО «ММК»

Реализация комплекса мероприятий, направленного на улучшение

(Группа

качества производимой продукции, снижение себестоимости

ММК)

Реконструкция

производства, увеличение мощности стана с 4,0 до 5,2 млн т/год.

стана горячей

2018-2020 гг.

н/у

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

прокатки 2500

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции, снижение себестоимости

продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Строительство

Строительство нового комплекса по производству проволоки и

нового комплекса

канатов мощностью более 43 тыс. т/год

более

по производству

2018 г.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

1,5 млрд руб.

проволоки и

объемов производства, повышение качества и расширение

канатов

сортамента продукции.

Строительство

нового

комплекса

по

производству

ОАО «ММК-

нового комплекса

самонарезающихся винтов и шурупов мощностью до 1 200 т/год.

Метиз»

по производству

2018 г.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

(Группа ММК)

самонарезающихся

объемов производства, повышение качества и расширение

винтов

сортамента продукции.

2,5 млрд руб.

Строительство ново-

Строительство нового комплекса по производству бунтового и

го комплекса по про-

пруткового калиброваного проката

изводству бунтового

2019 г.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

и пруткового калиб-

объемов производства, повышение качества и расширение

рованого проката

сортамента продукции.

Реконструкция

Реконструкция установки гидросбива печной окалины с поверхности

новой установки

заготовки перед прокаткой в линии стана 350.

2018 г.

н/у

гидросбива

Ключевые направления реализации проекта: повышение

окалины

качества производимой продукции

АО «ОЭМК

Установка нового шарикопрокатного стана для производства около

им. А.А.

Угарова»

43 тыс. т мелющих шаров диаметром 100-120 мм массой до 8 кг и

(Метал-

Установка нового

групп твердости 2-3 в соответствии с ГОСТ 7524-2015.

около

лоинвест)

шаропрокатного

2020 г.

Ключевые направления реализации проекта: расширение

1 млрд руб.

стана

сортамента производимой продукции, снижение зависимости от

внешних поставщиков стальных мелющих шаров и обеспечение

изделиями высокого качества.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка нового

Установка нового редукционно-калибровочного блока на стане 350.

редукционно-

Ключевые направления реализации проекта: повышение

2019 г.

н/у

калибровочного

качества за счет обеспечения высокой точности геометрических

блока

параметров, расширение сортамента производимой продукции..

Сооружение

Установка новой высокопроизводительной роликовой термической

комплекса «Ро-

АО «Уральская

печи № 1 и закалочного пресса № 1 в листопрокатном цехе.

ликовая терми-

сталь»

около

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

ческая печь № 1 -

2018 г.

(Метал-

1,5 млрд руб.

объемов производства, повышение качества и расширение

роликовая закалоч-

лоинвест)

сортамента продукции за счет освоения производства

ная машина № 1»

термообработанного металлопроката.

(РТП-1 - РЗМ-1)

Внедрение новой

Внедрение новой технологии безаммиачной обработки проволоки

технологии

Ключевые направления реализации проекта: отказ от

безаммиачной

2016 г.

н/у

использования аммиака в производственном процессе - улучшение

обработки

ОА «ЕВРАЗ

условий труда и повышение промышленной безопасности.

проволоки

ЗСМК»

Ввод в

Ввод в эксплуатацию новой установки ультразвукового контроля в

(ЕВРАЗ)

эксплуатацию

линии неразрушающего контроля

25 метровых рельсов для

новой установки

2018 г.

н/у

выявления внутренних дефектов производимой продукции.

ультразвукового

Ключевые направления реализации проекта: повышение

контроля

качества контроля производимой продукции.

Установка дробеметного комплекса для 100 % удаления окалины с

Перевооружение

поверхности заготовок, обдирочно-шлифовального станка для зачистки

АО «ЕВРАЗ

участка обработки

выявленных дефектов, транспортной системы для обеспечения

НТМК»

трубной заготовки

2017 г.

н/у

накопления, передачи и перемещения заготовок между агрегатами.

(ЕВРАЗ)

в крупносортном

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

цехе

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка нового нового шаропрокатного стана для производства

Установка нового

мелющих шаров диаметрами от

60 до

120 мм пятой группы

шаропрокатного

2018 г.

н/у

твердости.

стана

Ключевые направления реализации проекта: расширение

сортамента производимой продукции, импортозамещение.

Реализация

комплекса

мероприятий,

направленных

на

модернизацию рельсобалочного стана.

Модернизация

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

около

рельсобалочного

2019 г.

объемов производства, повышение качества и расширение

14 млрд руб.

стана

сортамента производимой продукции (освоение производства

строительной балки), снижение себестоимости производимой

продукции.

Создание нового участка размотки бунтов в составе

Создание нового

специализированных станков для производства прутков диаметром

производственног

ПАО «ЧМК»

от 6 до 10 мм.

о участка

2016 г.

н/у

(Мечел)

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

размотки

объемов производства, расширение сортамента производимой

бунтов

продукции.

Выполнение

комплекса

мероприятий,

направленных

на

Реализация

АО

модернизацию

оборудования

сталепроволочно-канатного

проекта

«Белорецкий

производства.

модернизации

металлургичес

2019-2023 гг.

н/у

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

сталепроволочно-

кий комбинат»

объемов производства, повышение качества и расширение

канатного

(Мечел)

сортамента производимой продукции, снижение себестоимости

производства

продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка новой линии неразрушающего контроля труб в составе

приборов ультразвукового и магнитоиндукционного контроля

Установка новой

производительностью 60 труб/час для обнаружения наружных и

СинТЗ

линии

2019 г.

н/у

внутренних дефектов, измерения толщины стенки труб.

(Группа ТМК)

неразрушающего

Ключевые направления реализации проекта: повышение

контроля труб

качества контроля трубной продукции, увеличение мощности

предприятия по выполнению неразрушающего контроля.

Модернизация линии отделки труб № 5, в рамках которой были уста-

новлены: новая муфтонаверточная станция фирмы Weatherford, совре-

менные трубонарезные станки для нарезки обычной и премиальной

Модернизация

резьб на трубы наружным диаметром 138-340 мм с толщиной стенки 7-

линии отделки

2017 г.

н/у

16 мм, установка неразрушающего контроля качества резьбы.

труб № 5

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

ПАО «СТЗ»

объемов производства, повышение качества и расширение

(Группа ТМК)

сортамента производимой продукции.

Строительство нового участка термической обработки труб с

Строительство

наружным диаметром 168-370 мм и толщиной стенки

6,4-40 мм

нового участка

мощностью 300 тыс т/год.

2020 г.

5,5 млрд руб.

термической

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

обработки труб

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции.

Строительство

Строительство комплекса в составе: стан ХПТ

10-45, шлифо-

комплекса обору-

вальный агрегат, правильная машина для производства до 1,1 млн.

дования для про-

метров в год труб диаметром 10-45 мм с толщиной стенки 0,5-4,0 мм

АО «ПНТЗ»

около

изводства длин-

2016 г.

максимальной длиной до 24 м из нержавеющих марок стали.

(Группа ТМК)

200 млн руб.

номерных труб из

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

нержавеющих

объемов производства, расширение сортамента производимой

марок стали

продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Установка совре-

Установка нового прибора ультразвукового контроля толщины

менного прибора

стенки труб нефтяного сортамента производительностью 450 т/сут

ультразвукового

со скоростью контроля до 2 м/сек.

2016 г.

контроля

Ключевые направления реализации проекта: повышение

толщины стенки

качества контроля трубной продукции, увеличение мощности

труб

предприятия по выполнению неразрушающего контроля.

Установка нового

Установка нового гидравлического пресса для испытаний

гидравлического

холоднодеформированных труб наружным диаметром от 20 до 60 мм с

пресса для испыта-

2017 г.

