Сталь — це сплав заліза з вуглецем та іншими хімічними елементами, що додають металу необхідні фізико-механічні характеристики. Сталь навчилися виробляти ще в давнину: найбільш ранні зразки були знайдені японськими археологами під час розкопок кургану Каман-Калехоюк на території сучасної Туреччини і відносяться приблизно до 1800 р. до н. е. Опис знахідок міститься у науковій статті доктора Акамуны.
Сталь — це сплав заліза з вуглецем та іншими хімічними елементами, що додають металу необхідні фізико-механічні характеристики. Сталь навчилися виробляти ще в давнину: найбільш ранні зразки були знайдені японськими археологами під час розкопок кургану Каман-Калехоюк на території сучасної Туреччини і відносяться приблизно до 1800 р. до н. е. Опис знахідок міститься у науковій статті доктора Акамуны.
Редакція ПМ
З тих давніх часів технології виробництва сталей з різними властивостями пішли далеко вперед і продовжують удосконалюватися в наші дні. Без серйозного прогресу у металургії було б неможливо винайти багато дуже важливих і широко поширені сьогодні машини і механізми, такі, наприклад, як двигуни внутрішнього згоряння, трансмісію, редуктори тощо Деталі цих пристроїв, які повинні витримувати екстремальні механічні і температурні навантаження, виготовляються із спеціальних високоміцних марок сталі, технологіями виробництва яких володіє далеко не кожна металургійне підприємство.
До таких спеціальних сталей відноситься в тому числі SBQ (Special Bar Quality) — сортовий прокат з підвищеними якісними характеристиками. Він використовується для виготовлення відповідальних деталей в автомобілебудуванні, машинобудуванні, суднобудуванні, авіабудуванні та інших галузях. Відомо понад 500 марок сталі особливої якості. У Росії лідером по виробництву SBQ є Оскольський електрометалургійний комбінат (ОЕМК), що входить в компанію «Металоінвест».
Метал високої чистоти
Представники цього підприємства розповіли «ПМ», як і для чого проводиться така сталь. Щоб виплавити сталь певної марки, потрібно насамперед зробити так, щоб в ній були всі корисні домішки і було якомога менше непотрібних або шкідливих. Для виплавки сталі на ОЕМК використовують первородну шихту — металлизованные окатиші, вироблені з високоякісної залізорудної сировини Лебединського гірничо-збагачувального комбінату, що також входить в «Металоінвест». Металлизованные окатиші отримують за спеціальною технологією: шляхом відновлення заліза з руди за допомогою нагрітого до 800-1000°С природного газу. Вони вже містять у собі досить мало шкідливих домішок і є ідеальною сировиною для виробництва сталей з вузьким діапазоном хімічних елементів. Окатиші завантажуються безпосередньо в електродугову піч, в якій виплавляють сталь.
Підшипник — одне з найбільших винаходів людства.
Допомагаючи ефективно боротися з тертям, він часто відчуває на собі колосальні навантаження. При цьому високі вимоги до ресурсу — розсипання підшипника може бути не менш небезпечним, ніж поломка вагонної візки, особливо якщо мова йде, наприклад, про ходової частини автомобіля. Європейська підшипникова компанія — важливий партнер ОЕМК і одночасно постачальник підшипників для підприємств російського і закордонного автопрому. Завдяки використанню високоміцних сталей виробник підшипників дає гарантію безаварійного пробігу свої виробий 100 000 км.
Щоб отримати кінцевий продукт — сталевий пруток спеціального якості, з якого потім буде виготовлений підшипник або інша деталь автомобіля, потрібно провести багато складних фізико-хімічних процесів. З рідкого металу видаляють шкідливі домішки, насамперед такі, як сірка і фосфор. Для додання високої міцності і пластичності додають так звані легуючі присадки. Це марганець, кремній, хром, нікель, мідь. Однак легування — це ще не все.
Із сталі видаляють зайві гази в процесі вакуумування. Розплав продувають інертними газами для отримання рівномірного хімічного складу по всьому об’єму. Важливий момент — гаряча прокатка сталі при точно заданих параметрах температури. Це дозволяє управляти мікроструктурою металу, від якої залежать багато властивості кінцевого продукту. Нарешті обточування і полірування готових прутків для забезпечення високої якості поверхні. Це лише короткий і спрощене опис того, як створюється якісна сталева продукція. Насправді технологій більше, вони дуже складні і вимагають сучасного високотехнологічного обладнання.
