«Мы делали сталь для Большого адронного коллайдера»: горячий репортаж из цеха холодной прокатки

Завод ВИЗ знает, пожалуй, каждый житель Екатеринбурга: промплощадка на берегу пруда существует практически столько же, сколько сам город, и дала название целому району. Современный «ВИЗ-Сталь» — правопреемник металлургических традиций Верх-Исетского завода. Сегодня здесь выпускают тонколистовой трансформаторный прокат, качество которого считается одним из лучших в мире.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru

Верх-Исетский металлургический завод работает с 1726 г. За все это время профиль деятельности не менялся — предприятие уже почти три века выпускает металл. Ровно 50 лет назад на ВИЗе заложили фундамент цеха холодной прокатки. Эта стройка стала последним индустриальным мегапроектом Свердловска. ЦХП, на базе которого создан «ВИЗ-Сталь», по сей день является крупнейшим в Европе комплексом по выпуску холоднокатаной электротехнической стали.

Прежде чем попасть в этот цех, проходим подробный инструктаж по технике безопасности: передвигаться можно только по специально обозначенным дорожкам, трогать металл запрещено, совать руки в механизмы нельзя — и еще лекция минут на семь. Но без такого ликбеза попасть на завод невозможно. Инструктаж проходят все гости, а их здесь, надо сказать, немало — от студентов Уральского политехнического колледжа и УрФУ до представителей всемирно известных компаний Siemens, Schneider Electric, ABB.

«Трансформаторная сталь нужна для сложного электротехнического оборудования. Наш металл есть везде, где есть электричество. Общая география поставок охватывает более 40 стран. Думаю, нет такого уголка на планете, где бы не использовалась наша продукция. В каждом десятом мировом трансформаторе и в каждом втором таком устройстве российского производства — визовская сталь», — рассказывает наш экскурсовод — начальник ЦХП Борис Паршаков, когда мы, облаченные в желтые каски и зеленые халаты (также обязательный атрибут гостей предприятия), проходим по подземному переходу из административного здания прямо в цех.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Показать на одной фотографии весь ЦХП, который занимает площадь в 25 га, невозможно. Работники передвигаются по цеху на велосипедах. На участках — велопарковки, а сами велосипеды имеют регистрационный знак — почти как машины.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru

Частичка уральского металла есть и в Большом адронном коллайдере (БАК). Для самого крупного в мире ускорителя частиц «ВИЗ-Сталь» разработала и выпустила уникальную электротехническую релейную сталь. Ее качество в четыре раза превзошло продукцию основных конкурентов. Из визовской стали изготовили примерно 650 магнитов для каналов транспортировки частиц от ускорителя к БАК. Они успешно работают и сейчас без ремонта и замены.

Наш «стальной» гид рассказывает, что требования к качеству трансформаторного проката постоянно растут. Производители электротехнического оборудования во всем мире переходят на энергосберегающие технологии, и им нужна сталь с особыми свойствами, которая позволит существенно снижать затраты при передаче и трансформации энергии.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Чтобы приобрести необходимые трансформаторной стали характеристики (главным образом высокое удельное сопротивление и магнитную проницаемость, низкие магнитные потери), металлу требуется более 20 дней и около десятка различных операций. Вся технологическая цепочка подробно расписана на специальном стенде.

Нам интересно посмотреть весь процесс создания продукта, аналогов которому в России не выпускает больше никто (трансформаторную сталь производят еще на Новолипецком металлургическом комбинате, но «ВИЗ-Сталь» с 2006 г. входит в группу НЛМК, так что по сути это одно предприятие). Площадки НЛМК в Липецке и Екатеринбурге производят 100% российского объема отечественной трансформаторной стали и около 10% — мирового.

Поэтому мы отправляемся на самый первый участок — приемки листовой горячекатаной стали, которая является сырьем для выпуска трансформаторного проката.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
На «ВИЗ-Сталь» металл, который специалисты называют «подкат», поступает в рулонах. Длина листа в рулоне — от 450 метров, толщина — 2,5 мм. После всех операций лист в рулоне удлинится примерно на километр и станет гораздо тоньше —от 0,5 до 0,23 мм.

«Трансформаторную сталь можно сделать только из металла с определенными свойствами и химическим составом: он должен содержать большое количество кремния и минимальное — углерода и других примесей», — поясняет наш гид. Такой металл получают в цехе горячей прокатки Новолипецкого меткомбината.

Подкат на уральский завод привозят вагонами — железнодорожные пути заходят прямо в цех. Прежде чем отправить подкат по технологической цепочке, образцы металла из каждой партии поступают в химическую лабораторию — она расположена тут же, в цехе.

После заключения химиков металл отправляется на очистительные процедуры — с него снимают окалину, образовавшуюся в процессе горячей прокатки. Языком специалистов этот процесс называется «травление».

Дальше стальные полосы ждет двукратный «массаж» — та самая холодная прокатка, которая и дала название всему цеху. В качестве первого «массажиста» — стан-1300.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
«Это сердце всего цеха холодной прокатки», — говорит мастер Николай Михайлов, ласково поглаживая огромную машину.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
От того, какой толщины должна быть сталь на выходе, зависит скорость прохождения полосы металла через валки. Необходимые параметры устанавливает мастер. Вся информация отражается в автоматизированной системе управления производством.

После прохождения стана-1300 металл уже руками не потрогать: кромка становится острой, а сам металл — горячим (из-за деформации во время прокатки сталь нагревается примерно до 100 градусов).

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
После холодной прокатки металл меняет свою структуру, приобретая те самые особые анизотропные свойства: высокую магнитную индукцию и низкие удельные магнитные потери в одном направлении — вдоль прокатки.