60 млн руб

толщиной стенки от 2 до13 мм, в т. ч. с повышенным давлением.

ния холоднодефор-

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

мированных труб

мощности предприятия по выполнению гидроиспытаний.

Установка комплекса оборудования для производства нержавеющих

бесшовных труб для парогенераторов атомных электростанций в

Установка

составе поточной линии отделки и сдачи труб, автоматизированной

комплекса

установки неразрушающего контроля

оборудования для

Более

2019-2021 г.г.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

производства

780 млн руб.

объемов производства продукции с особыми требованиями

нержавеющих

потребителей, повышение качества контроля трубной продукции,

бесшовных труб

увеличение

мощности

предприятия

по

выполнению

неразрушающего контроля.

Строительство

трубоэлектросварочного

цеха

составе

трубоэлектросварочных агрегатов мощностью до

165 тыс. т/год,

линий отделки и термоотдела для производства обсадных, насосно-

Строительство

АО «ВМЗ»

компрессорных и нефтегазопроводных труб мощностью до

трубоэлектросвар

2020 г.

20 млрд руб.

(ОМК)

120 тыс. т/год

очного цеха

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

объемов производства сварных труб и расширение сортамента

производимой продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Строительство цеха по производству до 500 тыс. т/год бесшовных

ориентиро-

Строительство

труб нефтегазового сортамента наружным диаметром 73-273 мм с

вочный срок

цеха по

обычными и премиальными резьбовыми соединениями.

ввода

50 млрд руб.

производству

Ключевые направления реализации проекта: расширение

объекта -

бесшовных труб

сортамента производимой продукции за счет освоения производства

2021 г.

бесшовных труб.

Установка

нового

агрегата

продольной

резки

рулонов

АО

ориентиро-

производительность более

125 тыс. т/год для порезки полос

Установка нового

«Альметьеский

вочный срок

толщиной от 4,5 до 8 мм, в т. ч. под размер заказчика, с высоким

агрегата

трубный

ввода

200 млн руб.

качеством резаной кромки при скорости работы до 120 м/мин.

продольной резки

завод»

объекта -

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

рулонов

(ОМК)

2021 г.

объемов производства продукции, повышение качества и

расширение сортамента производимой продукции.

Установка современного сортопрокатного стана мощностью более

ориентиро-

АО «Чусовской

200 тыс. т/год,

участка водоподготовки и вальцетокарной

Установка нового

вочный срок

металлургичес

мастерской.

сортопрокатного

ввода

3,6 млрд руб.

кий завод»

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

стана

объекта -

(ОМК)

объемов производства и расширение сортамента производимой

2022 г.

продукции.

Строительство нового литейно-прокатного комплекса мощностью

Строительство

1,5-1,8 млн т/год для производства высококачественного сортового и

ООО «Тула-

литейно-

Около

фасонного проката (круг, квадрат, шестигранник, швеллер, уголок,

Сталь»

2018 г.

прокатного

1,5 млрд руб.

полоса, катанка и пр.)

(ПМХ)

комплекса

Ключевые направления реализации проекта: организация

производства продукции.

Продолжение таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Строительство

Строительство цеха по производству метизных изделий мощностью

цеха по

65 тыс. т/год.

производству

2019 г.

1,2 млрд руб.

Ключевые направления реализации проекта: организация

метизных

производства продукции.

изделий

ООО

Ввод в

Ввод производственных мощностей для выпуска проволоки с

«Абинский

электрометал-

эксплуатацию

алюмоцинковым покрытием производительностью 24 тыс. т/год.

2019 г.

2,9 млрд руб.

пятой очереди

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

лургический

завод»

предприятия

объемов производства, расширение сортамента продукции.

(Новосталь-М)

Строительство нового сортопрокатного стана мощностью 600 тыс.

Строительство

т/год.

нового

2021 г.

650 млн руб.

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

сортопрокатного

объемов производства, расширение сортамента производимой

стана

продукции.

Установка новой линии по выпуску катанки мощностью

АО «МЗ

Установка новой

360 тыс. т/год.

Балаково»

линии по выпуску

2020 г.

н/у

Ключевые направления реализации проекта: увеличение

(Новасталь-М)

катанки

объемов производства, повышение качества и расширение

сортамента производимой продукции.

Строительство

нового

ориентировоч

Строительство сортопрокатного стана мощностью 160 тыс. т/год по

металлургическог

ный срок

выпуску арматурного проката и, на втором этапе, создание

«Дон-Металл»

о предприятия по

ввода

3,3 млрд

сталеплавильного производства мощностью до 250 тыс. т/год.

производству

объекта -

Ключевые направления реализации проекта: организация

арматурного

2021 г.

производства продукции.

проката

Окончание таблицы 2.28

Наименование

Срок

Объем

Краткая информация о выполненных проектах, направления

Предприятие

мероприятия/

реализации

инвестиций

реализации

проекта

Стоительство

ООО

нового

Строительство нового металлургического предприятия по

«Волжский

металлургическог

производству электросварных труб.

2020 г.

200 млн руб.

трубопрофиль

о предприятия по

Ключевые направления реализации проекта: организация

ный завод»

производству

производства продукции.

сварных труб

Строительство

ориентировоч

нового

Строительство нового металлургического комплекса по

АО «Загорский

ный срок

металлургическог

более

производству 450 тыс. т/год бесшовных труб.

трубный

ввода

о комплекса по

41 млрд руб.

Ключевые направления реализации проекта: организация

завод»

объекта -

производству

производства продукции.

2023 гг.

бесшовных труб

Инвестиционная политика

компаний/предприятий передельной металлургии согласуется с тенденциями мирового и

отечественного рынков металла. Инвестиции направляются на ускоренное инновационное обновление производства, освоение

новых видов конкурентоспособной продукции, импортозамещение, обеспечение экологической безопасности, ресурсо- и

энергосбережение.

Раздел 3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду

Степень воздействия на окружающую среду металлургических предприятий

зависит от применяемых технологий, качества и состава используемого сырья,

материалов, реагентов и особенностей их географического расположения.

Воздействие на окружающую среду производства проката и труб

значительно меньше, чем воздействие металлургического производства с полным

циклом [1].

Выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу, хотя и являются

наиболее значимым экологическим воздействием отрасли черной металлургии на

окружающую среду, составляют лишь 5-6 % от общего объема данных выбросов

по России в целом [Государственный доклад «О состоянии и об охране

окружающей среды Российской Федерации в

2015 году», c. 212]. В

Государственных докладах за последующие годы (2016-2019 гг.) данные о доле

выбросов от производственных объектов черной металлургии не приводятся.

Рисунок 3.1 - Значимые воздействия на окружающую среду

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на

предприятиях передельной металлургии являются нагревательные печи, машины

огневой зачистки и травильные агрегаты, а также станы горячей прокатки. По

сравнению с другими переделами черной металлургии в производствах третьего

передела образуется меньше пыли и газов.

Предприятия

передельной

металлургии

являются

крупнейшими

потребителями воды. Суточный оборот воды на отдельных предприятиях

достигает 3 млн м³ и более. Вода расходуется на обработку и отделку металла,

охлаждение оборудования, на очистку отходящих газов, гидравлическую

транспортировку и прочие нужды. Часть потребляемой воды безвозвратно

теряется. Потери связаны с испарением и каплеуносом в системах оборотного

водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в

технологических процессах.

245

Вода, используемая в технологиях, должна иметь определенные

качественные характеристики и количественный состав примесей. Как правило,

исходная вода, потребляемая из различных источников, до использования ее в

технологических процесссах проходит предварительную очистку. Это требует

создания на предприятиях эффективных систем водоочистки.