Цікаве в мережі
Фантастична витривалість
SBQ — елітна продукція в світі металургії. Стали, зробленої на ОЕМК, ми довіряємо своє життя і безпеку. Де ж застосовується SBQ?
Одним з партнерів ОЕМК є Уральський пружинний завод — постачальник пружин для виробництва вантажних вагонів. Уявімо собі всім відомий напіввагон (вагон з високими бортами і відкритим верхом). Маса його приблизно 25 тонн, вантаж може досягати 300% від цього значення — близько 100 тонн. Це на 20 тонн більше максимальної злітної ваги Boeing 737. 100-тонні махини рухаються у складі величезних поїздів, але достатньо, щоб один вагон зійшов з рейок, і поїзд потерпить крах з непередбачуваними наслідками.
Щоб не допустити подібних випадків, особливі вимоги пред’являються до вагонним візкам. При максимальному навантаженні 50 тонн на кожну візок, від неї вимагається 500 000 км безаварійного пробігу. Важливою частиною вагонної візки є амортизаційна підвіска, в якій ключову роль відіграють пружини. На Уральському пружинному заводі їх виготовляють з SBQ, виробленого на ОЕМК.
У серце автомобіля
Високоточна механіка в автомобілі також неможлива без спеціальних марок сталі. Інакше механізм швидко деформується і зруйнується. Колінчастий вал — ключова деталь в двигуні внутрішнього згоряння (ДВЗ), і від нього вимагається особлива міцність. Має в основі найпростіший механізм кривошипа, вал піддається різноманітним навантаженням, в тому числі по суті енергії вибухів, що відбуваються в циліндрах і передаються через поршень і шатун. На колінчастий вал діє сила інерції, що виникає від зворотно-поступального руху. До цього можна додати нагрівання і численні вібрації.
Колінчасті вали давно не роблять збірними — їх виковують або відливають з цільного шматка металу, а потім піддають додатковій механічній обробці. Зрозуміло, вибір сталі для виготовлення вала принциповий — це має бути міцний і стійкий матеріал. ОЕМК активно співпрацює з підприємствами автомобільної промисловості, такими як КАМАЗ “АвтоВАЗ”, Renault-Nissan, PSA, Volkswagen, Ford та інші. На Камазі з SBQ, поставленого ОЕМК, виготовляють не тільки колінчасті і розподільні вали для двигунів, але і деталі підвіски, а також зубчасті колеса для трансмісії та інших редукторних вузлів, де важлива субміліметровому точність і неприйнятна деформація.
Схема рухомих частин ДВС
Андрій Сергійович Савінков, заступник головного конструктора ВАТ «КАМАЗ»: “Основні цілі автовиробників в умовах високої конкуренції на внутрішньому і зовнішньому ринках збуту — це зниження матеріаломісткості. З практики експлуатації вантажних автомобілів відомо, що зниження цього параметра на кожні 500 кг призводить до збільшення вантажопідйомності і зменшенню витрати палива до 0,4 л/100 км, а також до зменшення шкідливих викидів у навколишнє середовище.
Разом з тим ми розуміємо, що зменшення матеріаломісткості не повинно призводити до погіршення інших споживчих властивостей — міцності, довговічності і ресурсу машин. Ключовим виробом вантажного автомобіля, його своєрідним «становим хребтом» є рама, до якої кріпляться всі інші елементи: кабіна, вантажна платформа, силовий агрегат і інші автокомпоненти. Причому рама повинна бути жорсткою і міцною і пружною в різних напрямках одночасно. Крім цього, вона повинна опиратися крученню навколо поздовжньої осі.
Тому вельми привабливою є ідея застосування високоміцних сталей з поліпшеними міцнісними характеристиками. Основною такою характеристикою є межа плинності: для звичайних сталей марки 20ГЮТ він становить 490-550 МПа, для високоміцних типу S600MC — 600-700 МПа”.
Цікаве в мережі
Thanks!
Our editors are notified.