После того как металл остынет, рулон отправляется на участок подготовки: на нем устраняют дефекты, если такие возникли в процессе прокатки, и обрезают острую кромку.

Дальше идет этап с труднопроизносимым для неподготовленного человека названием — рекристаллизационно-обезуглероживающий отжиг. Здесь — как следует из этого самого названия — из стали удаляют лишний углерод. Делают это в специальных печах — башенных.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Лист металла в башенной печи движется по синусоиде, ее общая высота — 24 метра: над поверхностью пола печь уходит вверх на 18 метров, еще шесть — на нижнем этаже. К слову, под цехом холодной прокатки — еще одно помещение примерно такой же площади: под станом-1300, например, 12 метров вниз различных обслуживающих механизмов.

Перед тем как попасть в башенную печь, рулоны проходят через ванны со специальным обезжиривающим раствором.

Чтобы удалить лишний углерод, металл разогревается до 800–850 градусов и проходит через камеры со специальной атмосферой — сюда подается увлажненная азотоводородная смесь.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
В ЦХП поддерживается принятая в НЛМК «Производственная система организации рабочего места 6S»: все расходные материалы лежат подписанные, каждый на своем месте, механизмы снабжены подробной технологической схемой. Это полезно и для студентов-практикантов — сразу видно, какие процессы в каком агрегате проходят.

После рекристаллизационного отжига металл, в очередной раз изменивший свою структуру, отправляется на вторую холодную прокатку — в стан-1200. Таких механизмов в цехе три: два стоят еще с советских времен, один — совсем новенький реверсивный прокатный стан Sundwig.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
«Этот стан — наш задел на ближайшую перспективу. Мы не просто выпускаем трансформаторный прокат традиционных марок с улучшенными характеристиками, но и работаем над внедрением новых, с минимальными энергопотерями», — рассказывает Борис Паршаков.

В стане-1200 сталь прокатывается до конечной толщины — самые тонкие листы всего-то 0,23 мм.

После второй холодной прокатки сталь снова отправляется в аппарат подготовки рулонов, где бдительные рабочие проверяют качество металла и сваривают листы до необходимой длины.

Дальше — новая термическая обработка. На металл наносят специальное магниевое покрытие: оно, во-первых, не даст стальной полосе, закрученной в рулон, спечься при высокой температуре; во-вторых, служит основой для грунта, на который в дальнейшем нанесут специальное покрытие.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Постороннему человеку подойти к агрегатам в ЦХП невозможно. Агрегаты защищены специальными ограждениями со встроенной сигнализацией: любой несанкционированный доступ к машине сопровождается звуковым сигналом. Система даже может полностью остановить работу агрегата, если это потребуется.

Следующий этап — самый длительный: подготовленные рулоны, насаженные на толстенные металлические «шпульки», отправляются загорать в колпаковую печь. Здесь при температуре до 1200 градусов металлу предстоит провести около 10 дней, чтобы его кристаллическая решетка окончательно приобрела нужную структуру. Процесс отжига — один из самых важных, поскольку он окончательно формирует особые электромагнитные свойства трансформаторной стали.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Борис Паршаков: «Несколько лет назад мы в рамках программы модернизации производства оборудовали цех новыми колпаковыми печами LOI».

Вышедшие с «горячего курорта» рулоны меняются не только внутренне, но и внешне.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
В колпаковую печь сталь попадает с толстым слоем магниевой суспензии…

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
…а выходит из нее гладкой и блестящей: за время, проведенное в печи, на металле образовался грунт.

После печи осталось совсем немного — и металл приобретет все необходимые свойства. Но перед окончательной обработкой со стали снимут пробу. От начала и конца каждого рулона отрезают образцы проб, которые для контроля качества отправляют в заводские лаборатории — химическую и магнитных измерений. Обе работают в круглосуточном режиме.

На последнем этапе сталь снова попадает на термический участок: подобно тому, как на нее наносили магниевую суспензию, здесь наносится электроизоляционное покрытие. После всех операций сталь выглядит как слоеный пирог: электроизоляция, термостойкое покрытие, собственно металл, снова термостойкое покрытие и электроизоляция.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Помимо нанесения электроизоляционного слоя в этой машине проводится еще одна операция — выпрямляющий отжиг. Он необходим, чтобы лист металла стал плоским по всей поверхности.

Прокат высшего сорта отправляется на участок отделки для обработки на современных лазерных комплексах.

Последний этап — раскрой стали в соответствии с требованиями заказчика, упаковка и отгрузка.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Одним заказчикам нужна сталь в рулонах, другим требуются ленты разной ширины, а кто-то просит листы. Современные агрегаты резки способны выполнить любой каприз потребителя. Например, этот режет металл дисковыми ножницами на полосы разной ширины.

Упаковывают сталь в современные материалы, которые защищают прокат от повреждений при перевалке груза и климатического воздействия при дальних перевозках. А использование крупнотоннажных контейнеров для отгрузки продукции свело эти риски к минимуму.

Фото: Елена Елисеева для 66.ru
Раньше упаковка была другой: сталь отправляли в металлических листах, выкрашенных черной краской. Первый рулон, выпущенный после запуска ЦХП, выставлен прямо в цехе — как музейный экспонат.

Пока Россия пытается «импортозаместиться» в автомобилестроении или производстве продуктов, уральские металлурги изготавливают сталь мирового уровня. На экспорт «ВИЗ-Сталь» отгружает более 85% своей продукции. А вот отечественный рынок трансформаторостроения, в отличие от зарубежного, не демонстрирует роста. Производители во многом объясняют это отсутствием системы господдержки отечественных энергомашиностроителей. Доля импорта в закупках оборудования федеральных сетевых компаний составляет около 70%, хотя по большинству позиций есть российские аналоги.