За последние годы введены в эксплуатацию десятки крупных циклов

оборотного водоснабжения металлургических предприятий. Предприятия черной

металлургии, включая передельные, характеризуются высоким уровнем

оборотного водоснабжения до 96 %, а ряд предприятий перешел на бессточную

систему водоснабжения (по данным анкетирования предприятий отрасли), что

позволяет в значительной степени снизить загрязнение водного бассейна

промышленными стоками.

В результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство

изделий дальнейшего передела черных металлов, были собраны данные по

специфическим загрязняющим веществам и показателям в сбросах в водные

объекты.

В таблице 3.1 приведены среднегодовые концентрации, а также

концентрации, определенные по максимальным точечным (разовым) пробам для

специфических загрязняющих веществ.

246

Таблица 3.1 - Концентрации специфических загрязняющих веществ в

промливневых и промышленных стоках в водные объекты при производстве

изделий дальнейшего передела черных металлов, мг/дм³

Наименование

Диапазон (величина)

загрязняющего

Среднегодовая

Концентрация по

вещества

концентрация

максимальным точечным

(разовым) пробам

Маркерные вещества

Взвешенные вещества

6,02-25,70

12,50-129,80

Железо

0,07-1,24

0,20-1,00

Нефтепродукты (нефть)

0,07-1,51

0,20-2,09

Сульфат-анион (сульфаты)

37,60-658,70

26,30-877,20

Хлорид-анион (хлориды)

38,30-252,90

77,00-319,10

Фосфаты (по фосфору)

0,02-1,66

0,03-3,70

Прочие вещества

Алюминий

0,005-0,05

0,2

Кальций

30,6-278,3

45,7-352,7

Магний

10,1-33,3

15,2-46,8

Марганец

0,03-0,28

0,005-0,820

Медь

0,003-0,017

0,001-0,039

Никель

0,01-0,10

0,018-0,240

Хром шестивалентный

0,003-0,077

0,005-0,013

Цинк

0,012-0,100

0,02-0,16

Нитрат-анион

9,4-26,0

21,8-49,0

Нитрит-анион

0,11-0,49

0,72-2,30

Аммоний-ион

0,35-1,85

0,92-7,20

Фторид-анион

0,43-1,47

0,71-5,92

Сухой остаток

387-782

468-1114

Любое металлургическое производство, в том числе и производство

изделий дальнейшего передела черных металлов, сопровождается образованием

промышленных отходов. Основное правило, которым руководствуются на

металлургическом предприятии, заключается в сокращении объема

промышленных отходов и в поиске способа их вторичного использования.

Большинство отходов, образующихся на прокатных и трубных

производствах, повторно используются в металлургическом производстве и

других отраслях промышленности. По существующей практике многие отходы

переводятся в разряд побочной продукции. Согласно информации,

предоставленной предприятиями в анкетах, в зависимости от применяемой

технологии, повторно используется в собственном производстве или передается

для использования сторонним организациям до 86 % образованных отходов, из

них в статусе побочной продукции до 42 %.

247

3.1 Производство горячекатаного плоского проката

3.1.1 Потребление ресурсов

При производстве горячекатаного проката на стадии предварительной

подготовки заготовки потребление топлива и кислорода для огневой зачистки

будет зависеть от размеров исходного материала, возможны колебания расхода

материалов и выбросов в пределах 20 % при увеличении толщины сляба с 200 до

250 мм. При автоматической огневой зачистке заготовок типичный расход

составляет 5 м³ кислорода и 25 МДж пропана на 1 т зачищаемой стали. Расход

электроэнергии на привод валков зависит от степени обжатия, температуры

прокатываемого материала и его сопротивления деформации. Удельное

потребление ресурсов при производстве горячекатаного листа приведено в

таблице 3.2.

В среднем общий выброс пыли от всех источников пылеобразования

составляет около 200 г/т товарного проката без огневой зачистки и 500-2000 г/т

при наличии огневой зачистки [5].

Таблица 3.2

- Потребление ресурсов при производстве горячекатаного

плоского проката

Потребление воды, м³/т

Потребление

техническая вода на

электроэнергии,

природного

тепловой

технологические нужды

«свежая»

кВт·ч/т

газа, м³/т

энергии

(в том числе оборотных

вода

циклов)

ИТС 27-2017

0,014- 0,1155

41-114

31-66

28-68

0,002-2,5

ГДж/т

По данным анкетирования в 2021 г.

0,025-15,45

74,7-536

39-410

14,1-107,6

12,7

Гкал/т

Удельное потребление сырья зависит от типа сырья и выпускаемой

продукции и находится в диапазоне от 1014,6 кг металла на горячекатаный прокат

(листоотделка) до 1294,7 кг круглой заготовки на 1 т (колеса, бандажи, кольца).

3.1.2 Эмиссии в окружающую среду

3.1.2.1. Выбросы в атмосферный воздух

Поскольку в отечественной практике горячие слитки зачистке не

подвергают, то в составе эмиссий отсутствуют выбросы от машин огневой

зачистки, содержащие пыль (2-50 мг/м³), азота оксиды и неметановые летучие

органические соединения.

248

Таблица3.3 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве

горячекатаного плоского проката (по данным анкет, ИТС 27-2017), кг/т продукции

Масса ЗВ в отходящих газах

Наименование

Технологический этап /

после очистки

ЗВ

источник выброса

Диапазон

Среднее

Азота диоксид

3,8

Азота оксид

Подготовка заготовки

1,4

Углерода оксид

2,4

Азота диоксид

14-33,5

23,8

Азота оксид

Нагрев заготовки / печь

33,5

Углерода оксид

11-33,5

22,3

Азотная кислота

9,0

Азота диоксид

0,8-35

17,9

Азота оксид

Прокат

0,4-6

3,2

Углерода оксид

1,5-46

23,8

Азотная кислота

0,15

Пыль

0,9

Азота диоксид

Финишная обработка

28,4

Азота оксид

12,3

Углерода оксид

10,8

В результате анкетирования в

2021 г. предприятий, осуществляющих

производство горячекатаного плоского проката, были собраны данные по

выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные

величины выбросов приведены на основании данных форм федерального

статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а также на основании данных

инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в

атмосферный воздух (таблица 3.4.).

249

Таблица3.4 - Выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве

горячекатаного плоского проката, кг/т продукции

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Форма

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

№ 2-ТП

выбросов ЗВ

вещества

(воздух)

Предварительная подготовка

Азота оксид

0,005-0,670

0,007-0,130

заготовки, нагрев заготовки,

удаление окалины, прокат

(горячая прокатка в реверсивных,

Азота диоксид

0,03-1,36

0,05-0,37

полунепрерывных, непрерывных

станах), охлаждение, финишная

Углерода оксид

0,003-4,39

0,06-0,56

обработка (резка, термическая

обработка, правка, травление,

промывка, сушка), установки газо-

Взвешенные

0,002-0,013

0,002-0,034

и водоочистки

вещества*

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20 - 70, а также более 70 процентов».

При горячей прокатке в результате измельчения окалины валками металла

образуется пыль, объем образования которой зависит от скорости прокатки и

площади поверхности прокатываемого материала и обычно составляет <100 г/т.

Около 20 % пыли является мелкодисперсной с размером частиц <10 мкм. На

слябовых, блюмовых и сортовых станах наиболее интенсивное пылевыделение

происходит на первых проходах [5].

Для очистки отходящих выбросов на предприятиях организуют различные

системы аспирации, например: система аспирации чистовой группы клетей стана

с использованием электрофильтра (тип 40-5-2 × 3-03, эффективность очистки

95,4 %); установка аспирации клети холодной правки при финишной обработке с

использованием фильтра рукавного (тип ФРИП-540, эффективность очистки -

99,8 %).

На сегодняшний день приоритетными загрязняющими веществами при

производстве горячекатаного проката считают азота оксиды, углерода оксид и

пыль [3].

3.1.2.2 Водопотребление и сточные воды

В процессе горячей прокатки и связанных с ней этапами используется вода

для охлаждения и для выполнения технологических операций.

Электродвигатели, нагревательные печи обычно имеют косвенное

охлаждение, а прокатываемый материал, валки, пилы, обрезь, моталки и

приемные рольганги охлаждаются непосредственно. Вода используется также для

сбива и смыва окалины.

Объем образования сточных вод составляет 0,8-15,3 м³/т [2].

Сточные воды с окалиной и воды газоочистки содержат, наряду с крупными

частицами окалины, мелкие твердые частицы и эмульгированные масла.

250

Содержание твердых взвесей составляет от

120 до

2000 мг/л, содержание

масел - от 10 до 200 мг/л в зависимости от типа стана [2]. Также в сточных водах

присутствуют: железо общее (0,3-2,0 мг/л), марганец (0,04-0,26 мг/л), алюминий

(0,04-0,14 мг/л), никель

(0,01-2,0 мг/л), цинк

(0,004-0,35 мг/л), незначительные

количества хрома (общий и VI), фторидов (при использовании фтористого

водорода), фосфатов (от процессов фосфатирования) [3].

Для возможности повторного использования сточные воды необходимо

очищать до остаточного содержания окалины не более 40-60 мг/л, масла не более

15-20 мг/л. Образовавшиеся в отстойниках осадки выгружают и возвращают в

производство металла.

Расход воды и количество образующихся сточных вод зависят от

организации потоков воды. При использовании замкнутых циклов водоочистки

количество сбрасываемых сточных вод минимально, в полузамкнутых циклах

количество сточных вод достигает 11 м³/т, а в открытых системах 11-22 м³/т (с

учетом охлаждения в открытом цикле).

Расход технической воды на процесс (в т. ч. оборотных циклов) находится в

диапазоне от

18 до

67 м³/т продукции, однако основная часть этой воды

находится в водооборотном цикле, который в производстве горячего проката

составляет 92 % - 98 %. Расход «свежей» воды на подпитку составляет от 0,5 до

1,6 м³/т продукции.

В настоящее время на современных предприятиях предусматривается

трехступенчатая система очистки оборотной воды (см. рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Схема очистки сточных вод станов горячей прокатки

Так, например, использование установок ультрафильтрации и обратного

осмоса позволяет очистить сточные воды с эффективностью 99,98 % и вернуть

очищенную воду в цикл.

В полузамкнутом цикле воду очищают и частично используют повторно в

зависимости от температуры. Очистка воды производится так же, как и в открытой

системе, но после фильтрации воду не сбрасывают, а направляют в бассейн

фильтрованной воды и смешивают с холодной свежей водой. В зависимости от

251

температуры смеси фильтрованная вода может возвращаться к различным

потребителям стана, и только избыток воды сбрасывают. Таким образом, объем

циркулирующей воды зависит от времени года и географического положения

производства.

Из замкнутой системы водоснабжения очищенная вода не сбрасывается

вообще, охлаждается в градирнях или теплообменниках до требуемой

температуры и используется повторно в процессе прокатки. При наличии

градирен потребление воды ограничивается компенсацией потерь на испарение и

на продувку (около 3 %  5 %). При наличии теплообменников требуются большие

объемы циркулирующей воды.

Системы водоснабжения и водоочистки станов горячей прокатки

отличаются большой сложностью, многоступенчатым использованием воды и

состоят из нескольких контуров, частично соединенных друг с другом. В

некоторых случаях система водоснабжения стана горячей прокатки соединена с

такими же системами других агрегатов, например, МНЛЗ. Основанием для такого

объединения систем является схожесть состава сточных вод и близость

расположения агрегатов.

На предприятиях организуют раздельные «грязные» оборотные циклы

водоснабжения (например, нагревательных печей, рабочих клетей, моталок) и

«чистые» оборотные циклы (например, охлаждающей воды).

Предотвращение загрязнения сточных вод благодаря использованию

замкнутых контуров и многоступенчатого водоснабжения является хорошо

известным и широко применяемым приемом в черной металлургии. В связи с

большим объемом потребления воды станы горячей прокатки обладают высоким

потенциалом снижения потребления воды и сброса сточных вод.

3.1.2.3 Отходы производства

Наряду со сточными водами, при горячем прокате образуется ряд твердых

и жидких отходов и побочных продуктов, в том числе:

- металлические отходы и побочные продукты;

- окалина и металл от огневой зачистки;

- пыль от зачистки и от прокатки;

- прокатная окалина сухая и замасленная;

- шлам от шлифования валков;

- масла и смазки.

Металлические отходы и побочные продукты загрязнены незначительно и

могут быть возвращены в процесс производства металла.

На сегодняшний день приоритетным является обращение с

маслосодержащими отходами, окалиной и пылью от фильтров газоочистки [3].

Прокатная окалина, удаляемая после нагрева материала и между

проходами прокатки, состоит в основном из оксидов железа, ее состав зависит от

марки стали и процесса прокатки, но содержание железа в ней составляет около

70 % (от общей массы без масел и влаги), также окалина содержит масла в

среднем 4,6 % (0,5 %  8,7 %), что может затруднить рециклинг. Содержание в

окалине масла зависит от процесса, используемого оборудования (в особенности

252

от качества его обслуживания), размера частиц окалины, поскольку очень мелкие

частицы окалины (менее 63 мкм) адсорбируют масло.

Удельные объемы образования составляют: чистой окалины - (12,7-16) кг/т,

замасленной окалины - (1,9-3,5) кг/т [2]. Чистую сухую окалину и окалину с

содержанием масла менее 1 % возвращают в металлургический процесс, обычно

в шихту для производства агломерата.

Пыль из фильтров газоочистки может быть возвращена в металлургическое

производство, например, на стадию агломерации. Масла и смазки могут быть

использованы как топливо для доменных печей или в производства кокса (но

может потребоваться их обезвоживание), а также в коксовой шихте для

повышения плотности угля перед коксованием.

Таблица 3.5 - Образование отходов и обращение с отходами при производстве

горячекатаного плоского проката, кг/т продукции [2]

Образование

Вид отхода/побочного продукта

Обращение с отходами

отходов

Окалина замасленная прокатная

11,2

Рециклинг внутри завода

Окалина чистая

14,1

Шламы от очистки сточных вод

3,4

Размещение на полигоне

Окалина из нагревательных печей

4,0

Рециклинг внутри завода

Окалина (от зачистки, травления)

3,5

Отработанные огнеупоры

0,5

Пыль и шлам от очистки воздуха

Размещение на полигоне

0,71

(длинномерный прокат)

Пыль и шлам от очистки воздуха

Рециклинг внутри завода

0,23

(листовой прокат)

Таблица 3.6 - Образование отходов и обращения с отходами при производстве

горячекатаного плоского проката

Образование отходов,

кг/т продукции

По данным

Наименование отходов

анкетирования

Обращение с отходами

По данным

в 2021 г.

анкет 2017 г.

(ПНООЛР/

2-ТП (отходы))

Лом и отходы черных

Рециклинг

- в качестве

металлов незагрязненные

добавки в твердую шихту

27-86

0,2-19,0/0,17

при конвертерной плавке;

переплавка

электропечах

Стружка черных металлов

Рециклинг - переплавка в

несортированная

0,03-10

Нет данных

электропечах

незагрязненная

253

Окончание таблицы 3.6

Образование отходов,

кг/т продукции

По данным

Наименование отходов

анкетирования

Обращение с отходами

По данным

в 2021 г.

анкет 2017 г.

(ПНООЛР/

2-ТП (отходы))

Окалина замасленная

Рециклинг

- в качестве

прокатного производства с

1,5-21

21,5/24,4

железосодержащей

содержанием масла <15 %;

добавки при производстве

Окалина прокатного

агломерата

17-53

Нет данных

производства незагрязненная

Окалина замасленная

Обезвреживание

прокатного производства с

5,2-5,9/4,04-

посредством переработки

содержанием масла 15 % и

5,22

более

Отходы минеральных масел,

Утилизация

не содержащих галогены

собственном

производстве

0,03-0,10

Нет данных

использование

после

регенерации;

передача

сторонним организациям

на утилизацию

Лом футеровки печей и

Передача

сторонним

печного оборудования

организациям

на

0,03-0,10

Нет данных

производства черных

утилизацию

металлов

Абразивные круги

Переработка

для

отработанные, лом

использования

отработанных абразивных

собственном

0,005-0,07

Нет данных

кругов

производстве

или

реализация

сторонным

организациям

3.2 Производство холоднокатаного плоского проката

3.2.1 Потребление ресурсов

В производстве холоднокатаного проката энергия расходуется в виде пара

для подогрева ванн травления, электроэнергии для приводов, насосов и других

механизмов и тепловой энергии (природный газ или сжиженный нефтяной газ) для

процесса регенерации соляной кислоты. Кроме того, при производстве

высоколегированной стали для механического удаления окалины с горячекатаной

полосы требуется дробь.

254

Потребление антикоррозионных масел зависит от доли промасливаемой

продукции, типа промасливающей машины (электростатическое промасливание

или набрызгивание из сопел) и от массы масла, требуемой заказчиком.

Таблица 3.7 - Потребление ресурсов при производстве холоднокатаного

плоского проката

Потребление воды, м³/т

Потребление

Расход топлива:

техническая вода на

Тепловая

электроэнергии,

природный газ,

технологические нужды (в

«свежая»

энергия

кВт·ч/т

м³/т

том числе оборотных

вода

циклов)

ИТС 27-2017

0,4-1,0

93-134

19-30

24-40

0,5-5

ГДж/т

По данным анкетирования в 2021 г.

0,14-32,9

53-307

9-34

4,0-7,0

36,0

Гкал/т

При холодном прокате низколегированных сталей на станах тандем энергия

расходуется на привод прокатных клетей, вентиляторов, насосов и управления

потоками эмульсии, гидравлических жидкостей и масел. Уровень потребления

электроэнергии зависит от прокатываемой марки стали, суммарной степени

обжатия и конечной толщины прокатываемого материала и обычно составляет

0,2-0,3 ГДж/т продукции, потребления пара -

0,01-0,03 ГДж/т продукции,

потребления тепловой энергии - 0,001-0,036 ГДж/т продукции [2]. При прокате

используют водномасляные эмульсии с расходом 1800-3000 м³/ч, для подогрева

которых потребляется энергия в виде пара. Потребление масла (0,3-2,0 кг/т)

зависит от средней конечной толщины прокатываемого материала [2].

При прокатке на реверсивном стане электроэнергия

(0,6-0,8 ГДж/т

продукции) потребляется для привода валков, вентиляторов, насосов и других

механизмов. В процессе производства используется минеральное масло (1,5-6 л/т

продукции) с присадками.

При периодическом отжиге низколегированных и легированных сталей

потребляются электроэнергия (0,06-0,12 ГДж/т продукции) и тепловая энергия

(0,62-0,75 ГДж/т продукции), а также используется вода для охлаждения (5-10 м³/т

продукции) [2].

При непрерывном отжиге низколегированных и легированных сталей

потребляются электроэнергия (0,173-0,239 ГДж/т продукции) и тепловая энергия

(0,775-1,483 ГДж/т продукции), вода для охлаждения (23,529 м³/т продукции), а

также химикаты для щелочной и электролитической очистки перед отжигом и

средства для мокрой дрессировки, антикоррозионные масла и смазки [2].

Полосу из высоколегированных сталей в основном обрабатывают на

комбинированных линиях отжига и травления. Потребление электроэнергии

составляет

0,15-0,30 ГДж/т продукции, тепловой энергии -

0,7-1,8 ГДж/т

продукции, а также используется вода для охлаждения в рецикле (10-20 м³/т

продукции) [2].

255

Для травления стали используют соляную и серную кислоты, а

нержавеющей стали - смесь азотной и фтористоводородной кислот. Расход

кислоты зависит от того, применяется ее регенерация или нет, а также от

удельной поверхности травления и толщины удаляемого окисленного слоя. Так,

при травлении высоколегированных сталей уровни потребления кислоты

составляют: азотной (70 %) - (3-10) кг/т продукции; фтористоводородной (70 %) -

(2,5-7,5) кг/т продукции.

3.2.2. Эмиссии в окружающую среду

3.2.2.1 Выбросы в атмосферный воздух

При работе стана тандем выбросы в воздух содержат масла (0,1-20 мг/м³) и

пыль

- твердые частицы от износа валков и прокатываемого металла в

количестве (10-50) мг/м³ [2].

При работе реверсивного стана: выбросы в воздух содержат значительные

количества масел - (10-20) мг/м³, в среднем 91,7 г/т продукции [2]. Масло из

системы фильтрации вытяжной вентиляции направляют на регенерацию.

При периодическом отжиге низколегированных и легированных сталей

выбросы в воздух содержат значительные количества азота оксидов (на

реверсивном стане (9-900) г/т, на непрерывном стане (0,5-250) г/т продукции) и

серы диоксида (на реверсивном стане (0-2) г/т, на непрерывном стане (0-41) г/т

продукции).

При непрерывном отжиге низколегированных и легированных сталей

основными эмиссиями в атмосферный воздух являются отходящие газы печей

отжига, содержащие азота оксиды (на реверсивном стане

(9-900) г/т, на

непрерывном стане (0,5-250) г/т продукции) и серы диоксид (на реверсивном

стане (0-2) г/т, на непрерывном стане (0-41) г/т продукции), углерода оксид.

На комбинированных линиях отжига и травления высоколегированных

сталей основными эмиссиями являются отходящие газы от печей (содержат серы

диоксид

(0-30) г/т продукции, азота оксиды

(0,1-1500) г/т продукции)), от

скрубберов установки травления (содержат азота оксиды, фтористый водород) и

пыль после механического удаления окалины.

256

Состав характерных загрязняющих веществ при производстве

холоднокатаного плоского проката представлен в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Загрязняющие вещества, выделяемые в процессе производства

холоднокатаного плоского проката [3]

Этап процесса/подпроцесс

Загрязняющие вещества

Резка/размотка

Пыль

Солянокислотное травление

Хлористый водород, пыль

Сернокислотное травление

Серная кислота, серы диоксид

Травление смесью кислот

Азота оксиды, фтористый водород

Прокат

Углеводороды (как ЛОС), пыль

Отжиг

Пыль, азота оксиды, серы диоксид

Регенерация соляной кислотой

Хлористый водород, пыль, серы диоксид,

азота оксиды

Регенерация серной кислотой

Серная кислота, серы диоксид

Регенерация смеси кислот

Пыль, фтористый водород, азота оксиды

При травлении металлов в кислотах (см. 3.5) в атмосферу выделяется

большое количество вредных газов и паров: азота оксиды (до

400 кг/м³),

фтористый водород (до 100 мг/м³), пары серной кислоты (до 200 мг/м³), соли

металлов [5]. Для снижения вредных выбросов в травильных отделениях и

отделениях покрытий (цинкования, алюминирования и др.) прокатных цехов

устанавливают агрегаты непрерывного действия с герметизацией всех ванн,

машин и аппаратов и организацией систем аспирации с дальнейшей очисткой

выбросов в скрубберах и циклонах.

Таблица 3.9 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве

холоднокатаного плоского проката (по данным анкет, ИТС 27-2017), кг/т продукции

Наименование ЗВ

Масса ЗВ в отходящих газах после очистки

Углерода оксид

120-3870

Азота диоксид

120-340

Азота оксид

70-160

В результате анкетирования в

2021 г. предприятий, осуществляющих

производство холоднокатаного плоского проката (включая прокат с покрытиями),

были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в

атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании

данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а

также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов

загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.10.).

257

Таблица 3.10 - Выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве

холоднокатаного плоского проката (включая прокат с покрытиями), кг/т продукции

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

Подготовка заготовки

(термическая обработка,

Азота оксид

0,021-1,000

0,024-0,083

травление кислотными

растворами, удаление

окалины), прокат

Азота диоксид

0,047-2,08

0,052-0,126

(многоклетьевые станы

«тандем» или многоклетьевые

реверсивные станы), обработка

Углерода

0,16-1,30

0,15-0,66

проката (термообработка,

оксид

травление кислотными

растворами), дрессировка,

финишная обработка (резка,

Хлористый

правка, промасливание и пр.),

0,0013-0,120

0,0015-0,0990

горячее цинкование, нанесение

водород

полимерных покрытий,

установки газо- и водоочистки

258

3.2.2.2 Водопотребление и сточные воды

В цехах холодной прокатки вода используется для очистки поверхности

материала, для приготовления травильных и обезжиривающих растворов, для

промывки и охлаждения материала. При травлении и родственных процессах

(промывка, газоочистка, регенерация кислот) образуются кислые стоки, при

обезжиривании образуются также щелочные стоки.

Для охлаждения и смазки при прокатке используются водомасляные

эмульсии, что приводит к образованию стоков с содержанием масел и твердых

отходов. В зависимости от функционального назначения технологической смазки,

ее вида, конструкции стана и его сортамента для подачи технологической смазки

используют различные системы для подачи смазок и смазочно-охлаждающих

жидкостей (СОЖ) - прямого действия, циркуляционные, а также смешанного типа.

Новые многоклетевые прокатные станы оборудуются двумя-тремя

отдельными циркуляционными системами. При оборудовании стана тремя

системами первая клеть оборудуется отдельной системой, что предотвращает

загрязнение остальных систем травильным шламом и промасливающей смазкой.

Средние клети имеют отдельную систему для подачи основной СОЖ,

применяемой для прокатки. Последняя клеть также оборудуется отдельной

системой для подачи эмульсии (небольшой концентрации), воды или моющего

раствора. Раздельные системы повышают чистоту эмульсии и качество

поверхности листов. Для интенсивного отвода тепла и обеспечения надежной

смазки в новых системах подается СОЖ от 3,6 до 11 м³/мин и более на одну клеть

[6].

На станах холодной прокатки охлаждающая вода требуется для рассеяния

тепла от процесса прокатки и от печей отжига. Тепло от процесса прокатки

отдается охлаждающей воде главным образом через эмульсию или ее

охладитель и частично через СОЖ.

Основными потребителями охлаждающей воды являются:

- охлаждение эмульсии на линиях тандем;

- дрессировочная клеть после установки периодического отжига;

- установка непрерывного отжига с дрессировочной клетью;

- охлаждение трансформаторов и двигателей;

- устройства жидкой смазки.

Нагретая охлаждающая вода охлаждается либо технической водой в

пластинчатых теплообменниках, либо испарением в градирне. Преимуществом

охлаждения в теплообменниках является значительная экономия химикатов

(ингибиторы коррозии, мягчители, диспергаторы и биоциды), которые

возвращаются в цикл, а не сбрасываются. При охлаждении в градирне, напротив,

необходим регулярный частичный сброс воды из-за повышения концентрации

солей вследствие испарения. Выбор той или иной системы охлаждения зависит от

местных условий.

При периодическом и непрерывном отжиге низколегированных и

легированных сталей охлаждающая вода используется в оборотных системах.

259

Вода, используемая для косвенного охлаждения, циркулирует в закрытых

системах.

При холодной прокатке металла сточные воды, образующиеся от

охлаждения

оборудования,

нагревательных

агрегатов,

масло-

воздухоохладителей, не загрязняются, а только нагреваются на

(5-8) C.

Количество их составляет (25-30) м³/т прокатываемого металла.

При работе стана тандем образуются сточные воды

(0,003-0,015 м³/т

продукции), которые подлежат очистке

[2]. При работе реверсивного стана

сточные воды содержат твердые взвеси, соли железа и легирующих металлов,

следы масла. При непрерывном отжиге низколегированных и легированных

сталей образующиеся сточные воды, содержат масла и твердые частицы. На

комбинированных линиях отжига и травления высоколегированных сталей объем

сточных вод, содержащих твердые частицы и металлы и направляемых на

очистные сооружения, составляет (1-9) м³/т продукции [2].

Загрязненные сточные воды поступают от системы технологической смазки

валков и прокатываемого металла. Характеристика сточных вод стана холодного

проката приведена в таблице 3.11.

Таблица3.11 - Характеристика сточных вод стана холодного проката [2]

Непрерывный

Реверсивный

Реверсивный прокат

прокат

нержавеющей стали

Удельный сброс сточных

0-40

0-6

0-35

вод, м³/т

Содержание твердых

7-120 мг/л

0-2210 мг/л

0-60 мг/л

взвешенных частиц

2,7-520 г/т

0-160г/т

0-180 г/т

Химическое потребление

19-5300 мг/л

15-100 мг/л

10-2000 мг/л

кислорода (ХПК)

5-220 г/т

10-80 г/т

10-275 г/т

На сегодняшний день основными загрязняющими веществами в составе

сточных вод являются [3]: углеводороды (масла), твердые взвешенные частицы,

тяжелые металлы (железо, хром общий, никель, цинк). Как наиболее значимую

идентифицируют стадию травления, на которой следует контролировать

следующие параметры: количество кислых сточных вод, содержание в кислых

сточных водах органических веществ (по ХПК), Cr(VI)), фторидов (при

использовании фтористоводородной кислоты).

Сточные воды от операций холодной прокатки, которые невозможно

использовать повторно, перед сбросом должны быть очищены.

В цехах холодной прокатки используется система оборотного

водоснабжения с очисткой воды от технологических смазок, эмульсий и

механических примесей. Перед подачей на стан необходимое качество воды

достигается сочетанием последовательной очистки в горизонтальных отстойниках

и в установке флотации с доочисткой на фильтрах [6].

260

3.2.2.3 Отходы производства

При холодной прокатке образуются различные твердые отходы в форме

скрапа, шламов от очистки сточных вод, пыли, а также жидкие отходы. При работе

стана тандем в качестве отходов образуются масляные шламы от разделения

эмульсий и очистки воздуха от прокатных клетей. В процессе отжига образуются

твердые отходы: шламовый кек, окалина, замасленный шлам.

Удельное образование отходов и направления обращения с отходами

производства приведено в таблице 3.12.

Таблица

3.12

- Образование отходов и обращение с отходами при

производстве холоднокатаного плоского проката

Образование отходов,

кг/т продукции

По данным

Обращение

Наименование отходов

анкетирования

с отходами

ИТС 27-2017

в 2021 г.

(ПНООЛР/

2-ТП (отходы))

Используют в

качестве добавки в

Лом и стальные отходы

97-166

224/213

твердую шихту при

конвертерной плавке

Лом цинка

Передача сторонним

4,0-4,6/2,24-

1,455

организациям для

2,86

утилизации

Смазочно-охлаждающие

жидкости на водной основе,

37,71/40,98

Разложение СОЖ

отработанные при

металлообработке

Осадок ванн хромирования

Передача на

обезвреживание

0,02/0,03

в стороннюю

организацию

Осадок нейтрализации

Переработка для

сернокислотного электролита

использования в

собственном

производстве или

0,931

Нет данных

реализация

сторонним

организациям

261

Окончание таблицы 3.12

Образование отходов,

кг/т продукции

По данным

Обращение

Наименование отходов

анкетирования

с отходами

ИТС 27-2017

в 2021 г.

(ПНООЛР/

2-ТП (отходы))

Шлам промливневой

0,242

Нет данных

канализации

Отработанные огнеупоры,

остатки кислотоупорной

0,150

Нет данных

футеровки

Пыль абразивная от

шлифования черных металлов с

содержанием металла <50%.

0,055-0,124

Нет данных

Абразивные круги отработанные,

лом отработанных абразивных

кругов

Шлам гашения извести, шлам

0,088

Нет данных

обескремнивания

Окалина прокатного

0,049

Нет данных

производства

Отходы минеральных масел

0,029-0,1

Нет данных

индустриальных

Пыль газоочистки стальная

0,004-0,18

Нет данных

Сульфат железа (FeSO4·7H2O) от регенерации серной кислоты можно

использовать: для производства комплексных солей железа; в качестве

флокулянта для очистки сточных вод; для производства адсорбентов; в качестве

мелиорационного средства; для производства пигментов на основе оксидов

железа; для производства серной кислоты.

Оксиды железа от регенерации соляной кислоты можно использовать в

качестве исходного материала: для производства ферромагнитных материалов;

для производства порошкового железа; для производства строительных

материалов, пигментов, стекла и керамики.

Шламы от очистки сточных вод лишь в небольшой мере удается

подвергнуть рециклингу и в основном их отправляют на полигон отходов.

3.3 Производство сортового проката (в том числе

длинномерной продукции)

3.3.1 Потребление ресурсов

Удельное потребление сырья (кг/т продукции) зависит от типа сырья и

выпускаемой продукции и составляет:

262

- при производстве проволоки - 1038 кг заготовки;

- при производстве РБЦ (рельсы, заготовка квадратная, круг, трубная

заготовка, заготовка осевая, швеллер, профиль хребтовой балки вагона, заготовка

шаровая, профиль тракторного башмака, заготовка для переката) - (1049,6 -

1072,7) т блюма;

- при производстве сортового проката и катанки - от 1086,9 т квадратной

заготовки до 1176,6 т слитков.

Удельное потребление ресурсов приведено в таблице 3.13.

Таблица3.13 - Удельное потребление ресурсов при производстве сортового

проката

Потребление воды, м³/т

Потребление

техническая вода на

электроэнергии,

«свежая»

топлива

технологические нужды (в том числе

кВт·ч/т

вода

оборотных циклов)

Производство длинномерной продукции по данным ИТС 27-2017

1680-1890

70-161

0,4-55

0,03-3,4

10³ кДж/т

Производство сортовой продукции по данным ИТС 27-2017

природного газа

246

Нет данных

298 м³/т

Производство сортового проката (в том числе длинномерной продукции)

по данным анкетирования в 2021 г.

природного газа

20-190

17-50

0,14-1,46

2,4-116,0 м³/т

3.3.2 Эмиссии в окружающую среду

В общем, воздействие на окружающую среду при производстве

длинномерной продукции схоже с воздействием, рассмотренным выше при

производстве листового проката, в виду схожести основных технологических

этапов.

При производстве горячекатаного мелкого сорта и катанки эмиссии

качественно схожи с эмиссиями при производстве горячего листа, но меньше

количественно, так как площадь поверхности проката значительно меньше.

При производстве проволоки волочением эмиссии качественно схожи с

эмиссиями при холодной прокатке листа, но меньше количественно, так как

существенно меньше площадь поверхности и масса изделий.

263

3.3.2.1 Выбросы в атмосферный воздух

Состав характерных загрязняющих веществ при производстве сортового

проката представлен в таблице 3.14.

Таблица 3.14

- Загрязняющие вещества, выделяемые в процесссе

производства сортового проката [3]

Этап процесса/подпроцесс

Загрязняющие вещества

Кислотное травление

Хлористый водород, серная кислота, серы

диоксид, азота оксиды, фтористый водород

Нагрев (отжиг) заготовки

Пыль, азота оксиды

Нанесение покрытий

Пыль

Удельные значения выбросов газообразных загрязняющих веществ в

атмосферу по данным анкетирования предприятяй в

2017 г. приведены в

таблице 3.15.

Таблица 3.15 - Выбросы загрязняющих веществ, кг/т продукции

Наименование ЗВ

Масса ЗВ в отходящих газах после очистки

Азота диоксид

0,02-4,97

Азота оксид

0,004-0,798

Углерода оксид

0,002-0,514

В результате анкетирования в

2021 г. предприятий, осуществляющих

производство сортового проката (в том числе длинномерной продукции), были

собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в

атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании

данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП (воздух), а

также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов

загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.16).

264

Таблица 3.16 - Выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве

сортового проката (в том числе длинномерной продукции), кг/т продукции

Наименование

Диапазон (величина)

Производственный

загрязняющего

Форма № 2-ТП

Инвентаризация

подпроцесс

(маркерного)

(воздух)

выбросов ЗВ

вещества

- производство арматуры и

Азота оксид

0,0013-0,0850

0,0016-0,0790

катанки: нагрев блюмовой

заготовки, прокат (получение

арматуры и катанки), подготовка

Азота диоксид

0,015-0,508

0,014-0,455

катанки (удаление окалины,

травление), волочение (сухое

или мокрое), термообработка

Углерода оксид

0,013-1,123

0,018-0,428

(отжиг, патентирование, закалка),

финишная обработка, установки

газо- и водоочистки;

Взвешенные

0,001-0,324

0,004-0,233

- производство сортовой

вещества*

продукции: нагрев блюмовой

заготовки, прокат (формование

сортового профиля),

охлаждение, термообработка,

финишная обработка, установки

газо- и водоочистки

* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая «Пыль

неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов».

При механическом удалении окалины образуется небольшое количество

пыли (2-5) кг/т. Для очистки отходящих выбросов используют различные способы,

например системы аспирации на установке зачистки слябов с использованием

рукавных фильтров (эффективность очистки до 95 %).

3.3.2.2 Водопотребление и сточные воды

Наиболее водоемкими технологическими этапами являются:

- подготовка поверхности металла к волочению в садочных отделениях;

- термическая обработка с подготовкой поверхности металла к волочению в

протяжных агрегатах;

- нанесение горячих и гальванических покрытий;

- волочение проволоки.

Вода используется на охлаждение оборудования, промывку металла,

приготовление растворов. Сточные воды после охлаждения оборудования

являются условно чистыми, а после промывки металла в травильных отделениях

- химически загрязненными и подлежат очистке, чаще всего путем нейтрализации

известковым молоком.

На российских предприятиях в основном используют замкнутые системы

водооборота, например «грязный» и «чистый» оборотные циклы водоснабжения

сортовых станов.

265

3.3.2.3 Отходы производства

В настоящее время при прокате длинномерной продукции наиболее

значимыми в плане воздействия на окружающую среду считаются следующие

виды отходов [3]:

- отработанные обезжиривающие растворы (щелочные или кислотные);

- масляный шлам от обезжиривания;

- отработанные травильные растворы;

- Zn-содержащие остатки (цинковая изгарь, гартцинк);

- пыль от газоочистки.

Существует практика перевода ряда твердых и жидких отходов в побочную

продукцию, в их числе:

- окалина;

- отработанные травильные растворы;

- отработанные смазочные материалы.

В результате анкетирования в

2021 г. предприятий, осуществляющих

производство сортового проката (в том числе длинномерной продукции), были

собраны данные по объему образования отходов. Удельные величины приведены

на основании данных форм федерального статистического наблюдения № 2-ТП

(отходы), а также на основании данных проектов нормативов образования

отходов и лимитов на их размещение (таблица 3.17.).

Таблица 3.17

- Образование отходов и обращение с отходами при

производстве сортового проката (в том числе длинномерной продукции)

Образование отходов,

кг/т продукции

Обращение

Наименование отходов

По данным

с отходами

формы № 2-

ПНООЛР

ТП (отходы)

Лом и отходы, содержащие

Утилизация в качестве сырья,

незагрязненные черные

34,0-92,0

7,0-27,0

рециклинг, добавление в шихту в

металлы в виде изделий, кусков,

сталеплавильном производстве

несортированные

Лом и отходы стальные

Утилизация в качестве сырья в

51,6-263,0

10-86

несортированные

сталеплавильном производстве

Окалина замасленная

прокатного производства с

Рециклинг, утилизируется в

0,15-19,20

0,02-14,74

содержанием масла 15 % и

аглоцехе

более

Утилизация в качестве

Окалина замасленная

железосодержащего сырья при

прокатного производства с

8,3-9,0

10,3-13,8

получении агломерационной

содержанием масла менее 15 %

шихты, добавление в шихту в

сталеплавильном производстве

266

Окончание таблицы 3.17

Образование отходов,

кг/т продукции

Обращение

Наименование отходов

По данным

с отходами

формы № 2-

ПНООЛР

ТП (отходы)

Окалина при термической резке

Утилизация в качестве

черных металлов,

железосодержащего сырья при

Нет данных

изготовленных горячей

получении агломерационной

штамповкой

шихты

Окалина прокатного

Добавление в шихту в

20,0

19,7-63,0

производства незагрязненная

сталеплавильном производстве

Отходы минеральных масел

Утилизация в качестве

0,05-0,12

0,03-0,21

индустриальных

смазочного материала

Отходы синтетических

Реализация сторонним

0,240

0,008

гидравлических жидкостей

организациям

Осадок (шлам) флотационной

очистки нефтесодержащих

6,60

0,38

Нет данных

сточных вод, содержащий

нефтепродукты менее 15 %

Утилизация в качестве

Пыль газоочистки стальная

железосодержащего сырья при

0,035-0,100

0,02-0,30

незагрязненная

получении агломерационной

шихты

3.4 Производство трубной продукции

3.4.1. Потребление ресурсов

В современном трубном производстве в нагревательных печах в качестве

топлива используется природный газ. Техническая вода используется в основном

на охлаждение узлов технологического оборудования и рабочего инструмента,

гидросбив окалины и гидравлические испытания труб. Свежая вода используется

на продувку и подпитку оборотных систем. Удельное потребление ресурсов в

различных технологиях трубного проката приведено в таблице 3.18.

267

Таблица 3.18 - Удельное потребление ресурсов в различных технологиях

трубного проката

Объем потребления воды, м³/т

Потребление

Вид топлива -

техническая вода на

электроэнергии,

природный газ,

технологические нужды (в том

«свежая» вода

кВт·ч/т

м³/т

числе оборотных циклов)

Горячекатаные трубы (данные ИТС 27-2017)

210-290

106-140

30-110

0,5-10

Горячепрессованные трубы (данные ИТС 27-2017)

215

138

Горячедеформированные (горячекатаные и горячепрессованные) трубы

(по данным анкетирования в 2021 г.)

191-309

101-165

18-103

1,0-5,7

Холоднодеформированные трубы (ИТС 27-2017)

840

133

Холоднодеформированные трубы (по данным анкетирования в 2021 г.)

295-840

133-147

22-73

4,4-5,7

ТБД, изготовленные электродуговой сваркой под слоем флюса

а) спиральношовные (ИТС 27-2017)

239

133

187

б) прямошовные (ИТС 27-2017)

0,2

Электросварные трубы (ИТС 27-2017)

70-217

21-55

0,4-2

Производство труб непрерывной печной сваркой (ИТС 27-2017)

170

0,4

Производство сварных (прямошвных, изготовленных электродуговой сваркой под слоем

флюса; электросварных; изготовленных непрерывной печной сваркой) труб

(по данным анкетирования в 2021 г.)

57-199

1,3-162

0,43-26

Производство труб сваркой в среде инертных газов (ИТС 27-2017)

468

Нет данных

Производство труб сваркой в среде инертных газов

(по данным анкетирования в 2021 г.)

58-486

7-142

5-56

5,7

Нанесение антикоррозионного покрытия

(эпоксидное, полиэтиленовое, полипропиленовое) на ТБД (ИТС 27-2017)

Нанесение цинкового покрытия (ИТС 27-2017)

Нет данных

Нанесение покрытий на трубы (эпоксидное, полиэтиленовое, полипропиленовое,

цинковое) и фосфатирование муфт (по данным анкетирования в 2021 г.)

27-53

8-52

4-39

Нет данных

268

3.4.2 Эмиссии в окружающую среду

3.4.2.1 Выбросы в атмосферный воздух

Наибольший вклад в валовые выбросы при производстве труб дают

нагревательные печи различного назначения. Основными загрязняющими

веществами (ЗВ), поступающими в атмосферу от печей, являются газообразные

продукты неполного сгорания топлива, поэтому главным направлением снижения

выбросов в атмосферу является энергосбережение.

В выбросах пыли трубного производства основной составляющей являются

оксиды железа. Наибольшее пылевыделение происходит в результате

погрузочно-разгрузочных работ и производства труб. Борьба с пылегазовыми

выбросами в черной металлургии требует больших капитальных и

эксплуатационных затрат и осложняется тем, что выбросы образуются на всех

стадиях металлургического передела и зачастую носят неорганизованный

характер. С помощью различных технических устройств (зонды, кожухи и т. д.)

неорганизованные выбросы можно собирать и направлять на очистные

сооружения. Отходящие производственные газы, поступающие в атмосферу и

содержащие ЗВ, должны быть очищены до такого уровня, чтобы приземные

концентрации ЗВ не превышали установленных допустимых значений. Для этого

используется:

- организация

ресурсосберегающего

энергосберегающего

технологического процесса, реализующего идеи экологически чистого

производства, минимизирующего образование ЗВ;

- рассеивание ЗВ в атмосфере с помощью высоких дымовых труб;

- очистка газов от ЗВ с помощью пылеуловителей, газопромывателей и

других очистных устройств.

Первый путь напрямую зависит от применяемых технологий, второй и

третий являются универсальными и часто применяются в производстве изделий

дальнейшего передела черных металлов одновременно.

Источниками образования газообразных ЗВ являются производственные

процессы нагрева заготовок и труб в процессе производства, термической

обработки труб. В качестве топлива в печах используется природный газ, в

процессе сжигания в атмосферный воздух выделяются азота оксиды и углерода

оксид, а также в результате нагрева заготовки и труб - железа оксид (III). Масса

отходящих газов зависит от расхода потребляемого газа и конструкционных

особенностей печей. Снижение воздействия достигается за счет рассеивания

отходящих газов в атмосфере, площадь рассевания зависит от высоты дымовой

трубы и движения масс воздуха. Наиболее часто для отвода выбросов от печей

применяются трубы с высотой от 20 до 110 м.

Выбросы твердых ЗВ (взвешенные вещества, пыль неорганическая,

содержащая кремния менее 20 % и железа оксид (III) от процессов проката,

прессования, сварки и отделки труб улавливают, а затем направляют на очистные

сооружения различного типа с использованием как сухого, так и мокрого методов

очистки. В трубном производстве среди аппаратов сухой очистки газа наибольшее

269

ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ДАЛЬНЕЙШЕГО ПЕРЕДЕЛА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ (ИТС 27-2023) - часть 4